拱桥的现状与展望

跨径大时，自重较大 水平推力的存在增加了下部结构工程量 多孔连续拱桥互相影响，需采用复杂措施 上承式拱桥建筑高度大，可能增加纵坡
拱桥的缺点正在逐步得到克服：200~600m范 围内，拱桥仍然是斜拉桥和悬索桥的竞争对手。
2、拱桥的受力特点
承重结构：主拱 将桥面的竖向荷载转化为部分水平推力，使拱的 弯距大大减小，拱主要承受压力，充分发挥圬工 材料抗压性能；
从图2可以看出,在跨径不小于100 m的混凝土拱桥中,以跨径100～160 m的最多,共计174座,占总数的87.9%;跨径161～199 m的为16座,占总数 的8%;200 m及以上跨径的为8座,占总数的4%,其中200～300 m、300～ 400 m的分别为5座和2座,大于400 m的则仅有1座。
我国的混凝土拱桥首先在铁路桥梁上出现.解放前修建的跨 径最大的是粤汉线株韶段五大拱桥中的碓凯冲桥、省界桥 和燕塘桥,为各有一主孔跨径达40ｍ的钢筋混凝土拱桥.20 世纪六七十年代后,钢筋混凝土拱桥长期成为我国的主导桥 型。
1980年后,我国修建了许多大跨径的钢筋混凝土箱拱桥和 肋拱桥.比较典型的桥梁有
由于钢管混凝土拱桥具有材料强度高、施工方便、造型 美观等优点,又适逢我国大规模的交通基础设施建设时期, 钢管混凝土拱桥便在我国得到迅速的发展.随着数量的增多 ,跨径与规模也不断增大,分布区域也越来越广。
截止到2005年3月, 跨径大于或等于50ｍ的钢管混凝土拱 桥有230座,其中跨径达100ｍ及以上的132座,跨径达200ｍ 及以上的有33座.
优点：
一方面借助内填混凝土提高钢管壁受压时的稳定性,提高钢 管的抗腐蚀性和耐久性,
另一方面借助管壁对混凝土的套箍作用,提高了混凝土的抗 压强度和延性,将钢材和混凝土有机地组合起来
;在施工方面,钢管混凝土可利用空心钢管作为劲性骨架甚 至模板,施工吊装重量轻,进度快,施工用钢量省。
由于在材料和施工方法上的优越性,将这种结构应用于以受 力为主的拱桥是十分合理的
在建的湖南凤凰堤溪大桥倒塌
2007年8月13日, 事故调查组分析该桥倒塌的原因是:由于主 拱圈砌筑材料未满足规范和设计要求,拱桥上部构造施工工 序不合理,主拱圈砌筑质量差,降低了拱圈砌体的整体性和 强度,随着拱上施工荷载的不断增加,造成1号孔主拱圈靠近 0号桥台一侧约3-4ｍ宽范围内砌体强度达到破坏极限而坍 塌,受连拱效应影响,整个大桥迅速坍塌.
随着我国经济和交通的发展、钢产量的提高,我国陆续修建了一些大跨 径钢斜拉桥、钢悬索桥.
2009年重庆建成了大跨径的钢拱桥———朝天门长江大桥(552ｍ),将我 国钢拱桥的纪录从200ｍ左右一下子跃升到世界第一.
钢拱桥的技术进步,从其跨径来看
从1874年跨径158.6ｍ的Ｅａｄｓ桥到1916年跨径298ｍ 的狱门桥,42年中跨径增加88%; 到1931年跨径503.6ｍ的培虹桥,15年中又增加了69%; 再到1976年跨径518.3ｍ的新河谷桥,45年仅增加3%; 2009年中国重庆建成跨径达552ｍ的朝天门长江大桥,27 年跨径增加了6%.
2.2.1石拱桥的现状
石拱桥用天然石料作为主要建筑材料
工业发达国家在十九世纪下半叶和二十世纪上半时大 规模修建的铁路中,大量应用了圬工拱桥。此后,随着 钢铁、混凝土材料在桥梁中的应用,机械的应用,劳动 生产率的提高,圬工拱桥在欧美较少修建。
在我国的当代,石拱桥不仅修建的数量较多,而且跨径也不 断增大.从606年赵县安济桥的37.4ｍ,到1956年完成铁路 松树坡桥的38ｍ,历经1350年才得以突破.然而,此后石拱桥 跨径纪录的改写速度极快,并迅速越过百米大关.1972年建 成的四川九溪沟大桥116ｍ的跨径保持了18年后,120ｍ跨 径的乌巢河大桥将其打破.时隔不到10年,146ｍ丹河新桥 又刷新了记录.
（1）.在1990年之前,中国虽然混凝土拱桥修建数量较多,但跨径不 大,技术水平不高。20世纪90年代以后,中国混凝土拱桥的技术进入 快速发展时期,1997年重庆万县长江大桥建成,跨径达420 m,一跃而 成为世界第一；1997年之后随着混凝土拱桥建造数量的减小,跨径 也没有新的突破。
(2)钢管混凝土拱桥发展的时间虽然较短,但其跨径增大的速度一直 很快。2005年建成的四川巫山长江大桥,将钢管混凝土拱桥的跨径 推到460 m。以及2012年建成的530米的波司登长江大桥。其跨径发 展还有相当的空间。
石拱桥、钢拱桥、钢筋混凝土拱桥和钢管混凝土拱 桥
目前,石拱桥、钢拱桥、钢筋混凝土拱桥和钢管混凝土拱桥跨 径的世界纪录均在中国
石拱桥：主跨径146ｍ的山西丹河新桥
钢拱桥：主跨径552ｍ的朝天门长江大桥
钢筋混凝土拱桥：主跨径420ｍ的万县长江大桥
钢管混凝土拱桥：主跨径530ｍ的波司登长江大桥长江大桥
百余年来国内外钢拱桥，钢筋混凝土拱桥以及 钢管混凝土拱桥的跨度发展概况见下图
二、拱桥的分类拱桥的分类以及现状介绍
2.1拱桥的分类
按材料
圬工拱
小跨径
钢砼拱
广泛采用
钢拱
大跨径
组合拱
新形式
按桥面位置 上承式、中承式、下承式
按拱圈线形 圆弧拱、抛物线拱、悬链线拱 拱桥 按拱上建筑 实腹式、空腹式
按截面形式 板拱、肋拱、箱形拱 双曲拱、钢管砼拱
按受力图示 简单体系拱、组合体系拱
2.2拱桥的现状介绍 按拱桥材料
（2）主拱在合龙以前并不是拱结构,要有其它辅助措施,施工 难度比悬索桥与斜拉桥相比困难；
2.2.3.混凝土拱桥的现状
1759年波特兰水泥出现后,混凝土开始在拱桥中应用,为拱 桥的发展注入了新的生机和活力.
1875年,Ｍｏｎｉｅｒ建成了第一座混凝土拱桥-Ｔｉｌｉ üｒｅｄｅＣｈａｚｅｌｅｔＭａｒｑｕｉｓ宫殿花园里 面的一座步行桥.
（3）对于钢拱桥,1966年攀枝花2号桥(渡口大桥)跨径已达180 m, 到1992年九江长江大桥的建成,经过26年的时间跨径增长36 m,跨径 增速相对缓慢。2009年建成跨径为552米上海卢浦大桥,增长速度飞 快， 属于跳跃式发展。根据理论推算,按现有的材料技术水平,钢 拱桥的极限跨度可达1 200 m。因此钢拱桥的跨径还有较大的发展 空间。
而我国2004年西部交通建设科技项目设立了“服役石拱桥 可靠性评估与加固改造技术研究”项目，说明在役圬工拱 桥的评估、养护、维修、加固与改造已引起高度重视.
2.2.2钢拱桥的现状
18世纪英国的工业革命后,钢铁开始被应用于桥梁结构之中 .第一座铸铁拱桥是由ＴｈｏｍａｓＰｒｉｔｃｈａｒｄ设 计的塞文(Ｓｅｖｅｒｎ)桥,建于1779年。钢铁首次大量应 用于桥梁的是1874年修建的美国的Ｅａｄｓ桥,它是一座 三跨(153ｍ+158ｍ+153ｍ)的钢桁肋拱桥。
在我国,长期以来钢桥不是发展的重点.在为数不多的钢桥 中,大部分都是跨大江大河的铁路桥,公路桥很少。在桥梁 结构形式方面,以钢板梁和钢桁梁为主,钢拱桥修建很少.
上个世纪我国建成跨径最大的钢拱桥,公路桥为跨径180ｍ的攀枝花2号 桥与3号桥；铁路桥为九江长江大桥，它的主孔是三跨刚性梁柔性拱, 跨径组合为180ｍ+216ｍ+180ｍ.
不同时期修建的钢拱桥跨径,其中给出的桥名是部分具有代 表性的桥梁
图2为在各分段跨径范围内钢拱桥建造的数量
钢拱桥由于钢材强度较高,使得拱ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ自重减小、而且其架设 方便,因此较之于石拱桥和混凝土拱桥具有更大的跨越能力
局限性：
（1）桥梁的跨径在不断地增大,而拱以受压为主,稳定(包括整 体稳定与局部稳定)问题成为主要矛盾；
拱桥的现状与展望
目录
拱桥的基本特点 拱桥的分类以及现状介绍 世界大跨径拱桥排名 拱桥的展望 结语
一、拱桥的基本特点
拱桥（archbridge）指的是在竖直平面内以拱作为结构主要 承重构件的桥梁。
1、拱桥的优缺点
优点
跨越能力较大 可节省大量钢材和水泥 耐久性好，维护费用少 形式多样，外型美观
缺点
山西丹河新桥是晋城——焦作高速公路上的一座特大型石拱桥， 主跨１４６ｍ，位列世界同类桥型第一位
在我国的当代，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,在许多情况下其经 济性较其它桥梁已从过去的优势变为劣势,因而在我国石拱 桥修建日少,丹河新桥的修建并不具有普遍意义也不代表着 拱桥的发展方向。
钢管混凝土拱桥分类
将钢管混凝土拱桥的结构型式分为(有推力)上承式、中承 式、(下承式)拱梁组合式、飞鸟式(中承式刚架系杆拱)和下 承式刚架系杆拱5大类。
5种主要结构形式已建成桥梁的跨径纪录分别为
调查结果表明,1995年前较少修建跨径大于100ｍ的钢管混 凝土拱桥.此后,钢管混凝土拱桥的跨径和数量随时间的推 移在不断地增大.各个时期具有代表性的桥梁有:1990年建 成的四川旺苍东河桥,跨径115ｍ;1995年建成的广东南海三 山西大桥,跨径200ｍ;2000年建成的广东丫髻沙大桥,跨径 360ｍ;2005年建成的重庆巫山长江大桥,跨径460ｍ.2012年 建成波司登长江大桥，跨径530ｍ.
跨径在161～199 m时,有一定的技术难度,但也不难克服,是 较具竞争能力的跨径范围。跨径在200 m以上时,可以说有 相当的技术难度,其竞争力要依具体的工程情况而定。
从世界范围看,跨径大于300 m的混凝土拱桥,目前仅有6座( 其中3座在中国),其技术还处于发展之中。
无论数量还是跨径,我国大跨径混凝土拱桥建设成就均名列世界第一
截止到2003年3月,日本土木学会进行的日本国内跨径不小于100 m混凝 土拱桥的调查表明,已建与在建的共38座,跨径100～160 m的为27座,占 总数的71.1%;161～199 m的为5座,占总数的13.1%;200 m及以上跨径的 为6座,占总数的15.8%。
结论：因此,无论是从中国、还是从日本的现状来看,跨径 在160 m及以下跨径的混凝土拱桥已有大量的修建,技术已 日趋成熟,在山区中有着良好的经济性,是目前混凝土拱桥 最具竞争能力的跨径范围。
重庆万洲(万县)长江大桥 全桥长814米，宽23米，桥拱净跨420米，桥面距江面高140 米。主桥于1994年5月开工建设，1997年5月竣工通车
从下图可以发现,我国混凝土拱桥的跨径和数量在2000年以前 总体上随时间推移呈增大趋势,但进入21世纪以后数量呈下降 趋势,跨径则在1997年重庆万州长江大桥达到峰值点(420 m) 之后也呈下降趋势。
1979年建成的跨径150ｍ的四川马鸣溪大桥、1982年建 成的跨径170ｍ的四川攀枝花市宝鼎大桥、1990年建成的 跨径200ｍ的四川涪陵乌江大桥、1990年建成的跨径240 ｍ的中承式钢筋混凝土拱桥———四川宜宾小南门金沙江 大桥、1996年主跨达312ｍ的以钢管混凝土为劲性骨架的 广西邕宁邕江大桥以及1997年建成的世界上跨径最大的钢 筋混凝土拱桥———重庆万洲(万县)长江大桥(420ｍ).
由图3可知,从建造时间来说,混凝土拱桥自1965年(指跨径突破100 m)以 来,修建数量不断上升,尤以1985—1998年期间发展最为迅速,此后数量 增长趋势放缓。钢管混凝土拱桥从1990年以来,短短20年时间修建了 300多座,平均每年建造有10座以上,发展速度在这3类拱桥中速度最快, 而且增长率较为均匀。钢拱桥在2000年以前发展缓慢,而在2000年以后 ,有明显的增加,但总量与其他两种拱桥相比,还较少。
2.2.4.钢管混凝土拱桥的现状
钢管混凝土拱桥属于钢——混凝土组合结构中的一种。钢 管混凝土拱桥是将钢管内填充混凝土，由于钢管的径向约 束而限制受压混凝土的膨胀，使混凝土处于三向受压状态 ，从而显著提高混凝土的抗压强度。
1990年,中国第一座钢管混凝土拱桥———旺苍东河大桥 在四川建成. ，跨径115ｍ。
该桥选择石拱桥本身并不值得质疑.该桥的 倒塌是质量事故,并不是桥型本身的问题.在 地形地质条件适合的山区,石拱桥仍是一种 具有一定经济竞争力的桥型.
无论是国内还是国外,对于目前在役的以石拱桥为主的圬工 拱桥,全部拆除是不现实也是不必要的.
从1995年开始,以欧洲国家为主,每三年举办一次国际拱桥 大会主要是关于在役拱桥的检测、维修、加固的内容；