建筑史最偉大的發(fā)明 石拱橋的發(fā)展歷程(即將被淘汰)
清雅殿下
橋梁是自古以來(lái)最普遍但是又最特殊的建筑物,拱橋更是人類在建筑建構(gòu)領(lǐng)域最早和最偉大的發(fā)明。雖然隨著時(shí)代的發(fā)展,拱橋的運(yùn)用越來(lái)越少,全部都用鋼筋混泥土制作成了高架平橋,但是不得不說(shuō)拱橋才是最能充分發(fā)揮建筑美學(xué)創(chuàng)作的一種橋梁,下面我們一起來(lái)鑒賞。
一、拱橋的組成和受力特點(diǎn)
拱橋在我國(guó)的應(yīng)用有著悠久的歷史,中國(guó)最早的拱橋是建于公元605年左右的趙州橋,跨徑37.4米,采用的是空腹式圓弧拱,彪炳于世界橋梁技術(shù)發(fā)展史。如下圖所示,拱橋主要由上部結(jié)構(gòu)主拱圈、橋面系、吊桿)和下部結(jié)構(gòu)(橋墩、橋臺(tái)、基礎(chǔ))組成。主拱圈是主要承載構(gòu)件,承受橋上的全部荷載,并通過(guò)它把荷載傳遞給墩臺(tái)和基礎(chǔ)。
拱橋在橋面豎向荷載作用q下,支撐處不僅產(chǎn)生豎向反力V,而且還產(chǎn)生水平推力H。由于這個(gè)水平推力的存在,拱的彎矩將比相同跨徑的梁的彎矩小很多,而使整個(gè)拱主要承受壓力。這樣,拱橋可充分利用抗壓性能較好而抗拉性能較差的材料(如石料、混凝土、磚等)來(lái)修建。有強(qiáng)大水平推力的拱橋,對(duì)地基基礎(chǔ)要求較高,因此這種結(jié)構(gòu)形式橋梁多見(jiàn)于我國(guó)西南山區(qū),地基情況良好的地方。
對(duì)于拱橋,主拱圈的拱頂?shù)焦澳_的高差 f 叫做矢高。矢高與跨徑的比值 f/l 叫做矢跨比,用于表征拱的坦陡程度,它不但影響主拱圈內(nèi)力的大小,還影響拱橋的構(gòu)造形式和施工方法的選擇,同時(shí)影響拱橋與周圍景觀的協(xié)調(diào)。