- 文献综述（或调研报告）：
1、拱桥发展概述
拱桥在中国有着悠久的历史，由于其结构形式多样、造型美观、刚度较大，在各种桥型中占有主要地位。20世纪五六十年代以中小跨径石拱桥为主，到六七十年代出现低配筋双曲拱桥，再到七八十年代大中跨钢筋混凝土箱(肋)型拱桥崭露头角，九十年代开始出现劲性骨架混凝土肋拱桥，到了2000年后钢拱桥的应用逐渐增多。在此之后，由于实际工程的需要，组合式桥开始出现。其中梁拱组合体系桥是产生最早和应用最广的一种组合结构，梁拱组合体系由主梁和拱圈协同作用，承担计算跨径内的各种荷载，充分发挥两者的优点。梁拱组合体系中，又以预应力混凝土连续梁拱组合桥应用更广。预应力混凝土连续梁拱组合桥是预应力混凝土连续梁桥和拱桥的组合体，集二者的优点于一身，结构轻巧，造型美观，呈现出优良的经济技术性。预应力混凝土连续梁拱组合桥具有较大的竖向刚度和良好的动力性能，它也适用于需要较大跨度、桥下净高受到限制的情况。
随着我国城市交通的快速发展、桥梁建造以及计算机信息技术的日益成熟，桥梁结构不单单是为了实现跨越障碍这一基本功能，人们对桥梁美学的追求也日益提高，建筑物是否能融入周边环境，是否能令使用者感到舒适，也逐步成为人们评判结构物建筑水准的一个关键因素。桥梁除了要承担它的交通使用功能外，还需兼备景观功能，甚至是一方地标的作用。为了满足人们对桥梁景观性的要求，异形拱桥随之产生。传统拱桥的拱肋与车道平行，拱肋为以面内受力为主，平面的支承边界线应垂直于共轴线，而异形拱桥在拱肋造型上做了更多的处理，如斜支撑拱桥、平面曲线拱桥、不对称曲线异形拱桥、单拱肋结构、多拱肋结构、提篮拱、蝶形拱等造型优美的桥型。异型拱桥多采用钢材和混凝土为建造材料，当结构设计合理时能够充分发挥混凝土和钢材各自的优点，凸显强有力的功能美。
2、连续梁-异形拱组合桥国内外研究现状
最早，由英国、俄国以及德国研究人员开始对拱桥自振进行研究，二战后研究日益广泛，随着有限元分析的发展开始对钢拱桥的自振情况进行研究。1910年，国外学者开始对拱的面内、面外屈曲开始研究，为后来异形拱桥的应用与发展奠定了基础。异型拱桥仍然保留拱桥的部分受力特点，大多采用梁拱组合形式，荷载传递方式与系杆拱桥类似，结构为内部超静定结构。对于连续梁-异形拱组合桥，其形式变化主要依靠拱肋的形式变化。当只有一根拱肋外倾时，形成单肋外倾拱，如英国的黑茨桥、约克千禧桥、黑山狗桥等等；拱肋向内倾斜，中间加以连接支撑，形成提篮拱桥；多个拱肋相互交错，形成斜跨拱，如巴西的儒塞利诺·库比契克大桥，于2002年建成，主跨为三跨中承式空间拱桥，主跨长240m，拱高60m，采用非对称布置，采用单根拱肋与车道斜交的形式跨越，形成了斜跨拱，造型独特，与环境相互协调；还有一种异形拱桥，这类拱桥的两个拱肋均向外侧倾斜以抵消吊杆对桥面的水平力，整个造型类似一只蝴蝶。1995年英国在贝德福德乌斯河上设计建造的世界第一座人行蝴蝶拱桥，两个钢质拱弧线像蝴蝶翅膀一样舞动，给人以开敞之感。像这样的蝶形桥，还有日本的森林桥、罗瑟海斯隧道桥等等。随着实际工程中拱脚部分出现的一些问题，国外学者开始对异形拱拱脚部位进行研究。拱脚作为拱式结构的关键部位，决定着整桥承载性能。拱脚处的截面和材料的变化往往会导致应力集中与突变，尤其容易出现拉应力过大，引起混凝土开裂导致结构受损。国外学者结合有限元工具，以实际工程为背景，对拱脚的受力特性进行了研究分析，为后来异形拱桥建设做了良好的铺垫。
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图3 巴西儒塞利诺·库比契克大桥 |
图4 英国蝴蝶桥 |
国内的一些学者就拱桥的参数变化对力学特性的影响以及对桥梁自振特性和稳定性等方面的进行了大量的研究，得到了一些重要的研究结果，为异型结构桥梁的设计和建造提供了重要借鉴。田路、李晓林、曹正洲、连岳泉、李国芬、霍学晋等国内学者以国内实际工程为案例，利用Midas/civil以及ANSYS等有限元分析软件建立成桥模型，研究拱肋倾角、矢跨比、吊杆、横撑、斜撑等等参数对异形拱桥受力以及稳定性等力学性能的影响，为异形拱桥在国内的发展打好了扎实的基础。
其中较有代表性的连续梁异形拱组合桥有洛阳瀛洲大桥和杭州九堡大桥。瀛洲大桥是一座飞鸟式倒三角形抛物线拱圈桥，主桥拱的创意源于洛阳八景之一的'天津晓月'、“空间倒三角”则使1个形如弯月的主拱圈空间和8个连续拱圈实现九连拱组合，既体现了洛阳九朝古都的悠久历史文化底蕴，也重现了“天津晓月”的胜景。黄小伟等学者以洛阳瀛洲大桥为工程实例，通过改变结构主要构件刚度、二期恒载集度及边界条件、副拱肋外倾角等参数分析参数变化对桥梁动力特性的影响。结果表明异型拱桥面外刚度小于面内刚度，主拱肋、竖吊杆、斜撑有助于增强拱桥的竖向刚度，副拱肋对拱桥面外振动影响较大，其外倾角影响结构整体刚度，横撑、斜撑的设置有助于提高拱肋的横向刚度，增强抗风的稳定性。杭州九堡大桥是国内第一个采用“整体顶推施工”的钢混拱桥。大桥采用了新型组合结构桥梁型式，创新了顶推施工工法，体现了全寿命经济性理念，作为我国第一座全桥采用组合结构的越江桥梁，旨在通过建设理念与技术创新，为推动我国组合结构桥梁的发展做出了贡献。苏庆田等同济大学学者以杭州九堡大桥为工程实例，采用ANSYS 建立有限元模型，分析拱肋倾斜角度参数变化对桥梁的受力以及稳定性的影响。其中主拱肋外倾角变化对主、副拱肋，主梁以及主、副拱肋间连杆的内力影响较大，并且存在一个合理的外倾角使得结构的稳定系数最大。
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图5 洛阳瀛洲大桥 |
图6 杭州九堡大桥 |
随着国内外异形拱结构在桥梁设计中不断得到应用，对于异形拱桥的设计研究也越来越多。为了体现桥梁结构的美学价值，满足人们对桥梁美学的要求，对于研究拱圈的造型与桥位周边的自然环境和社会环境的协调统一性成为一大研究主题。我国的部分异形拱梁组合桥以模仿为主，原创造型较少，因此对桥型的研究创新也十分重要。同时，由于异形构造增加了结构的不稳定性，为了追求造型常常要投入更多的成本，于是桥梁设计者们开始对拱轴线线型进行优化，使得线型满足结构设计中受力合理性的要求，增加结构的安全性和经济性。由于要兼顾结构美学特性，必然会牺牲一些结构受力的合理性，为保证结构安全性和可靠性，必须对结构稳定性加以研究。结构异化往往会导致结构局部连接构造的复杂化，因此对构造复杂的构件进行优化在改善结构受力性能，提高连接的可靠性方面是和有必要。结构的异化会导致结构的部分连接受力和构造复杂，利用常规的杆系单元无法模拟这些位置的真实受力状况，因此需要建立实体有限元模型来模拟这些位置的受力状态，以了解这些位置的详细应力分布情况，指导结构的设计和制造。同时，异化的结构也需要施工工艺的不断提高，以保证施工安全和施工进度。
3、结论
异形梁拱组合桥的出现和发展极大的丰富了拱桥的结构形式，将桥梁结构与自然环境和社会环境更好的融合在一起，满足了人们对桥梁美学的要求。新材料的使用以及结构计算方法的深入研究为异型桥梁的发展提供了非常宝贵的机遇，国内基础设施建设仍在快速发展，今后此类异型拱桥在城市中将会会得到越来越多的青睐。但是异形梁拱组合桥在我国还属于比较新型的拱桥结构，其结构新颖，受力复杂，空间效应明显。部分设计者过分注重桥梁外形，导致建筑费用大幅增加。未来的桥梁方向在于研究和设计结构合理、造价经济、造型美观新颖而且能与自然环境、社会环境和谐共存桥梁结构，技术与艺术相辅相成，从而达到经济与美学完美的结合。
参考文献：
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- 王永. 连续梁拱组合桥受力特性研究分析[D].重庆交通大学,2016.
- 周广利,刘家海,王娟.异形拱连续梁桥的施工控制[J].公路与汽运,2014(04):191-194.
- 王文俊. 异形拱桥拱圈参数与局部应力分析[D].西南交通大学,2011.
- 王文清,侯广伟.预应力混凝土连续梁拱组合桥吊杆成桥索力计算及影响因素分析[J].中国铁道科学,2012,33(04):20-24.
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- D. Bruno,P. Lonetti,A. Pascuzzo. An optimization model for the design of network arch bridges[J]. Computers and Structures,2016,170.
- Izabela Joanna Drygala, Maria Anna Polak, Joanna Maria Dulinska. Vibration serviceability assessment of GFRP pedestrian bridges[J]. Engineering Structures,2019,184.
- 文献综述（或调研报告）：
1、拱桥发展概述
拱桥在中国有着悠久的历史，由于其结构形式多样、造型美观、刚度较大，在各种桥型中占有主要地位。20世纪五六十年代以中小跨径石拱桥为主，到六七十年代出现低配筋双曲拱桥，再到七八十年代大中跨钢筋混凝土箱(肋)型拱桥崭露头角，九十年代开始出现劲性骨架混凝土肋拱桥，到了2000年后钢拱桥的应用逐渐增多。在此之后，由于实际工程的需要，组合式桥开始出现。其中梁拱组合体系桥是产生最早和应用最广的一种组合结构，梁拱组合体系由主梁和拱圈协同作用，承担计算跨径内的各种荷载，充分发挥两者的优点。梁拱组合体系中，又以预应力混凝土连续梁拱组合桥应用更广。预应力混凝土连续梁拱组合桥是预应力混凝土连续梁桥和拱桥的组合体，集二者的优点于一身，结构轻巧，造型美观，呈现出优良的经济技术性。预应力混凝土连续梁拱组合桥具有较大的竖向刚度和良好的动力性能，它也适用于需要较大跨度、桥下净高受到限制的情况。
随着我国城市交通的快速发展、桥梁建造以及计算机信息技术的日益成熟，桥梁结构不单单是为了实现跨越障碍这一基本功能，人们对桥梁美学的追求也日益提高，建筑物是否能融入周边环境，是否能令使用者感到舒适，也逐步成为人们评判结构物建筑水准的一个关键因素。桥梁除了要承担它的交通使用功能外，还需兼备景观功能，甚至是一方地标的作用。为了满足人们对桥梁景观性的要求，异形拱桥随之产生。传统拱桥的拱肋与车道平行，拱肋为以面内受力为主，平面的支承边界线应垂直于共轴线，而异形拱桥在拱肋造型上做了更多的处理，如斜支撑拱桥、平面曲线拱桥、不对称曲线异形拱桥、单拱肋结构、多拱肋结构、提篮拱、蝶形拱等造型优美的桥型。异型拱桥多采用钢材和混凝土为建造材料，当结构设计合理时能够充分发挥混凝土和钢材各自的优点，凸显强有力的功能美。
2、连续梁-异形拱组合桥国内外研究现状
最早，由英国、俄国以及德国研究人员开始对拱桥自振进行研究，二战后研究日益广泛，随着有限元分析的发展开始对钢拱桥的自振情况进行研究。1910年，国外学者开始对拱的面内、面外屈曲开始研究，为后来异形拱桥的应用与发展奠定了基础。异型拱桥仍然保留拱桥的部分受力特点，大多采用梁拱组合形式，荷载传递方式与系杆拱桥类似，结构为内部超静定结构。对于连续梁-异形拱组合桥，其形式变化主要依靠拱肋的形式变化。当只有一根拱肋外倾时，形成单肋外倾拱，如英国的黑茨桥、约克千禧桥、黑山狗桥等等；拱肋向内倾斜，中间加以连接支撑，形成提篮拱桥；多个拱肋相互交错，形成斜跨拱，如巴西的儒塞利诺·库比契克大桥，于2002年建成，主跨为三跨中承式空间拱桥，主跨长240m，拱高60m，采用非对称布置，采用单根拱肋与车道斜交的形式跨越，形成了斜跨拱，造型独特，与环境相互协调；还有一种异形拱桥，这类拱桥的两个拱肋均向外侧倾斜以抵消吊杆对桥面的水平力，整个造型类似一只蝴蝶。1995年英国在贝德福德乌斯河上设计建造的世界第一座人行蝴蝶拱桥，两个钢质拱弧线像蝴蝶翅膀一样舞动，给人以开敞之感。像这样的蝶形桥，还有日本的森林桥、罗瑟海斯隧道桥等等。随着实际工程中拱脚部分出现的一些问题，国外学者开始对异形拱拱脚部位进行研究。拱脚作为拱式结构的关键部位，决定着整桥承载性能。拱脚处的截面和材料的变化往往会导致应力集中与突变，尤其容易出现拉应力过大，引起混凝土开裂导致结构受损。国外学者结合有限元工具，以实际工程为背景，对拱脚的受力特性进行了研究分析，为后来异形拱桥建设做了良好的铺垫。
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