拱桥在中国桥梁发展中的历史作用及未来发展

张子韵

【摘 要】拱桥作为中国传统桥梁三大基本形式之一，在中国桥梁史上发挥着重要作用，基于拱桥的优良的性能和优美的外观，在未来也将拥有着广阔的发展前景。本文将从历史作用与未来前景两方面对拱桥进行详述。首先，本文将以时间为轴，按照时间发展的顺序，简述拱桥的产生，发展，高潮及近况，并对几个典型的拱桥实例的技术特性进行详述，进而得出其在中国桥梁发展史中发挥的作用；其次，本文将从力学，材料科学及技术施工三个方面入手，分别研究拱桥在未来发展中所受制约与发展空间；最后，本文将按桥梁的施工材料分类，分别阐述不同种类的拱桥的结构，性能与作业技术条件，进而对其未来发展前景进行推测分析，从而得出本文的研究结论。

【关键词】拱桥； 时间轴；历史作用；施工材料；发展前景

拱桥是指以拱作为主要承重结构的桥梁。拱是曲线中最优美的造型，拱桥的产生和应用，在人类适应自然、迈向文明的进程中起了极其重要的作用，在世界桥梁史上书写了光辉灿烂的拱桥文化。

桥梁按照结构体系及受力特点，分为梁、拱、索三种基本体系和组合体系，其中，拱桥的历史最为悠久。可以说，拱桥是承载历史，面向未来的。

一、拱桥的发展

1.1拱桥在古代的发展。中国的石拱桥最早出现在东汉，在宋代时石拱桥已在全国各地建造，而现存的石拱桥中，建于明清两代最多。建桥技术已经十分成熟。中国石拱桥的代表作首屈一指的则是河北赵县的赵州桥，该桥始建于隋朝开皇十五年，完成于隋大业元年，是世界上首座敞肩式单孔圆弧拱形石拱桥。

1.2拱桥在现代的发展。到了现代，拱桥已经作为我国的传统桥梁之一出现，特别在山区的地质、地形条件下，是十分经济合理的桥型。在建国初期，山区公路桥梁仍大量采用就地取材的石拱桥。1957年，我国进入了经济困难时期，少用水泥钢材的圬工拱桥成为公路桥梁的首选桥型。这个时期，拱桥的跨度也有所发展。20世纪80年代末，一种用料省、安装重量轻、施工简便的新型拱桥——钢管混凝土拱桥在国内开始兴起。钢管混凝土拱桥在20世纪90年代迅速在全国各省推广，代替了传统的钢筋混凝土拱桥。其主要代表作有：广东南海三山西桥，四川绵阳涪江三桥，广州丫髻沙大桥，重庆万州长江大桥。

20世纪，中国的钢拱桥建设长期落后于西方发达国家。到了21世纪初，中国桥梁工程界开始尝试建设500米左右的现代钢拱桥，以期改变中国在钢拱桥方面的落后局面。这个时期的代表作主要有：上海卢浦大桥，重庆菜园坝大桥，重庆朝天门大桥。

因此，拱桥在中国古代桥梁中有着举足轻重的地位。在现存的古代桥梁中，拱桥不仅在数量上占据绝对优势，在技术工艺上也优于其他桥型，即使放到世界桥梁史中进行比较，中国古代拱桥，尤其是石拱桥技术也是一枝独秀。中国传统的拱桥修建技术，在吸纳了现代计算方法和现代施工工艺的基础上，得到了飞速发展，创造了多种新颖结构，使中国的拱桥技术始终站在世界前列。当然除了石拱桥还有双曲拱桥、钢筋混凝土箱型拱桥、钢筋混凝土肋拱桥、钢筋混凝土拓架拱桥、钢筋混凝土刚架拱桥、钢筋混凝土拱桥、系杆拱桥、钢拱桥等也得到了相当的发展。

二、拱桥的发展前景

拱桥作为中国古代桥梁中极其重要的一支，在过去，已经发挥出了它极大地作用，充分证明了其在中国桥梁史上的重要地位。那么，从古发展而来的拱桥，在现代桥梁中，又有着怎么的发展前景呢？

2.1整体分析。从整体上讲，拱桥和其它桥梁一样始终受力学、材料科学和施工技术的制约. 首先要从桥梁的的受力来研究。几乎所有的材料，受拉、压的效能都要远远高于受弯的效能。拱结构就是转化为受压的例子，受压构件有个很致命的稳定问题，跨度大了之后，稳定问题就会很突出了。

其次是从材料科学角度分许。拱桥作为压弯结构，随着跨径的增大，自重较大，高强材料的应用受到稳定问题的制约，也制约了大跨径拱桥的发展。 在未来拱桥的发展中，材料结构将不断向高强、轻质和多功能的要求发展。

最后，是施工技术，早期桥梁的发展着重于桥梁结构材料的轻型化，随着材料科学的进步，现今制约拱桥很重要的因素就是施工了。施工技术对拱桥的发展影响相当大，理论上合理的桥梁往往因为施工上的难题不能成功。

2.2按类型分析

2.2.1石拱桥。由于石拱桥劳动生产率低，支架费用大，对地质条件要求高，修建时间长等原因，石拱桥并不代表中国拱桥的发展方向。但是在地形地质条件合适的山区，石拱桥仍是一种具有一定经济竞争力的桥型。

2.2.2钢筋混凝土拱桥。钢筋混凝土拱桥在相当长的一段时间成为我国的主导桥型。自重较大， 跨越能力比不上钢拱桥， 但因为具有钢筋混凝土拱桥造价低， 养护工作量小， 抗风性能好等优势，至今仍被广泛采用，特别是我国的西南地区，经过分析我们认为钢筋混凝土拱桥的发展趋势为：拱圈轻型化、长大化以及施工方法多样化。

2.2.3钢拱桥。钢拱桥在中国起步较晚，应用规模还比较小，但是近几年来数量不断增多，拱桥跨径不断增大，设计、制作、架设等经验不断积累，研究工作也相应有了进展。特别对于大跨、高速铁路桥梁对刚度与跨越能力的要求，钢拱桥较之其他桥型有着较大的竞争力。刚拱桥在我国的发展主要受技术和经济条件的限制，钢桥的建设投资大，后期维护与管理费用更高，因此盲目建设大跨度，轻型钢拱桥不适合中国现在的国情。刚拱桥的设计理论方面还有很多问题要研究，我们现在应该做的是消化吸收国外刚拱桥的研究与实践已得到的成果，再次基础上展开研究。钢桥在大跨度的发展上前景十分广阔，但是发展的时期将会在我国的技术和经济条件水平达到的时候。

综上，由我们对拱桥未来发展的设想看来，拱桥虽然存在这样或者那样的问题，但是总的趋势是向前的，它在我国桥梁结构体系中占据着重要的地位，存在的缺点也会在以后的理论研究和实践经过中进一步地得到解决。我国目前的拱桥向着新材料、新技术、新结构的方向发展。我国作为拱桥的发源地之一，古代曾对世界拱桥的普及、发展产生过不可低估的重要作用。事实已经证明，走进新世纪的中国拱桥，同样在引领世界拱桥新潮流当中具有举足轻重的地位。

参考文献：

[1]项海帆.《中国桥梁史纲》. 同济大学出版社. 2009.

[2]罗英.《中国石拱桥研究》.人民交通出版社.1993.

[3]中国公路学会桥梁和结构工程分会.《面向创新的中国现代桥梁》.人民交通出版社.2009.