1.2 拱桥

现代桥梁结构形式日益新颖，但在山区、海岛等地形、地质条件适合的桥位处，历史悠久的拱桥仍是具有强竞争力的桥型。

拱桥结构形式由最初的简单体系拱桥（如三铰拱、两铰拱、无铰拱）逐渐演变为组合体系拱桥，并可分为有推力和无推力两大类。主拱圈的截面形式更是由简单的板拱，逐步演变为肋拱、箱型拱、双曲拱、钢管混凝土拱等多种形式（见图1-28）。根据行车道相对于主拱圈的位置，又可分为上承式拱、中承式拱、下承式拱。在拱桥早期的建设中，由于缺乏可靠的抗拉材料，中承式拱桥、下承式拱桥的发展受到一定限制，上承式拱桥作为主要形式得到了不断发展。但后来钢材、混凝土等材料的广泛应用推动了中承式拱、下承式拱等多样化结构的出现和发展。

（1）世界拱桥的发展。

世界拱桥的发展历程可分为古代和现代两个历史阶段（见图1-29）。

关于拱的起源，猜想很多，多数认为拱是由模仿大自然的天然拱桥而来（天生桥，见图1-30）。从实物证据看，拱结构最早出现在古埃及，石拱桥最早出现在古希腊，罗马人继承和发展了石拱桥技术。现存最古老的人工石拱桥——阿瑞凯比克桥（见图1-31）可追溯到公元前1300—公元前1190年。石拱桥从出现到19世纪初，一直是桥梁最主要的结构形式。欧洲中世纪石拱桥跨径曾一度达到72 m。

现代拱桥起步于文艺复兴之后。自18世纪工业革命以来，桥梁界逐步摆脱了以经验为主的建桥方法。英国于1779年成功地修建了第一座铸铁拱桥——赛文（Severn）桥（见图1-32）。其后，德国、美国和法国等都开始兴建铸铁拱桥。随着炼铁技术不断提高，钢材性能逐步提高，铸铁拱桥慢慢地退出了历史舞台。1874年，美国伊兹（Eads）钢拱桥（见图1-33）的建成，开启了大跨径拱桥的新时代，钢拱桥的建设逐步兴起。1916年，美国建成了纽约地狱门大桥（见图1-34），为现代钢拱桥奠定了基础。其后又建成了澳大利亚悉尼港湾大桥（见图1-35），跨度和宽度都实现了更大的飞跃。

现代钢拱桥不断发展，同时也不乏钢筋混凝土拱桥的身影。法国园林艺术家Monier于1875—1877年修建了第一座供人行走的钢筋混凝土拱桥，跨径16 m，宽4 m。而后随着理论研究的深入和建造技术的提高，钢筋混凝土拱桥在世界各国不断兴建。1979年，在今克罗地亚建成了主跨390 m的KrK桥（见图1-36），这是当时国外跨度最大的混凝土拱桥。

此外，钢管混凝土拱桥在现代拱桥中也占有重要一席。世界上最早修建的钢管混凝土拱桥是在苏联。1937年在苏联列宁格勒（现圣彼得堡）用集束的小直径钢管混凝土作为拱肋，建造了横跨瓦涅河101 m的上承式拱桥（见图1-37）。

伴随材料、理论的更新，拱桥的跨径也在逐步地增长。图1-38描述的是拱桥历史上最大跨度的发展历程。在19世纪70年代之前，拱桥的跨度发展相对缓慢。其后在钢材、混凝土等新材料的推动下，拱桥跨径实现了明显的飞跃。

（2）国内拱桥的发展。

国内拱桥的发展历程也可分为古代和现代两个历史阶段（见图1-39）。截至目前，我国已在世界前十大跨径拱桥中占据7席，见表1-3。

中国的拱桥建造历史最早可追溯到东汉中后期，距今已有1 800余年。目前我国发现最早的拱结构见于周代陵墓，即民国时期发掘的韩君墓（见图1-40），墓门为石拱（约公元前250年）。东汉中晚期的画像砖（见图1-41）证明我国东汉（最晚220年）已出现拱桥。而最早有文字记载的拱桥是《水经注》中的旅人桥，说明我国最晚于283年已经出现了石拱桥。对于石拱桥，不得不提的是建成于606年的赵州桥（见图1-42），又名安济桥，坐落在今河北赵县洨河上。在其建成后700多年时间里，一直是世界上最大跨圆弧石拱桥。

我国现代拱桥起步于20世纪20年代，其发展可分为五个阶段：

第一阶段是20世纪50年代至60年代中期，当时中国以修建石拱桥为主。建成的石拱桥中，跨径在100 m和100 m以上的达19座。绝大多数是中小石拱桥，也有少量片石混凝土拱桥。该阶段最大跨度拱桥是1961年建成的云南南盘江上的单跨112.5 m的空腹式拱桥——长虹桥。

第二阶段是20世纪60年代中期至70年代，主导桥型是双曲拱桥。双曲拱桥是中国特有的一种桥型。苏松源于1964年4月在无锡县东亭河上修建了一座跨径9 m的试验桥——东拱桥（见图1-43）。由于这种桥型施工简便、节省材料，具有一定的优越性。到20世纪70年代末，全国公路和乡村道路上共修建双曲拱桥5万多座。最大跨度的拱桥是1968年建成的河南嵩县跨度150 m的前河大桥（见图1-44）。

第三阶段是20世纪70年代末至80年代，主导桥型是大中跨预制钢筋混凝土箱（肋）拱桥，最大跨度的拱桥是1979年建成的四川宜宾马鸣溪金沙江大桥（跨径150 m）。

第四阶段是20世纪90年代，通过采用劲性骨架施工法，使拱桥在跨度方面取得很大突破。1997年建成的跨度420 m的万州长江大桥（见图1-45），居世界混凝土拱桥第一。

第五阶段是21世纪至今，拱桥的特点是采用钢结构或半钢结构，突破了钢筋混凝土的局限，使跨度更大。主跨达530 m的波司登大桥（见图1-46），是世界上跨径最大的钢管混凝土拱桥。2013年建成的跨度552 m的重庆朝天门大桥、2020年建成的广西平南三桥（跨径575 m）更是连续实现了拱桥世界跨径纪录的自我超越，是目前世界最大跨径的拱桥。广西河池市在建的龙滩天湖大桥，跨径更将达到600 m，是世界在建最大跨径拱桥。