赵州桥

赵州桥

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2023年2月12日发(作者：)赵州桥建筑原理赵州桥 一）桥址选择比较合理，使桥基稳固牢靠。 李春根据自己多年丰富的实践经验，经过严格周 密勘查、比较，选择了洨河两岸较为平直的地方 建桥。这里的地层是由河水冲积而成，地层表面 是久经水流冲涮的粗砂层，以下是细石、粗石、 细砂和粘土层。根据现代测算，这里的地层每平 方厘米能够承受4.5到6.6公斤的压力，而赵州桥 对地面的压力为每平方厘米5—6公斤，能够满足 大桥的要求。选定桥址后在上面建造地基和桥台。 自建桥到现在，桥基仅下沉了5厘米，说明这里的 地层非常适合于建桥。 二）赵州桥的砌置方法新颖、施工修理方便。 李春就地取材，选用附近州县生产的质地坚硬的 青灰色砂石作为建桥石料。在石拱砌置方法上， 均采用了纵向（顺桥方向）砌置方法，就是整个 大桥是由28道各自独立的拱券沿宽度方向并列组 合而成；拱厚皆为1.03米，每券各自独立、单独 操作，相当灵活。每券砌完全合拢后就成一道独 立拼券砌完一道供券，移动承担重量的“鹰架”， 再砌另一道相邻拱。这种砌法有很多优点，它既 可以节省制作“鹰架”所用的木材，便于移动，同 时又利于桥的维修，一道拱券的石块损坏了，只 要嵌入新石，进行局部修整就行了，而不必对整 个桥进行调整。x0c三）在保持大桥稳定性方面采取了许多严密 措施。为了加强各道拱券间的横向联系，使28道 拱组成一个有机整体，连接紧密牢固，李春采取 了一系列技术措施。 l、每一拱券采用了下宽上窄、略有“收分”的 方法，使每个拱券向里倾斜，相互挤靠，增强其 横向联系，以防止拱石向外倾倒；在桥的宽度上 也采用了少量“收分”的办法，就是从桥的两端到 桥顶逐渐收缩宽度，从最宽9.6米收缩到9米，以 加强大桥的稳定性。 2、在主券上均匀沿桥宽方向设置了5个铁拉 杆，穿过28道拱券，每个拉杆的两端有半圆形杆 头露在石外，以夹住28道拱券，增强其横向联系。 在4个小拱上也各有一根铁拉杆起同样作用。 3、在靠外侧的几道拱石上和两端小拱上盖有 护拱石一层，以保护拱石；在护拱石的两侧设有 勾石6块，勾住主拱石使其连接牢固。 4、为了使相邻拱石紧紧贴合在一起，在两侧 外券相邻拱石之间都穿有起连接作用的“腰铁”， 各道券之间的相邻石块也都在拱背穿有“腰铁”， 把拱石连锁起来。而且每块拱石的侧面都凿有细 密斜纹，以增大摩擦力，加强各券横向联系。这 些措施的采取使整个大桥连成一个紧密整体，增 强了整个大桥的稳定性和可靠性。 创新设计 圆弧拱形式设计x0c赵州拱用于跨度比较小的桥梁比较合适，而 大跨度的桥梁选用半圆 形拱，就会使拱顶很高， 造成桥高坡陡、车马行人过桥非常不便。二是施 工不利，半圆形拱石砌石用的脚手架就会很高， 增加施工的危险性。为此，李春和工匠们一起创 造性地采用了圆弧拱形式，使石拱高度大大降低。 赵州桥的主孔净跨度为37.02米，而拱高只有7.23 米，拱高和跨度之比为1：5左右，这样就实现了 低桥面和大跨度的双重目的，桥面过渡平稳，车 辆行人非常方便，而且还具有用料省、施工方便 等优点。当然圆弧形拱对两端桥基的推力相应增 大，需要对桥基的施工提出更高的要求。 采用敞肩 这是李春对拱肩进行的重大改进，把以往桥 梁建筑中采用的实肩拱改为敞肩拱，即在大拱两 端各设两个小拱，靠近大拱脚的小拱净跨为3．8 米，另一拱的净跨为2.8米。这种大拱加小拱的敞 肩拱具有优异的技术性能，首先，可以增加泄洪 能力，减轻洪水季节由于水量增加而产生的洪水 对桥的冲击力。古代佼河每逢汛期，水势较大， 对桥的泄洪能力是个考验，四个小拱就可以分担 部分洪流。据计算四个小拱可增加过水面积16%左 右，大大降低洪水对大桥的影响，提高大桥的安 全性。 其次，敞肩拱比实肩拱可节省大量土石材料， 减轻桥身的自重。据计算四个小拱可以节省石料x0c26立方米，减轻自身重量700吨，从而减少桥身对 桥台和桥基的垂直压力和水平推力，增加桥梁的 稳固。第三、增加了造型的优美，四个小拱均衡 对称，大拱与小拱构成一幅完整的图画，显得更 加轻巧秀丽，体现建筑和艺术的完整统一。第四、 符合结构力学理论，敞肩拱式结构在承载时使桥 梁处于有利的状况，可减少主拱圈的变形，提高 了桥梁的承载力和稳定性。 单孔 中国古代的传统建筑方法，一般比较长的桥 梁往往采用多孔形式，这样每孔的跨度小、坡度 平缓，便于修建。但是多孔桥也有缺点，如桥墩 多，既不利于舟船航行，也妨碍洪水宣泄；桥墩 长期受水流冲击、侵蚀，天长日久容易塌毁。因 此，李春在设计大桥的时候，采取了单孔长跨的 形式，河心不立桥墩，使石拱跨径长达37米之多。 这是中国桥梁史上的空前创举。 三绝 “券”小于半圆 中国习惯上把弧形的桥洞、门洞之类的建筑 叫做“券”。一般石桥的券，大都是半圆形。但赵 州桥跨度很大，从这一头到那一头有37.04米。如 果把券修成半圆形，那桥洞就要高18.52米。这样 车马行人过桥，就好比越过一座小山，非常费劲。 赵州桥的券是小于半圆的一段弧，这既减低了桥x0c的高度，减少了修桥的石料与人工，又使桥体非 常美观，很像天上的长虹。 “撞”空而不实 券的两肩叫“撞”。一般石桥的撞都用石料砌 实，但赵州桥的撞没有砌实，而是在券的两肩各 砌一两个弧形的小券。这样桥体增加了四个小券， 大约节省了一百八十立方米石料，使桥的重量减 轻了大约500吨。而且，当洨河涨水时，一部分水 可以从小券往下流，既可以使水流畅通，又减少 了洪水对桥的冲击，保证了桥的安全。 洞砌并列式 它用二十八道小券并列成9.6米宽的大券。可 是用并列式砌，各道窄券的石块间没有相互联系， 不如纵列式坚固。为了弥补这个缺点，建造赵州 桥时，在各道窄券的石块之间加了铁钉，使它们 连成了整体。用并列式修造的窄券，即使坏了一 个，也不会牵动全局，修补起来容易，而且在修 桥时也不影响桥上交通。杭州湾跨海大桥全长 36 公里，其中桥长35.7 公里，双向六车道高速公路，设计时速 100km。总投资约 107 亿元，设计使用寿命 100 年以上。大桥设北、南两个通航孔。北通航孔桥 为主跨 448m 的双塔双索面钢箱梁斜拉桥，通航 标准 35000 吨；南通航孔桥为单塔双索面钢箱梁 斜拉桥，通航标准 3000 吨。大桥两岸连接线工程 总长 84.4 公里，投资 52.1 亿元。其中北连接线 29.1 公里，投资额 17.8 亿元；南岸接线 55.3 公x0c里，投资额 34.3 亿元。大桥和两岸连接线总投资 约 160 亿元。建设工期五年左右。 大桥的结构为双塔钢筋混凝土斜拉桥， 双向 6 车道， 设计时速 100 公里， 设计使用寿命 100 年， 总投资 118 亿元，建设期限 5 年。 杭州湾跨海大桥一角 大桥设南、北两个航道，其中北航道桥为主 跨 448 米的钻石型双塔双索面钢箱梁斜拉桥，通 航标准为 3.5 万吨级轮船；南航道桥为主跨 318 米的 A 型单塔双索面钢箱梁斜拉桥，通航标准为 3000 吨级轮船。 其余引桥采用 30 米至 80 米不等 的预应力混凝土连续箱梁结构。非通航孔分北、 中、 南引桥 3 大块， 其中海上部分桥梁长 32 公里。 杭州湾跨海大桥在设计中还首次引入了景观 设计的概念。景观设计师们借助西湖苏堤的美学 理念，兼顾杭州湾复杂的水文环境特点，结合行 车时司机和乘客的心理因素，确定了大桥总体布 置原则。 \"长桥卧波\"最终被确定为宁波杭州湾大桥 的最终桥型。根据设计方案，大桥在海面上有 4 个转折点，从空中鸟瞰，平面上呈\"S\"形蜿蜒跨越 杭州湾，线形优美，生动活泼。从立面上看，大 桥也并不是一条水平线，而是上下起伏，在南北 航道的通航孔桥处各呈一拱形，使大桥具有了起 伏跌宕的立面形状。 此外，杭州湾跨海大桥所独有的海中平台堪 称国内首创。南航道再往南 1．7 公里，就在离南 岸大约 14 公里处， 有一个面积达 1 万平方米的海x0c中平台，足有两个足球场面积。该平台在施工期 间将作为施工平台，是海中施工的据点。大桥建 成后，这一海中平台则是一个海中交通服务的救 援平台，同时也是一个绝佳的旅游观光台。平台 上有一高高的观光塔，既可俯瞰波涛汹涌的大海， 饱览海上风光，也可以一览大桥雄姿。整个海中 平台以匝道桥连通大桥，距离大桥约有 150 米左 右。 另外，这座海上\"长虹\"还将是我国第一座\"数 字化大桥\"。科研单位将建立一套大桥设计、建设 及养护的科学评价体系，把杭州湾跨海大桥建成\" 数字化大桥\"。整座大桥将设置中央监视系统，平 均每公里就有 1 对监视器，整座大桥上的一举一 动都将在中央监视系统的\"眼\"中。这样，不仅大桥 可进行科学合理的维护管理， 而且大桥\"身体\"的健 康状况也在适时掌握之中。 由中国宁波网发起的“世界十大名桥评选”近 日落下帷幕，杭州湾跨海大桥、赵州桥、卢沟桥、 南京长江大桥、澳大利亚悉尼海港大桥、杭州钱 塘江大桥、美国金门大桥、伦敦塔桥、香港青马 大桥、 广济桥等从全世界 30 座知名大桥中脱颖而 出，入选“世界十大名桥评选”，其中杭州湾跨海大 桥以高票当选。 杭州湾跨海大桥不同于普通大桥的特别之 处，是在设计时考虑到了两个安全因素：一是高 速公路车辆通行安全因素，通常直段不能太长； 二是桥下船舶航行安全因素，减少建桥对水流的 影响，保证桥梁各段的桥轴线与涨潮和落潮的主x0c流垂直。这些也是桥形呈\"S\"形的主要原因，同时 也使得跨越杭州湾天堑的这条东方巨龙更加迷 人。 杭州湾跨海大桥工程共使用钢材767000吨， 原本预计2009年完工，正好赶上2010年上海世博 会，一箭双雕——但不管它的过去如何，现在又 如何，都会名留青史——成为一方建筑奇观！上海卢浦大桥是当今世界第一钢结构拱桥，是世界上跨度最大 的拱形桥。它也是世界上首座完全采用焊接工艺连接 的大型拱桥（除合拢接口采用栓接外） ，现场焊接焊 缝总长度达4万多米x0c