中國(guó)古橋是古代建筑、古代力學(xué)、古代雕塑和藝術(shù)的結(jié)合,古橋是功用和審美相結(jié)合的,通過橋拱、橋墩、橋梁共同組成了橋,通過這些關(guān)鍵點(diǎn)體現(xiàn)了中國(guó)古橋的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。
古橋根據(jù)結(jié)構(gòu)分為拱橋、索橋和梁橋,一般是木橋和石頭建造的古橋。
梁橋
梁橋是我國(guó)最早的人工橋梁,古代梁橋主要有兩種形式,木梁橋和石梁橋。木梁古橋有單向伸臂梁橋和雙向伸臂梁橋。石梁橋是以橋墩為石柱和支撐點(diǎn),后來發(fā)展用石材砌筑的石墩,石梁橋在宋代取得了輝煌的成就。
拱橋
我國(guó)在東漢已經(jīng)有拱橋了,在我國(guó)拱橋的發(fā)展過程中,有敞肩結(jié)構(gòu)的石拱橋、聯(lián)孔石拱橋、還有木拱橋。
趙州橋是我國(guó)現(xiàn)存最古老的敞肩圓弧結(jié)構(gòu)的石拱橋。由于古代技術(shù)和材料限制,石拱的單孔跨距有限,在寬闊的河面上建筑了多孔聯(lián)拱結(jié)構(gòu)的古代石橋。聯(lián)拱石橋根據(jù)南北差異,北方建造古橋采用厚墩聯(lián)拱石橋,南方用薄墩聯(lián)拱石橋。
木拱橋是以木梁為單位,是我國(guó)古代橋梁的獨(dú)創(chuàng)結(jié)構(gòu),其構(gòu)思巧妙,有浮橋、索橋等木橋結(jié)構(gòu)。
梁
梁是我國(guó)古代橋梁上部結(jié)構(gòu)主要的承載構(gòu)件,古代建筑材料多為木石、抗拉強(qiáng)度較低,如何提高橋梁的承載力、是我國(guó)古代工匠最關(guān)心的問題,科學(xué)總結(jié)出根梁的高寬比例最佳是3:2
拱
中國(guó)古代建筑工程取得有關(guān)拱的力學(xué)成就,在古代橋梁建設(shè)上表現(xiàn)的尤為突出。
(1)彈性拱二線重合原理的體現(xiàn)
趙州橋的高度體現(xiàn)了這個(gè)理論,自重作用下該橋拱軸線與其恒載壓力線十分接近,最大偏差約0.14m。
(2)重視拱上構(gòu)造的整體作用
中國(guó)古代橋工程中非常重視拱橋拱腹填料在結(jié)構(gòu)上的作用,對(duì)拱背填土的配料、夯實(shí)有嚴(yán)格的規(guī)定,使整個(gè)拱橋在手里特征上近似于符合次啊了構(gòu)成的變截面梁,很多古橋破壞后殘余半孔而不墜就說明了這個(gè)問題。
半圓拱和薄拱是中國(guó)古橋常見的結(jié)構(gòu)形式,如果按照現(xiàn)代拱橋理論計(jì)算,它們承擔(dān)的活荷載的能力非常有限,實(shí)際上許多古代的橋梁至今尚能通過載重汽車。
(3)多鉸拱
多鉸拱是我國(guó)古代橋工的另個(gè)一重要?jiǎng)?chuàng)造,多鉸拱拱石之間聯(lián)接方式近似鉸,當(dāng)基礎(chǔ)產(chǎn)生不均勻沉降或承受非常對(duì)稱時(shí),拱圈形狀能根據(jù)受力狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整,使拱軸線與恒載壓力線甚為接近,保證了橋的穩(wěn)定性。
古橋下部結(jié)構(gòu)力學(xué)特點(diǎn)
(1)橋墩
最早的橋墩是木柱墩,為提高木柱墩的穩(wěn)定性,早在公元前六世紀(jì),我國(guó)出現(xiàn)了原始的打樁機(jī),鐵椎、摩擦樁和端承樁技術(shù)的應(yīng)用。
橋墩分為排架墩和柔性墩,是中國(guó)古橋的兩種輕型橋墩。柔性墩主要用于薄墩聯(lián)拱石橋中,當(dāng)拱圈受力變形時(shí),柔性墩隨之也發(fā)生變形,一孔受載,全橋承擔(dān),每個(gè)柔性墩承受相鄰拱圈傳來的水平推力并保持平衡。其中一孔破壞后,相鄰的柔性墩將承受單向推力,因?yàn)槠淇雇苿偠扔邢蓿嵝远帐テ胶舛茐模纱艘鸬倪B鎖反應(yīng),可以毀掉全橋,為避免全局性破壞,柔性墩聯(lián)拱石橋中每隔一定數(shù)目的柔性墩必須設(shè)置一個(gè)足以平衡的單向推力的制動(dòng)。
(2)基礎(chǔ)
撞機(jī)是提高橋基承載力的有效手段之一,筏基礎(chǔ)有長(zhǎng)石堤和睡木沉基。