中国古桥是古代建筑、古代力学、古代雕塑和艺术的结合,古桥是功用和审美相结合的,通过桥拱、桥墩、桥梁共同组成了桥,通过这些关键点体现了中国古桥的结构特点。
古桥根据结构分为拱桥、索桥和梁桥,一般是木桥和石头建造的古桥。
梁桥
梁桥是我国最早的人工桥梁,古代梁桥主要有两种形式,木梁桥和石梁桥。木梁古桥有单向伸臂梁桥和双向伸臂梁桥。石梁桥是以桥墩为石柱和支撑点,后来发展用石材砌筑的石墩,石梁桥在宋代取得了辉煌的成就。
拱桥
我国在东汉已经有拱桥了,在我国拱桥的发展过程中,有敞肩结构的石拱桥、联孔石拱桥、还有木拱桥。
赵州桥是我国现存最古老的敞肩圆弧结构的石拱桥。由于古代技术和材料限制,石拱的单孔跨距有限,在宽阔的河面上建筑了多孔联拱结构的古代石桥。联拱石桥根据南北差异,北方建造古桥采用厚墩联拱石桥,南方用薄墩联拱石桥。
木拱桥是以木梁为单位,是我国古代桥梁的独创结构,其构思巧妙,有浮桥、索桥等木桥结构。
梁
梁是我国古代桥梁上部结构主要的承载构件,古代建筑材料多为木石、抗拉强度较低,如何提高桥梁的承载力、是我国古代工匠最关心的问题,科学总结出根梁的高宽比例最佳是3:2
拱
中国古代建筑工程取得有关拱的力学成就,在古代桥梁建设上表现的尤为突出。
(1)弹性拱二线重合原理的体现
赵州桥的高度体现了这个理论,自重作用下该桥拱轴线与其恒载压力线十分接近,最大偏差约0.14m。
(2)重视拱上构造的整体作用
中国古代桥工程中非常重视拱桥拱腹填料在结构上的作用,对拱背填土的配料、夯实有严格的规定,使整个拱桥在手里特征上近似于符合次啊了构成的变截面梁,很多古桥破坏后残余半孔而不坠就说明了这个问题。
半圆拱和薄拱是中国古桥常见的结构形式,如果按照现代拱桥理论计算,它们承担的活荷载的能力非常有限,实际上许多古代的桥梁至今尚能通过载重汽车。
(3)多铰拱
多铰拱是我国古代桥工的另个一重要创造,多铰拱拱石之间联接方式近似铰,当基础产生不均匀沉降或承受非常对称时,拱圈形状能根据受力状态进行调整,使拱轴线与恒载压力线甚为接近,保证了桥的稳定性。
古桥下部结构力学特点
(1)桥墩
最早的桥墩是木柱墩,为提高木柱墩的稳定性,早在公元前六世纪,我国出现了原始的打桩机,铁椎、摩擦桩和端承桩技术的应用。
桥墩分为排架墩和柔性墩,是中国古桥的两种轻型桥墩。柔性墩主要用于薄墩联拱石桥中,当拱圈受力变形时,柔性墩随之也发生变形,一孔受载,全桥承担,每个柔性墩承受相邻拱圈传来的水平推力并保持平衡。其中一孔破坏后,相邻的柔性墩将承受单向推力,因为其抗推刚度有限,柔性墩失去平衡而破坏,由此引起的连锁反应,可以毁掉全桥,为避免全局性破坏,柔性墩联拱石桥中每隔一定数目的柔性墩必须设置一个足以平衡的单向推力的制动。
(2)基础
撞机是提高桥基承载力的有效手段之一,筏基础有长石堤和睡木沉基。