叠梁拱桥研究摘要：在分析汴京虹桥的基础上，将叠梁拱桥扩充到钢筋混凝土结构和钢管结构，并结合实例进一步对单孔叠梁拱桥的构造、设计、计算和施工作了研究。关键词：虹桥；叠梁拱桥；钢筋混凝土叠梁拱；钢管叠梁拱叠梁拱桥创始于公元1032~1033年，是中国特有的木拱结构，在国外古今桥梁史上是完全没有的。叠梁拱发明了用大木纵横相贯、交错搭置的结构形式，创造了以较短的木材构筑较大跨径的构造技术。北宋时的《清明上河图》中的汴京（现河南省开封市）虹桥，写实勾画了以大木穿插叠架成木拱的虹桥结构技术。随着北宋南迁，在渐闽山区中有数十座古木拱桥，结构与虹桥类似且有所改进。为了达到古为今用的目的，探讨了木结构、钢筋混凝土结构和钢管结构叠梁拱的构造、设计、计算和施工方法。1叠梁拱桥的构造1.1虹桥的构造特点汴京桥为大木纵横叠架而成的拱结构，故名叠梁拱，亦有贯木拱之称。虹桥木拱骨外侧的一组为4根系统，由2根长拱骨和2根短拱骨组成；再里面的一组为3根系统，是3根等长的拱骨。中间拱骨按同一系统俩俩并列在一起。每个系统的拱骨单独设置是一个不稳定的结构，为把2个系统的各根拱骨连成整体，在2个系统拱骨的交汇点设置横贯全桥宽度的横梁，全桥共5道横梁。横梁使同一节点的所有拱骨都形成有机联系，有增强结构稳定和横向分配活载的作用。弓形梁斜向搁置在横梁上，并且底面紧贴着拱骨，使其与主拱一起共同作用。弓形梁顶面为圆弧曲面，其上直接铺设桥面板。由上述分析可知，虹桥是一座拱形木桁架结构，如图1的拱骨架立面所示，以横梁（腹杆）为中心，2根斜拱骨为上弦杆，底面拱骨为下弦杆，组成一个“桁架节间”。4根系统和3根系统的拱骨分别在各个节间中交替成为上弦杆和下弦杆，虹杆由5个这样的节间组成。由拱骨与横梁构成的拱形桁架是叠梁拱桥的承重结构。在拱平面，斜向固定在横梁上的弓形梁与横梁组成曲面桁架（见图1拱骨架平面），呈“X”形所弓形梁起到剪刀撑的作用，保证了叠梁拱的横向稳定。虹桥木拱结构兼具拱的桁架的性能，结构整体受力，能较好地发挥材料的作用。1.2叠梁拱构造及其分类单孔叠梁拱桥由主拱结构、桥面部分和桥台三部分组成。主拱是叠梁拱桥的主要承重结构，它由纵向拱骨、横梁和弓形梁3种构件组成的若干并列着的纵向拱骨和搁置在拱骨中部的横梁构成，斜置在横梁上的弓形梁紧贴在拱骨之上，其中横梁和弓形梁起到横向联系和保持横向稳定的作用。整个结构都是通过构件的纵横搭置、相互承托而逐节伸展。跨度大小主要由构件长度和节间数量而定。按主拱结构所用的材料划分，目前有木结构叠梁拱桥和钢筋混凝土叠梁拱桥之分。按主拱骨架纵向构成分类，3根横梁式为叠梁拱的基本类型（图2（1）），这种主拱骨架只能适应很小的跨径。随着跨径增大的要求，采用4根、5根、6根横梁式，甚至更多横梁的类型。图2示出了5种主拱骨架的纵向构成，其中（3）为虹桥的叠梁拱形式，（2）为甘肃渭源卧桥的悬孔木拱形式，（5）为渐、闽山区保存完好的木拱桥的主拱骨架。主拱骨架的横向构成，按照桥面宽度横桥向可以密排若干拱骨，在横梁上拱骨排列的基本原则是：（1）力求对称排列；（2）横梁上、下的拱骨根数接近；（3）既要考虑主拱骨架的横向稳定，又要有利于布置斜向的弓形梁。由此，拱骨在横梁上的排列方法大致有2种类型：一是上下均匀排列，即一上一下布置；二是采用2个系统的骨架，每个系统都按2根一组排列，即俩俩成组。前者不利弓形梁的斜向搁置，所以要另外增设剪刀撑来保持主拱骨的横向稳定，这是渐闽木拱的编排方法。后者有利于弓形梁的布置，不需另设剪---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---刀撑，是虹桥的做法。对于钢筋混凝土叠梁拱桥，由于俩俩排列的拱骨可以合并成一根构件，即加大宽度，所以钢筋混凝土叠梁拱的拱骨也属一上一下的排列，而不影响弓形梁的布置（见力3（4））。钢管叠梁拱的编排方法完全可以参照木结构叠梁拱。图3列举了主拱骨架横向构成的实例，（1）和（2）为12根纵向拱骨的横向构成；（3）为虹桥模型的一个横断面，上排为4根系统，下排为3根系统，上下均由16根纵向拱木组...