中国古代木拱桥的结构和力学特征是什么?

从全世界来看,木拱桥并不常见。今天,中国还没有明朝以前的大型木拱桥。木材容易腐烂,建在河流上的桥梁受潮严重,显然对长期生存更加不利。

木材本身的材料特性决定了将木桥建成梁式桥要比拱桥方便得多。中国的石拱桥发展很早,最晚出现在汉代,但同时期的木桥仍以梁式桥为主。其中不乏巨型工程,如秦代修建的中尾桥、汉代修建的东西尾桥,均为木梁结构。拱桥通过一个水平推力将原来由荷载产生的弯矩应力转化为压应力或大部分转化为压应力。拱和梁最大的区别是有水平推力的存在。

拱桥是以拱圈或拱肋为主要承重构件的桥梁,拱结构由拱圈(拱肋)及其支座组成。

拱桥数量有单孔和多孔之分,奇数孔多于偶数孔。如果一个洞的主拱是受载的,通过墩柱的变形或结构对拱的作用,荷载可以由近及远传递。这种拱桥称为连续拱桥,简称连拱。

江浙水乡的三孔、五孔、七孔、九孔石拱桥一般中间孔最大,两边直径依次按比例递减。桥墩窄、薄、轻,格局统一,令人钦佩。由于桥孔搭配得当,全桥对称和谐,自然的坡降不仅方便行人上下,也有利于各种船只的航运。杭州城北的陈宫桥就是三孔的例子,建于明朝崇祯四年(1631)。

有些桥有几十个洞,甚至100多个洞。如1979年发现的徐州郭靖大桥,有104个孔。估计是明清时期的桥。多跨拱桥有连续拱和固端拱。定端拱采用粗墩,华北、西南、华中、华东都有,而连续拱只有江南水乡才有。按牌坊建筑的材料,有石牌坊、木牌坊、砖牌坊、竹牌坊和砖石混合牌坊。