一、拱桥的结构特点

拱桥是由上部结构及下部结构两大部分组成。拱桥的桥跨结构是由拱圈及其上面的拱上建筑所构成。拱圈是拱桥的主要承重结构。由于拱圈是曲线型，人和车辆无法直接在弧面上行使，所以一般将其做成有台阶的高拱形式或是在桥面与拱圈之间填充材料，用以传力，现代称为拱上结构。

拱桥的基本组成

（1）桥面

古代的桥梁以通行人和畜为主，载重一般不大，桥下经常要满足通航要求，所以单孔拱桥的桥面一般做成较陡的形式，配以阶梯。

明清的许多古桥由于通行能力的加大，以及交通方式的改变，很多桥面都改建成了“平直”的形式，现在都称为上承式结构的拱桥，也就是桥面在拱的上部。因此古代桥梁的桥面有三种形式：弧形桥面、阶梯加上平直桥面、平直桥面。

平直桥面之所以平直，是因为在桥面和拱圈之间填充了传递荷载的结构物，所以可以做成平直的桥面，利于车辆通行。但是从物理学角度来解释，阶梯的向上凸的拱型桥使荷载上桥后做圆周或椭圆运动，荷载对桥的压力和做圆周运动向心力的合力等于重力，减少了荷载对桥的压力，所以其实拱型桥的寿命比拱平桥的寿命长还要长。

（2）拱圈

拱圈是石拱桥的主要受力部件。古代石拱桥的主拱圈通常做成实体的矩形截面。常用的拱轴

线有等截面圆孤拱和等截面悬链线拱。所用的石料有料石、块和片石等。

（3）拱上结构

对于平直桥面或者是弧形桥面来说，需要在桥面系和拱圈之间填充能传递力的构件或填充物，这些构件或填充物统称为拱上结构。一方面这些拱上结构越多、越密实，桥梁就越坚固，但另一方面，又增加了拱桥的自重，而降低了拱桥的跨越能力。中国古代桥工非常重视拱上填料在结构上的作用，对于填土的填料、夯实都有严格的规定，使整个拱在受力特征上近似于符合材料构成的变截面梁，很多拱桥破坏后残余半孔而不坠就说明了这个问题。

对于古代拱桥，若从大拱肩上的虚实情况来分，也就是从拱上有无填充物来分，又可有实肩拱和敞肩拱的区别。实肩拱，又被称为实腹拱，即在大拱肩上不设小拱。这种拱桥被称为实肩式或实腹式拱桥。敞肩拱，又被叫做空腹式拱，即在大拱的拱肩上建筑小拱。这种形式的拱桥，被称为敞肩式或空腹式拱桥。实腹式拱上建筑由拱腔填料、侧墙、护拱和桥面系等部分组成，一般适用于小跨径拱桥。空腹式拱上建筑最大的特点在于具有腹孔和腹孔墩。

（1）桥墩

古代石拱桥的桥墩有两种形式，厚墩和薄墩。对桥墩厚薄之分，古今书籍中都没有规定，只是修桥人习惯让桥墩上拱石之间有一定距离。装有平撞石的墩称作厚墩，墩上两拱石相接触，其上部撞石呈尖形，这种桥墩称为薄墩。

①厚墩拱桥

一般指桥墩平面宽在二米以上者。厚墩是古时中国北方建造拱桥所采用的方法。墩台粗大厚

重，用巨大的石块砌筑，十分坚固，特别适合北方以车为交通工具的地区。

②薄墩拱桥

薄墩不仅结构自重较轻，而且会将部分力传递到相邻拱圈，邻拱协助受力，分解了作用在墩台上的水平推力，减少结构重量和体积，同时也便利船只的通航。

无论是厚墩还是薄墩，基本上都应用和发展了尖劈形桥墩。尖劈形桥墩最早出现于唐代的古桥，是筑于迎着水流方向的一端。有少数也把桥墩两端都筑成尖劈形，不仅分开上游江流的冲击力，而且分开下游潮汐的冲击力，达到了减少阻力和保护桥墩的目的。

（3）桥基

石拱桥对基础的要求比其它类型桥梁的要求要高，否则就可能造成桥基下沉，拱圈变形开裂的危险。

为了使桥梁安全稳定，防止下沉，采取了一些技术措施。最常见的是用打短木桩来挤密加固墩台的软土地基，这是在现今对古桥大规模修建时才发现的。古时采取打短木桩加固软弱桥基的做法，不仅施工简便，而且密打的木桩长年置于水下，不易腐朽，起着挤密土体的效果；与桩本身的桩尖阻力一起，可共同起着承载作用，从而减少墩身基础沉陷的可能。

二、建造技术

我国石拱桥建造技艺精巧?主要体现在其拱圈和拱上建筑的施工工艺。民间工匠之间?对某些独创的技艺都是只采取手口代代相传?除地方志和考工书籍中提到?其他文献资料很少涉及。按拱桥施工顺序?其建造技艺可从以下四个方面来阐述。

1：架拱

砌筑拱圈前需架设支撑物?目前公认的方法有木拱架和土牛两种方法。石拱桥的木拱架均为满架式?是一种用顶桩支撑在河床海漫石或桥墩金刚墙预留的卯眼上的脚手架。土牛是指利用河道干涸在河床内堆砌沙土等筑成的拱摸?在土牛上砌拱。

2：砌筑

拱轴线一般均为弧线状?每块券石成扇形。券石加工方式多样?做粗、做细、占斧、扁光、打瓦陇、锯齿阴阳榫等?要求工匠有熟练的技术。拱圈的砌筑形式?主要是并列砌筑和横联砌筑及衍生出来的其他方式。

一般砌拱用石灰、糯米、牛血的三合土作为胶结材料。古书中没有对拱桥施工的拱石堆放顺序作说明?排到拱顶时留下龙门石一条?最后进行合拢（只针对横联式拱）。

3：尖拱及压拱

尖拱?即石拱桥合拢技术?将硬木楔用木锤锤打入龙口?使各拱石逐渐逼紧?两边陇起?脱离拱架。拱桥的尖拱技术只适宜于横联砌筑的石拱桥。若硬木楔下而两边并不拢起?则尖拱失败?必须拆卸重砌。尖拱失败的原因有很多?如变形、破裂、不密合等。我国古代工匠总结经验?须在相邻的拱脚叉口处将撞券石砌高到净跨的0.9L处?否则尖拱不能成功。券石间的联结有干砌和浆砌两种?干砌对尖拱的影响不大?浆砌时需要三合土有一定的塑性?否则楔紧券石时会使结硬的灰浆压碎?影响整体拱桥的强度。

尖拱示意图

在分节并列式拱桥的施工中?由于拱石存在凹凸卯榫?无法采用尖拱的方法。在拆去垫木后?靠拱石自重下落合拢。当券石没有完全密切砌合时?需要采用压拱的方法。压拱是分段在适当的位置先于拱背压重?密合拱石?再砌筑山花墙和填满拱上填料。

4：砌筑拱上建筑

在砌筑拱上建筑之前?需在拱背石缝间用油灰嵌填?防止雨水侵入溶解石灰质。古代石拱桥多为实腹式拱桥?拱上建筑为二道石砌的墙?内填砖或灰土。北方称这两道墙为撞券石?南方成山花墙或肩墙。当内部填砖时?撞券石并不承受多少水平推力?采用简单的错砌施工方法。但若内部填料为灰土时?撞券石需要承受一定的水平推力?采用“钉靴式墙”或“蜂窝式墙”?边砌墙边填土。

完成拱上建筑?夯实填料之后?铺砌桥面板?装置栏杆?石拱桥即完成。

文章来源：《湖南古代桥梁结构类型和特点研究》及网络，图片版权归属原作者，如侵权请联系删除。