中國古代的拱橋是怎麼建造出來的？

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中國古代的拱橋是美學和實用的結合，有些拱橋的弧度非常的大，看到非常的誇張，古人是怎麼想的，怎麼來計算橋體的承受力的？我很想知道

首先，我們來基本了解一下拱橋的結構形式與受力特點。拱橋在豎向荷載的作用下，在合理的拱軸線的情況下，拱作為受力桿件，表現為主要承受軸向力，彎矩應該是要盡量避免的，這樣才能充分發揮拱肋斷面作為軸向受力元件的特點，高效率得利用構件截面。

既然我們知道了拱是軸向受力構件，那麼，在拱的端部，也就是拱腳處，產生了X向，和Y向的反力，

所以，拱橋關鍵的受力問題要解決的是，拱肋自身的強度問題與拱腳處基礎承受的水平與豎向力，這裡拱橋更多的是體現在水平力上面，也就是拱橋最後其實應該是個推力結構。

好了，了解完拱橋的基本受力狀況後，我們來了解一下古代拱橋的構造特點，中國古代拱橋更多是上承式拱橋，也就是橋面系與傳載結構是在拱圈之上的，也就是所說的拱上建築，所謂上承式。橋面直接承受荷載，然後傳遞到下面拱圈之上，最後傳遞到拱腳處。

因為沒有查到具體的古人怎麼建造拱橋的施工設計方法，所以，我想做這樣的推算，就是我只有我上面這些可以通過顯而已經經驗所總結出來的理論，完全拋棄現代強度理論的知識，來推測一下古人的建造思路。

首先，拱肋是受壓構件，古代的材料主要是木頭與石塊（我這裡就主要討論石拱橋了，木拱橋作罷），石頭是很好的圬工材料，類似於現在的混凝土，由受壓構件從而選擇良好的圬工材料，這解釋了古人在材料方面選擇方面的這一環節。

然後，關於提到的拱軸線弧度的問題，我還要先解釋一下，拱軸線的選擇，在現今主要由，圓弧線，二次拋物線，高次曲線，懸鏈線等等，這裡有個關鍵問題，問題中提到的，為什麼古代拱肋的軸線弧度都比較大，因為弧度大，拱肋的拱的效應，也就是受壓的特點才能體現過來，如果拱肋做得過於平坦，那麼梁的效應就大大體現出來，彎矩的效應就大大增加，彎矩我們知道，會讓拱肋斷面上壓下拉，圬工材料的軟肋就體現出來了，受拉是絕對不利的，在現在，鋼材是良好的受拉受壓構件，二就算是現代的混凝土，受拉也是很吃力的，所以這就解釋了為什麼古人選擇弧度比較大的拱軸線，也就是出於安全的考慮，當然弧度越大，曲線美也能更多得體現出來。

最後我想討論一下就是關於基礎的選擇，據我所知，趙州橋的基礎是極為良好的，這裡涉及到的問題就不是拱橋所單獨面對的了，所謂駁岸的沖刷，基礎的沉降，趙州橋都控制的極為良好，基礎作為拱橋生命線是極為關鍵的，下面這篇文章，有詳細介紹趙州橋的耐久性問題，可以閱讀理解一下：

http://wenku.baidu.com/view/948c228102d276a200292eba.html

這裡補充一個看似不重要的因素，由於力學知識和材料特性的限制，古代拱橋是不可能建造得像現如今一樣長的，但是橋作為一個跨越構造，特別上橋作為跨越水面的構造時，通航要求很多時候會成為左右橋樑外形的關鍵因素，如果細心一下一點就會發現，古代石拱橋，中國南方的話由於水路運輸比較發達，通航的要求就顯得很明顯，拱的線形就會顯得非常誇張，完全是為了橋下的船隻通過，中國古代北方的話主要是陸路運輸，馬車等等，所以出現的拱橋的線形就會比較平坦一點。

中國古代的拱橋主要是由本地工匠建造，設計施工都是他們，沒有文獻表明這些前輩進行過力學計算，從數學和力學的發展史來看也不可能，顯然主要憑經驗。

古代沒有橋樑建造知識，很多都是靠經驗摸索出來的，比如趙州橋是當今世界上現存最早、保存最完善的古代敞石拱橋.

完全靠經驗，古代沒有所謂的受力計算，所以很多古代石拱橋的結構都是的荷載都是非常大的，當然我認為也有很多當時建造的很失敗的例子，自然就塌掉了，我們現在能看到的都是經過千百年的人走過的，是經過多種考驗的，自然都是精品。

通過現代力學計算，趙州橋拱腳水平推力剛好滿足地基土所能承載力度，至今無人能解古代人如何做到的。