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石拱桥

石拱桥

石拱桥是以石质材料为拱建造的桥，是桥梁四大基本型式之一，石拱桥的特点是运用拱券技术，使构件形成整体结构承重，使用石材作为“拱桥”的主要材料，就其形式分析，石拱桥有单孔桥、多孔联拱桥、敞肩圆弧拱桥等。

石拱桥是拱桥最原始的形态，最早出现在古希腊，罗马人继承和发展了石拱桥技术，在公元前后修建了大量精美的石拱桥。中国现存最古老的石拱桥不早于隋朝，但据文献及绘画作品记载最早的拱桥可以追溯到东汉或晋朝时期。19世纪初以来，随着钢铁和混凝土的推广使用，石拱桥比重逐渐降低，20世纪以后欧美很少修建石拱桥。中国自赵州桥建成以后1300多年里，石拱桥技术发展缓慢，但新中国成立后，石拱桥发展迅速，跨径最大达到146m。自19世纪中叶以来，随着钢铁和混凝土建筑材料的出现，石拱桥已逐步为钢拱和钢筋混凝土拱桥所代替。

著名石拱桥有赵县的赵州桥、卢沟桥、云南长虹大桥、阿尔坎塔拉桥和意大利的老桥等。

历史沿革

中国石拱桥

中国有文献记载最早的石拱桥为洛阳市“旅人桥”。据《水经注·谷水》条：“其水又东，左合七里涧。涧有石梁，即旅人桥。桥去洛阳宫六七里，悉用大石，下圆以通水，可受大舫过也。题其上云：太康三年十一月初就功”。另据《河南府志》记载：洛阳七里涧桥也称旅人桥，在晋代京师建春门东七里的七里涧上。该桥始建于晋太康三年（公元282年）十一月，至次年四月建成，距今已有1700多年。两文献记载相吻合，说明中国最晚至公元283年已出现了石拱桥。中国现存最早的石拱桥不早于隋朝，为著名的赵州桥，建成于公元606年。中国江南地区历来水运网络发达，大宗货物以船运为主，陆地主要以肩挑无车运，桥梁荷载较小；同时由于软土较厚，地质条件较差，使得石拱桥形态与北方有较大的差异，表现在多采用半圆拱、拱券薄、体量小、结构轻盈。另外为满足桥下水路通航的需要，拱一般抬得较高，呈驼峰状，两侧陡坡往往还设有台阶。苏州市的枫桥和宝带桥是此类薄墩薄拱石拱桥的典型代表，现存的枫桥为清同治六年（1867年）重建的。

石拱桥自古以来就是中国陆上交通的主力桥型，但从赵州桥建成到新中国成立的1300多年里，石拱桥跨度均未超越赵州桥。

中国清末至民国时期，长期外辱内患，国家积贫落后，钢材、水泥产量极低。在此情况下，原料丰富的石拱桥显示了极大的优势。虽然同时期欧美已进入钢铁、混凝土时代，中国的公铁桥梁还以石拱桥为主。滇越铁路是清末时期石拱桥修建最多的铁路，全线共修建石拱桥88座，占全线桥梁总数的60%以上。中华人民共和国成立后，1952~1956年修建宝成铁路，共建成石拱桥156座，其中松树坡和小关沟2座石拱桥的净跨达到38m，这是时隔1350年后中国石拱桥跨度首次超过赵州桥。1966年建成的成昆铁路一线天石拱桥，跨度达54m，之后铁路再没有修建更大跨径的石拱桥。相比之下，公路石拱桥的修建在建国以后异常活跃。

1959年湖南省建成了跨径60m的黄虎港大桥。该桥位于湖南省石门县省道303线上。桥面距河底60m，最初的设计为4孔跨径16m的石拱桥，由于前3孔须修建2个高达40余米的桥墩，难度较大，遂把前3孔改为净跨60m的空腹石拱桥。从黄虎港大桥开始，中国兴起了修建大跨径石拱桥的热潮，石拱桥跨径不断突破。据统计，目前世界上跨径大于100m的石拱桥共有18座，全部都在中国。世界桥梁学会1962年要在英国伦敦召开桥梁学术会议，交通部根据中国建桥技术的特点，决定修1座特大跨径的石拱桥在会议上交流。当时中国正值3年自然灾害，经济非常困难，云南省和交通部咬紧牙关，集中人力、物力，于1961年建成了跨径为112.5m的云南开远长虹桥。

外国石拱桥

罗马最早的圆弧石拱桥出现在公元前，罗马建筑是罗马文明的重要载体，其建筑样式直到今日仍为许多建筑沿用。阿尔坎塔拉桥是公认的世界第一座石拱桥，是罗马人为了纪念时任统治者马尔库斯·图拉真努斯皇帝而建造。阿尔坎塔拉桥长约180多米，宽8m，高72m，是古罗马最高的桥，分别穿过塔霍河和阿尔坎塔拉镇。罗马石拱桥在罗马建筑中占有举足轻重的地位，很多石拱桥至今依然矗立，继续向人们传递着古罗马的荣耀。罗马石拱桥及遗迹现存共还有900多处，分布于欧洲大部、北非和西亚（土耳其、叙利亚等），其中意大利占了近一半，有460座，西班牙次之，有142座，法国排第3，有72座。

在罗马本地兴建的石拱桥计有8座，现存者6座，即:罗脱（Rotto）桥（17 B.C. ）；莫列（Molle）桥（ 110 B.C.）；夸特劳（Quattro Capi）桥〔即法勃利克桥Pons Fabricus（62 B.C.）]，塞斯蒂宙斯（Cestius）桥（45 B.C.）；圣·安琪儿（Sant Angelo）桥〔即爱留斯桥（Pons Aelius，136A.D.）]和绥斯脱（Sisto）桥（370 A.D.）。在欧洲其他地方还存在有罗马时代的桥梁，著名的有罗马塞纳留斯桥（Pons Senatorias，181 B. C.），意大利的奥古斯妥斯桥[Pons Augustus （19 B.C.）〕；法国的加尔德桥〔Pont du Gard（19 B.C.）]；西班牙的阿尔坎塔拉（（Alcontara）桥〔即特拉扬桥（Ponte Trajan 105 A.D. ）]和塞哥维亚（Segovia）桥（一世纪末）等。

欧洲自罗马帝国崩溃以后，进入漫长的中世纪，科技和生产力发展缓慢。尽管如此，中世纪欧洲石拱桥仍有发展，表现在采用更大的跨度、更窄的桥墩、更薄的拱圈以及更小的矢跨比。1185年修建的法国阿维尼翁桥（Pontd'Avignon），是中世纪欧洲桥梁建筑的杰作，也是欧洲第一座大跨度圆弧石拱桥。大桥横跨隆河，共22孔，最大跨径35m，全长900m，1668年洪水泛滥，致使大部分桥孔被冲毁，现在仅余4孔。意大利伦巴第大区的弗雷泽桥（Trezzo sull'Adda Bridge）是中世纪跨径最大的石拱桥，跨径达到72m。该桥建于1377年，1416年战争中被毁，桥梁遗址现仍保留。现存中世纪最大跨度石拱桥为建于1379年的法国多罗河·罗纳大桥（Pont Grand Tournon-sur-Rhone），跨径为49.2m。

桥上设塔是中世纪石拱桥一个显著特点。建于1378年的法国迈诺克桥（Pont Valentré），桥长138m，桥上3个桥塔均高达40m。在中世纪，哥符八建筑盛行，该风格也被移植到石拱桥上，从而产生了“尖拱桥”。尖拱桥由于拱竖向加高，桥孔可以提供更大的泄洪断面，同时拱的水平推力减小，使得桥墩的纵向宽度可以减小至拱跨的1/4左右。中世纪有多座桥梁被称为魔鬼桥，均是尖拱特别明显，难于建造的石拱桥，西班牙马尔托雷尔魔鬼桥（Pont delDiable Martorell）就是其中一例。该桥建于1283年，中跨跨径37.3m。该桥跨中尖角对拱圈受力非常不利，但由于尖角上设了桥塔，起到压重的作用，一定程度上改善了拱圈受力。

欧洲进入文艺复兴后，科学理论、工程技术有了长足的进步，这一时期人们对拱的力学原理有了更深入的理解，修建的石拱桥非常精美。莫斯塔尔古桥（Stari Most Bridge）位于波黑的莫斯塔尔，横跨内雷特瓦河。该桥建于1566年，全长29m，中央的尖拱净跨径20m，桥宽4m。该桥历史上是东、西方（基督教和伊斯兰教世界）联系的象征，2005年入选世界文化遗产。

欧洲进入工业革命后，交通运输需求越来越大，伴随着铁路的发展，石拱桥再次迎来建设高潮。这个时期铁逐渐成为桥梁的建筑材料，但石材仍然使用广泛。法国瑟斯·博瑞兹高架桥（ Viaduc deCize-Bolozon）建于1875年，位于巴黎至日内瓦之间的铁路线上，公铁两用，上层为铁路，下层为公路，总长273m，最大桥高73m。

进入20世纪，欧美很少修建石拱桥，但石拱桥跨径有所突破。中世纪石拱桥跨径曾一度达到了72m，该跨径直到1903年才被卢森堡阿道夫桥（Adolphe Bridge）84.65m的跨径打破。但仅过2年，1905年建成的德国普劳恩和平大桥（ Syratalviadukt）跨径达到90m。在普劳恩和平大桥以后，欧美再没有修建更大跨径的石拱桥，跨径纪录直到1962年才被云南省开远长虹大桥（112.5m）打破。法国的瑞兹高架桥（ Viaduc de la Roi-zonne）是世界最大跨径的铁路石拱桥，跨径达到79.5m。该桥1928年建成，由于铁路废弃，从1952年起改为公路桥。

石拱桥特点

“拱桥”的特点是运用拱券技术，使构件形成整体结构承重，拱券砌筑是“拱桥”的主要技术，有半圆、全圆、圆弧、椭圆等。石材是“拱桥”的主要材料，在缺乏大型石料的地区，则建砖结构的“拱桥”，但砖、竹、木拱桥不耐久，因而全国各地石拱桥多有遗存。就其形式分析，“拱桥”有单孔桥、多孔联拱桥、敞肩圆弧拱桥等。

优点

拱桥的主要优点有能充分做到就地取材，与钢筋混凝土梁桥相比，可节省大量的钢材和水泥；跨越能力较大:构造较简单，技术容易被掌握，有利于广泛采用；耐久性能好，维修、养护费用少；外形美观。

缺点

拱桥的主要缺点是自重较大，相应的水平推力也较大，增加了下部结构的工程量﹐当采用无拱时，基础发生变位或沉降所产生的附加力是很大的，因此，对地基条件要求高。多孔连孔的中间墩，其左右的水平推力是相互平衡的，一旦一孔出现问题，其他孔也会因水平力不平衡而相继毁坏。与梁式桥相比，上承式拱桥的建筑高度较高，当用于城市立交及平原区的桥梁时﹐因拱面标高提高，而使桥两头接线的工程量增大，或使桥面纵坡增大，既增加了造价又对行车不利。

石拱桥分类

敞肩圆弧石拱桥

敞肩圆弧石拱桥中国古代桥梁结构的一种形式，也称“敞肩石拱桥”。敞肩之意即是指由一个大拱券与若干个小拱券组成，小拱券架在大拱券上，整个桥梁由小于半圆的弧拱承重，形成圆弧式拱券，这种结构不但可以减轻因石材所产生的自重，而且可以增大桥梁的跨度，降低水流阻力，提高流速和流量。我国古代有一种在石墩上设小撰，并与大圆弧拱并列的右抉桥形式，此种桥式很可能就是“敞肩圆弧石拱桥”的前身，从多孔桥到大小圆弧拱并列，再到敞肩式，表明我国古代工匠造桥技术的提高，展示了“敞肩式石拱桥”的演变轨迹。出现于距今1400年前的隋大业年间的敞肩石拱桥，是当时最先进的桥梁结构。这种桥梁问世后，我国古代许多地区纷纷模仿它的优关造型，建造了不少此类桥梁，以河北和山西省分布为多。

厚墩联拱桥

厚墩即厚重硕大的石墩，在石墩的迎水面，一般均做成分水尖形式，以利于减少水的推力，分洪排水；联拱即两个以上的拱券，通过石材料的连接结合成-一座桥梁。现存的此类桥梁，少则2孔组成，多则100多孔组成，桥面勾栏形式也有所不同，但其共向特点是桥面长而平缓。拱券组合数字多为单数，见于偶数者较少。此类桥梁形式发展到明清时期，成了当时普遍的石拱桥形式，甚至成为清代官式桥梁的固定做法。北京颐和园的十七孔桥和卢沟桥、浙江金华的通济桥、云南省的双龙桥等石拱桥，均建于元明清时期，是此类桥式的典型代表。

薄墩联拱桥

此种类型的桥，是指用木材做成木桩，打入河槽土层，由这些木桩形成木桩基础，而这种基础只适应于软土地基，桥墩规模小于厚墩，故称之为薄墩；由多孔拱券组成整体桥梁，则称联拱。这种木桩基础，实际是我国汉代以来木梁柱桥的发展结果，承载力低，结构轻巧，拱券之高，利于舟船通航，与厚墩联拱相反，此类桥墩因水流比较和缓，故桥墩没有分水尖的设置，这是薄墩联拱桥的最大特点。古代南方是此类石拱桥的盛行地区，其主要原因，是因为南方的河道纵横，水系丰富，水上运输多于陆路交通，桥梁所承担的载重任务较轻。建于唐代的苏州市的普福桥，代表了三孔薄墩联拱桥的技术成就，而同是唐代创建、元明重修、清代重建的苏州宝带桥，则是多孔薄墩联拱桥的代表。

现状与发展

拱桥为桥梁的基本体系之一，建筑历史悠久外形优美，古今中外名桥遍布各地，尤其适宜跨越峡谷，又因其造型美现，也常用于城市之中，在今天仍有发展的前景，是一份可珍贵的遗产。自19世纪中叶以来．随着钢铁和混凝土建筑材料的出现，石拱桥已逐步为钢拱和钢筋混凝土拱桥所代替。拱桥结构向轻型结构发展，并逐步打破传统的上承式石拱桥的型式，创造出新型的拱桥。拱桥可以是单跨，也可以做成多跨。

代表桥梁

赵州桥

赵州桥，又名安济桥，位于河北省石家庄市东南45千米，赵县城南2.5 千米处的大石桥村，南北飞跨。因赵县古时曾为赵州，所以一般称为赵州桥。被誉为“天下第一桥”“世界奇迹”。赵州桥始建于隋朝（公元595年—605年），由著名匠师李春设计建造，距今已有1400余年，是世界上现存年代最久远、跨度最大、保存最完整的单孔坦弧敞肩石拱桥。赵州桥因其建筑结构独特，设计合乎科学原理，桥体雄伟壮观，被世人誉为“天下第一桥”。唐代中书令张嘉贞在《赵州大石桥铭》中说它“制造奇特，人不知其所为”。

赵州桥是世界上现存年代最久远、跨度最大、保存最完整的单孔坦弧敞肩石拱桥，其“敞肩拱”的运用，是世界桥梁史上的首创，有很高的科学研究价值。桥面栏板望柱浮雕蛟龙花卉，刻工精细，刀法苍劲有力，风格古朴典雅，显示了隋朝矫健、俊逸的石雕艺术风貌，有着很高的艺术价值。赵州桥在中国造桥史上占有重要地位，对全世界后代桥梁建筑有着深远的影响。1961年3月4日，安济桥（大石桥）被中华人民共和国国务院公布为第一批全国重点文物保护单位；1991年，赵州桥被美国土木工程师学会认定为世界第十二处“国际土木工程历史古迹”，也是我国唯一一处，并赠送铜牌立碑纪念，标志着赵州桥与埃及金字塔、巴拿马运河、法国埃菲尔铁塔等世界著名历史古迹齐名。

卢沟桥

卢沟桥，亦称芦沟桥，位于北京市丰台区永定河，因横跨卢沟河（即永定河）而得名。卢沟桥是中国四大古桥之一，是北京市现存古老的石造联拱桥。卢沟桥是中国重点文物保护单位，中国国家级抗战纪念设施、遗址。也是北京市地区保留至今的最主要的金朝建筑，距今已有830多年的历史。卢沟桥全长212.2米，加上两端的引道总长266.5米，桥身总宽9.3米，桥面宽7.5米，10个桥墩和11个桥孔，桥两侧雁翅桥面呈喇叭口状。桥梁均系白石建造，桥面石雕栏杆，镌有望柱281根，顶端精雕子母石狮501只。桥翅各有石兽一对，西为石象，东为石狮。石桥有华表两对，矗立在桥的两端。

云南开远长虹桥

这座长虹大桥位于云南省红河哈尼族彝族自治州开远市城北郊十三公里处，横跨在开远通往昆明公路干线的南盘江上，全长171.2米，单孔跨径112.5米，南端设桥头堡，是当时国内单孔跨径最大的空腹式石拱桥。1960年3月，长虹桥开工建设，位于存旧和田房两村之间，1961年9月完工，历时19个月，18人为之付出了生命。整座大桥全部用石块砌成，为单孔大跨径空腹式石拱桥。桥体全长171.2米，主孔跨径112.5米，高30米，桥面净宽8.6米。该桥外形壮观，气势雄伟，形如江上临空飞架的彩虹，故名“长虹桥”，这座大桥充分展现我国建造石拱桥的高超技艺，获1978年全国科学大会奖，列为国家一级保护桥梁，至今保存完好，是世界上最长的独拱石桥。2019年10月，长虹桥被公布为第八批全国重点文物保护单位。至今保存完好，是世界最长的独拱石桥。

阿尔坎塔拉桥

阿尔坎塔拉桥（西班牙语：Puente de Alcántara），建造于公元98年，是公认的世界第一座石拱桥，是罗马人为了纪念时任统治者马尔库斯·图拉真努斯皇帝而建造。阿尔坎塔拉桥长约180多米，宽8m，高72m，是古罗马最高的桥，分别穿过塔霍河和阿尔坎塔拉镇，阿尔坎塔拉桥的桥墩是大约九米的花岗石拱块砌筑而成，位于桥梁中部的是一座高10米，用于纪念图拉真的凯旋门，被称做图拉真拱门。后来到了1543年，拱门上方的雉又分别加上卡洛斯一世，以及帝国的纹章和一段铭文。由于阿尔坎塔拉桥所建之处正处于葡萄牙与西班牙的交界处，属于战略险要之所，常年受到两国交战带来的侵袭，时有损毁，桥上刻有铭文PONTEM PERPETVI MANSVRVM IN SECVLA MVNDI(此桥永存直至世界尽头)。

老桥

老桥（意大利语：Ponte Vecchio）是意大利佛罗伦斯市内一座中世纪建造的石造拱桥，横跨在阿诺河上，桥上直到目前为止仍有商店存在。老桥也被认为是意大利现存最古老的石造封闭拱肩圆弧拱桥。这座桥首次出现在历史文献上是在996年，但是后来在1117年被洪水冲毁，于是被重建成石造桥梁。这座桥梁于1333年再度被洪水冲毁，佛罗伦斯当时的历史学家佐凡尼·微拉尼（Giovanni Villani）在著作《Nuova Cronica》中纪录当时桥梁只剩下中央的2个桥墩。这座桥梁在1345年被重建完成，塔德奥·加迪后来重建桥梁则根据建筑师乔尔乔·瓦萨里的记录（他纪录着该桥梁原先的设计方式），这座桥梁可以分成3个部分，中央的桥拱跨度为30米，两侧的桥拱则是27米。桥拱的高度介于3.5至4.4米之间，上升幅度为5:1。