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拱形設(shè)計理念（拱形設(shè)計理念是什么）

發(fā)布時間：2023-04-06 15:47:01 稿源：創(chuàng)意嶺閱讀： 126

大家好！今天讓小編來大家介紹下關(guān)于拱形設(shè)計理念的問題，以下是小編對此問題的歸納整理，讓我們一起來看看吧。

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文章目錄列表:

1、拱形的好處是什么？拱形的基本知識？
2、拱橋設(shè)計原理
3、趙州橋的設(shè)計理念是什么
4、橋面為何要設(shè)計成拱形向上的

拱形設(shè)計理念（拱形設(shè)計理念是什么）

一、拱形的好處是什么？拱形的基本知識？

拱形橋受力好,節(jié)省建筑材料.

具有水平推力的結(jié)構(gòu)??！與其它結(jié)構(gòu)沒有

一提到雞蛋，人們總有一種累卵之危的聯(lián)想，因為蛋殼很薄，拿著時唯恐落地被打破.孵化成熟的雛雞能很輕易地破殼而出.然而有一種情況，可能會讓你感到一個很普通的生蛋也不是脆弱的東西:把蛋殼放在兩手的掌心之間，用力擠壓它的兩端要用很大的力氣才能壓碎它，這是因為它具有“拱形結(jié)構(gòu)”

另外，直徑約為10 cm的燈泡周圍所承受的空氣壓力有1 800 N左右，為什么也壓不碎呢?這也是因為它具有

我國最著名的古橋——趙州橋、宙城的城門洞等古今中外許多橋梁和建筑也都建造成“拱形結(jié)構(gòu)”.

優(yōu)點(diǎn)：在豎直荷載作用下，拱的兩端不僅有豎直反力，而且有水平反力；由于水平反力的作用，拱的彎距大大減小。如在均布荷載q作用下，簡支梁的跨中彎矩為1/8*q*L*L，而拱軸為拋物線的三角拱的任何截面彎矩均為零。設(shè)計合理的拱軸，主要承受壓力，彎距、剪力都較小，故拱的跨越能力比梁大的多。這也是為什么以前拱橋比較多的原因。

另外還有美觀、節(jié)省建筑材料、便于施工等優(yōu)點(diǎn)。

二、拱橋設(shè)計原理

拱橋（archbridge）指的是在豎直平面內(nèi)以拱作為結(jié)構(gòu)主要承重構(gòu)件的橋梁。拱橋在容器內(nèi)的粉料層中如果形成能承受上方粉料的壓力而不將此壓力傳遞給下方的面，此面即稱為拱橋。拱橋是向上凸起的曲面，其最大主應(yīng)力沿拱橋曲面作用，沿拱橋垂直方向的最小主應(yīng)力為零。在重力作用下進(jìn)行的粉料流出過程中可能反復(fù)出現(xiàn)拱橋的形成和崩解過程，此種拱橋稱為動拱橋。最早出現(xiàn)的拱橋是石拱橋，借著類似梯形石頭的小單位，將橋本身的重量和加諸其上的載重，水平傳遞到兩端的橋墩。各個小單位互相推擠時，同時也增加了橋體本身的強(qiáng)度。近現(xiàn)代的拱橋則更多的使用混凝土或鋼材建造。

中國的拱橋始建于東漢中后期，已有一千八百余年的歷史。它是由伸臂木石梁橋、撐架橋等逐步發(fā)展而成的。在形成和發(fā)展過程的外形都是曲的，所以古時常稱為曲橋。在古文獻(xiàn)中，還用“囷”、“窌”、“竇”、“甕”等字來表示拱。

拱橋。造型優(yōu)美，曲線圓潤，富有動態(tài)感。單拱的如北京頤和園玉帶橋，拱券呈拋物線形，橋身用漢白玉，橋形如垂虹臥波。多孔拱橋適于跨度較大的寬廣水面，常見的多為三、五、七孔，著名的頤和園十七孔橋，長約150米，寬約6.6米，連接南湖島，豐富了昆明湖的層次，成為萬壽山的對景。河北趙州橋的“敞肩拱”是中國首創(chuàng)，在園林中仿此形式的很多，如蘇州東園中的一座。

拱橋特點(diǎn)

我國建造拱橋的歷史要比以造拱橋著稱的古羅馬晚好幾百年，但我國的拱橋卻獨(dú)具一格。形式之多，造型之美，世界少有。有駝峰突起的陡拱，有宛如皎月的坦拱，有玉帶浮水的平坦的纖道多孔拱橋，也有長虹臥波、形成自然縱坡的長拱橋。拱肩上有敞開的（如大拱上加小拱，現(xiàn)稱空腹拱）和不敞開的（現(xiàn)稱實腹拱）。拱形有半圓、多邊形、圓弧、橢圓、拋物線、蛋形、馬蹄形和尖拱形，可說應(yīng)有盡有。

孔數(shù)上有單孔與多孔，多孔以奇數(shù)為多，偶數(shù)較少，多孔拱橋，如果當(dāng)某孔主拱受荷時，能通過橋墩的變形或拱上結(jié)構(gòu)的作用將荷載由近及遠(yuǎn)的傳遞到其它孔主拱上去，這樣的拱橋稱為連續(xù)拱橋，簡稱連拱；江浙水鄉(xiāng)的三、五、七、九孔石拱橋，一般是中孔最大，兩邊孔徑依次按比例遞減，橋墩狹薄輕巧，具有劃一格局，令人欽佩。由于橋孔搭配適宜，全橋協(xié)調(diào)勻稱，自然落坡既便于行人上下，又利于各類船只的航運(yùn)。杭州市城北的拱辰橋是三孔的一例，建于明崇禎四年（1631年）。有的橋孔多達(dá)數(shù)十孔，甚至超過百孔，如1979年發(fā)現(xiàn)的徐州景國橋，就有104孔，估計它是明清橋梁。多跨拱橋又有連續(xù)拱和固端拱，固端拱采用厚大橋墩，在華北、西南、華中、華東等地都可見到，連續(xù)拱只見于江南水鄉(xiāng)。按建拱的材料分有石拱、木拱、磚拱、竹拱和磚石混合拱。

以承受軸向壓力為主的拱圈或拱肋作為主要承重構(gòu)件的橋梁,拱結(jié)構(gòu)由拱圈(拱肋)及其支座組成。拱橋可用磚、石、混凝土等抗壓性能良好的材料建造;大跨度拱橋則用鋼筋混凝土或鋼材建造,以承受發(fā)生的力矩。按拱圈的靜力體系分為無鉸拱、雙鉸拱、三鉸拱。前二者為超靜定結(jié)構(gòu),后者為靜定結(jié)構(gòu)。無鉸拱的拱圈兩端固結(jié)于橋臺,結(jié)構(gòu)最為剛勁,變形小,比有鉸拱經(jīng)濟(jì)，結(jié)構(gòu)簡單,施工方便,是普遍采用的形式，但修建無鉸拱橋要求有堅實的地基基礎(chǔ)。雙鉸拱是在拱圈兩端設(shè)置可轉(zhuǎn)動的鉸支承,結(jié)構(gòu)雖不如無鉸拱剛勁,但可減弱橋臺位移等因素的不利影響,在地基條件較差和不宜修建無鉸拱的地方,可采用雙鉸拱橋。三鉸拱則是在雙鉸拱的拱頂再增設(shè)一鉸,結(jié)構(gòu)的剛度更差些,拱頂鉸的構(gòu)造和維護(hù)也較復(fù)雜,一般不宜作主拱圈。拱橋按結(jié)構(gòu)形式可分為板拱、肋拱、雙曲拱、箱形拱、桁架拱。拱橋為橋梁基本體系之一,一直是大跨徑橋梁的主要形式。拱橋建筑歷史悠久,20世紀(jì)得到迅速發(fā)展,50年代以前達(dá)到全盛時期。古今中外名橋(如趙州橋、盧溝橋、悉尼港橋、克爾克橋等)遍布各地,在橋梁建筑中占有重要地位,適用于大、中、小跨徑的公路橋和鐵路橋,更因其造型優(yōu)美,常用于城市及風(fēng)景區(qū)的橋梁建筑。

三、趙州橋的設(shè)計理念是什么

（1）采用圓弧拱形式,改變了我國大石橋多為半圓形拱的傳統(tǒng).我國古代石橋拱形大多為半圓形,這種形式比較優(yōu)美、完整,但也存在兩方面的缺陷：一是交通不便,半圓形橋拱用于跨度比較小的橋梁比較合適,而大跨度的橋梁選用半圓形拱,就會使拱頂很高,造成橋高坡陡、車馬行人過橋非常不便.二是施工不利,半圓形拱石砌石用的腳手架就會很高,增加施工的危險性.為此,李春和工匠們一起創(chuàng)造性地采用了圓弧拱形式,使石拱高度大大降低.趙州橋的主孔凈跨度為37.02米,而拱高只有7.25米,拱高和跨度之比為1:5左右,這樣就實現(xiàn)了低橋面和大跨度的雙重目的,橋面過渡平穩(wěn),車輛行人非常方便,而且還具有用料省、施工方便等優(yōu)點(diǎn).當(dāng)然圓弧形拱對兩端橋基的推力相應(yīng)增大,需要對橋基的施工提出更高的要求.

（2）采用敞肩.這是李春對拱肩進(jìn)行的重大改進(jìn),把以往橋梁建筑中采用的實肩拱改為敞肩拱,即在大拱兩端各設(shè)兩個小拱,靠近大拱腳的小拱凈跨為3.8米,另一拱的凈跨為2.8米.這種大拱加小拱的敞肩拱具有優(yōu)異的技術(shù)性能,首先可以增加泄洪能力,減輕洪水季節(jié)由于水量增加而產(chǎn)生的洪水對橋的沖擊力.古代洨河每逢汛期,水勢較大,對橋的泄洪能力是個考驗,四個小拱就可以分擔(dān)部分洪流,據(jù)計算四個小拱可增加過水面積16％左右,大大降低洪水對大橋的影響,提高大橋的安全性.其次敞肩拱比實肩拱可節(jié)省大量土石材料,減輕橋身的自重,據(jù)計算四個小拱可以節(jié)省石料26立方米,減輕自身重量70噸,從而減少橋身對橋臺和橋基的垂直壓力和水平推力,增加橋梁的穩(wěn)固.第三增加了造型的優(yōu)美,四個小拱均衡對稱,大拱與小拱構(gòu)成一幅完整的圖畫,顯得更加輕巧秀麗,體現(xiàn)建筑和藝術(shù)的完整統(tǒng)一.第四符合結(jié)構(gòu)力學(xué)理論,敞肩拱式結(jié)構(gòu)在承載時使橋梁處于有利的狀況,可減少主拱圈的變形,提高了橋梁的承載力和穩(wěn)定性.

（3）單孔.我國古代的傳統(tǒng)建筑方法,一般比較長的橋梁往往采用多孔形式,這樣每孔的跨度小、坡度平緩,便于修建.但是多孔橋也有缺點(diǎn),如橋墩多,既不利于舟船航行,也妨礙洪水宣泄；橋墩長期受水流沖擊、侵蝕,天長日久容易塌毀.因此,李春在設(shè)計大橋的時候,采取了單孔長跨的形式,河心不立橋墩,使石拱跨徑長達(dá)37米之多.這是我國橋梁史上的空前創(chuàng)舉.

四、橋面為何要設(shè)計成拱形向上的

橋是不是不應(yīng)該設(shè)計成拱形向上的，而應(yīng)該設(shè)計成凹形的為好。因為汽車在向下行駛之前具備一定的勢能，這個勢能可以幫助它順利地到達(dá)橋的那一端。可是拱形向上的橋卻沒有這個優(yōu)點(diǎn)。橋設(shè)計成向上的理由，是因為汽車經(jīng)過橋中部時，橋所承受的壓力較?。欢啾戎?，凹形橋承受的壓力較大。由于汽車經(jīng)過一個弧形的時候，需要有一個向心力F，它是由重力Mg和支承力N合成的。在拱形橋：F=Mg-N ∴ N=Mg-F 在凹形橋：F=N-Mg ∴ N=F-Mg 由上述兩個式子可見，拱形橋的N較小，N是橋?qū)ζ嚨闹С辛Γ浯笮〉扔谄噷虻膲毫?。所以拱形橋?qū)虻慕Y(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計上有利。至于茜露的理由是對汽車而言，為了汽車能利用勢能節(jié)約一點(diǎn)汽油，反而改變橋的設(shè)計，這豈不是本末倒置了嗎？

以上就是小編對于拱形設(shè)計理念問題和相關(guān)問題的解答了，如有疑問，可撥打網(wǎng)站上的電話，或添加微信。