[科普中國]-雙曲拱橋

簡介

雙曲拱橋【two-way curved arch bridge】指的是拱圈由縱向拱肋和橫向拱波組成的拱橋。

形式及特點形式主拱圈的形式有單波，多波，多波高低肋等。拱肋截面有矩型，倒T形，I形，L形，薄壁箱形等。

雙曲拱橋按其行車道所處的位置屬于上承式拱橋。若從主拱圈的橫截面上看，它是由拱肋、拱波、拱板和橫向聯(lián)系等幾部分組成。由于介于拱肋之間的拱波也呈曲線形，且與主拱圈的曲線正交，故而稱為雙曲拱橋。這種橋型是20世紀(jì)60年代我國江蘇省無錫縣由建橋職工首 創(chuàng)的一種橋型，它充分發(fā)揮了預(yù)制裝配的優(yōu)點，可以不要拱架施工，節(jié)省木料，加快施工進(jìn)度，而所耗用的工料又不多。

雙曲拱比單曲拱能承受更大的載荷，主要是因為雙曲拱不僅在一個方向上呈拱形，而且在與其垂直的另一方向也呈拱形。自行車的擋泥板就是這種雙曲拱形的。當(dāng)它受力時，力使沿著兩個拱的方向更均勻地傳遞；某一局部受力過大時，雙曲拱能迅速自行調(diào)整平衡，使整個雙拱曲不會因局部受力過大而損壞。 拱形結(jié)構(gòu)除了能用于建造橋梁外，另一個重大的用處就是建造水壩。特別是雙曲拱形壩，由于拱形頂所受的水壓力能通過拱體均勻地傳遞給河岸，依靠堅固的兩岸來維持的穩(wěn)定，它與完全靠自身重量來維持平衡的重力壩相比，不僅可以減少體積，節(jié)約材料，而且還有一定的彈性，對地基的局部變形具有一定的適應(yīng)能力，有較好的抗震性能。

特點它的最主要特點是：將主拱圈以“化整為零”的方法按先后順序進(jìn)行施工，再以“集零為整”的方式組合成承重的整體結(jié)構(gòu)。因主拱圈分期形成，呈現(xiàn)組合結(jié)構(gòu)的受力特征，整體性較弱，在地震荷載作用下容易破壞。

在中國石拱橋一文中有介紹

拱圈由縱向拱肋和橫向拱波組成的拱橋。所謂雙曲拱是指橋梁有縱、橫兩個方向的橋拱?？v向拱的是指橋梁的主拱圈，在外形上與一般拱橋完全一樣，為弧度不同的拱圈。橫向拱是雙曲拱的主要奧秘，它是指在縱向的大拱圈上，并排砌筑幾組小拱圈，就像是一排排向上鼓起的瓦壟，由于切面像波浪一樣，所以稱為拱波。這個波形的展開方向與縱向縱圈相互垂直，使橋梁整體表現(xiàn)為縱橫兩個方向的曲形，因此叫雙曲拱。2

現(xiàn)狀上世紀(jì)六、七十年代，中國尚不能建造大跨度混凝土橋梁（鋼桁架梁除外）。1964年4月17日，一座造型別致的橋梁在無錫東亭誕生了，這是無錫縣交通局橋梁工程隊發(fā)明創(chuàng)造的。這種橋吸收了我國古代石拱橋的優(yōu)點，將承重受力部分結(jié)構(gòu)做成橫向與縱向都用拱形曲線，類似自行車擋泥板。東亭橋是我國第一座雙曲拱橋，后在全國各地推廣。1973年，上?？平屉娪皬S制成《雙曲拱橋》專題片，1978年郵電部特種郵票中有一枚是雙曲拱橋。3

上世紀(jì)六七十年代建造的大多數(shù)雙曲拱橋的橋齡都老化了，而且這種設(shè)計建造已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代交通量增加及荷載等級的提高，雙曲拱橋正慢慢地被各種新的橋梁設(shè)計所替代了。3

歷史文化現(xiàn)存的最古老的石拱橋是我國的趙州橋。趙州橋是隋朝石匠李春設(shè)計監(jiān)造的，自公元616年建成，已經(jīng)有將近1400多年的歷史了。這座石橋橫跨在河北趙縣城南洨河上，有著一個弧形的橋洞，猶如跨在河上的長虹。在漫長的歲月里，趙州橋經(jīng)受了地震的搖撼，洪水的沖擊，車馬的壓軋，仍然屹立在洨河上。趙州橋不但有個弧形的大拱，而且在橋肩還有4個小拱。當(dāng)山洪暴發(fā)時，小拱可以把洪水泄走。趙州橋堅固的秘密正在拱上。我國科技人員和工人繼承并發(fā)展了拱橋建筑的傳統(tǒng)，運用現(xiàn)代強度理論以及工程學(xué)，創(chuàng)造了雙曲拱橋。雙曲拱橋的外形同一般的空腹式拱橋好像沒有什么區(qū)別。但是你如果走到橋下一看，就會發(fā)現(xiàn)它的肚皮是凹的，好像由幾條自行車的擋泥板拼起來的，真是拱中有拱。這種橋的優(yōu)點是造價低，載重負(fù)荷大，施工方便，節(jié)省材料。宏偉的南京長江大橋的公路引橋便是這種雙曲拱橋。

我們的腳上就長著“雙曲拱橋”，它就是人的足弓正常的腳都可以區(qū)分出三個足弓：兩個縱向的縱弓和一個橫斷面上的橫弓。

目 前最長的雙曲拱公路橋是江蘇省沐陽的新沂河大橋，全長1267米，有39孔，1969年建成通車。河南省嵩縣的前河橋是我國單孔跨徑最大的雙曲拱橋，孔距跨度達(dá)150米，矢跨比為1∶10，1969年建成。在鐵路工程中，也廣泛采用了雙曲拱型橋梁。我國第一座用于鐵路雙曲拱橋是位于湖南省長沙與韶山之間的東方紅雙曲拱橋，1967年底建成通車。2