拱橋在中國古代橋梁中有著舉足輕重的地位。在現(xiàn)存的古代橋梁中，拱橋不僅在數(shù)量上占絕對優(yōu)勢，在技術(shù)工藝上也優(yōu)于其它橋型，即使放到世界橋梁史中進(jìn)行比較，中國古代拱橋，尤其是石拱橋技術(shù)也是一枝獨(dú)秀。中國傳統(tǒng)的拱橋修建技術(shù)，在吸納了現(xiàn)代計算方法和現(xiàn)代施工工藝的基礎(chǔ)上，得到了飛速發(fā)展，創(chuàng)造了多種新穎結(jié)構(gòu)，使中國的拱橋技術(shù)始終站在世界前列。
拱橋是一弧形承重結(jié)構(gòu)。多數(shù)學(xué)者認(rèn)為，人類學(xué)會建造拱橋最初得益于自然界大量存在的天然拱。
拱橋在荷載作用下，支點(diǎn)處要產(chǎn)生水平推力。正是這個水平推力，使拱內(nèi)產(chǎn)生軸向壓力，并大大減小了跨中彎矩，使它的主拱截面材料強(qiáng)度得到充分發(fā)揮，跨越能力增大。
拱橋的型式多樣，構(gòu)造各異，按所使用的建筑材料可分為：污工（磚、石、混凝土）拱橋、鋼筋混凝土拱橋和鋼拱橋，按拱仁建筑的型式可分為實腹式拱橋和空腹式拱橋，后者結(jié)構(gòu)合理，自重輕，是大、中跨徑拱橋的常用型式；按主拱軸線的線型可分為圓弧拱、拋物線拱及懸鏈線拱等，懸鏈線拱在荷載作用下，主拱圈截面彎矩最小，是常用的線型．按橋面位置可分為上承式拱橋，中承式拱橋和下承式拱橋，后兩種適用于平坦地形，橋面標(biāo)高受到限制的情況下，將主拱拱腳用系桿連接或與行車道系組合共同受力可形成系桿拱橋，此時支點(diǎn)即不再承受推力。中國工程界習(xí)慣于將拱橋按材料及結(jié)構(gòu)型式分為：石拱橋、雙曲拱橋、鋼筋混凝土箱形拱橋、鋼筋混凝土肋拱橋、鋼筋混凝土拓架拱橋、鋼筋混凝土剛架拱橋、鋼管混凝土拱橋、系桿拱橋、鋼拱橋。
石拱橋
現(xiàn)代石拱橋是圬土拱橋中的一支。在中國，由于石拱橋的數(shù)量、技術(shù)工藝、分布范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其它材料，石料的耐久性也優(yōu)于其它圬工材料，因此，石拱橋幾乎成為圬工橋梁的代名詞。中國幅員遼闊，石料資源豐富，加之石拱橋具有就地取材、造價低廉和建造技術(shù)普及等特點(diǎn)，在許多地方，石拱橋仍有其不可替代的地位。20 世紀(jì)五十年代，國內(nèi)鋼材短缺，傳統(tǒng)的石拱橋在全國大量修建，以緩解木梁橋承載能力差引起的交通壓力。1958 年湖南省建成了一座空腹式石拱橋― 黃虎港大橋，跨徑達(dá)60 米，不僅打破了趙州橋保持了千年以上的跨徑紀(jì)錄，也極大地激發(fā)了人們對現(xiàn)代石拱橋的建設(shè)熱情。1 961 年，云南省建成的長虹橋，跨徑達(dá)1 12 . 46 米，使石拱橋的跨徑首次突破了百米大關(guān)，長虹橋是一座空腹無鉸懸鏈線石板拱橋，矢跨比為l / 5.3 ，采用懸鏈線拱軸線型，改變了傳統(tǒng)拱橋的建造和計算方法，是石拱橋得以發(fā)展的重要原因。
自長虹橋之后，各地先后建起了數(shù)座百米以上的石拱橋，其中著名的有四川省富順沱江橋、重慶市九溪溝橋、湖南省烏巢河大橋，跨徑分別達(dá)到110 米、116 米和120 米，矢跨比分別為l / 6.4 、l / 8 和l / 5 ，創(chuàng)造了世界紀(jì)錄。即使到了20世紀(jì)末，各種現(xiàn)代橋型、現(xiàn)代建筑材料層出不窮的時候，石拱橋仍保持著它獨(dú)特的魅力。2000 年，山西省建成世界最大跨徑的石拱橋― 丹河大橋，這也是一座空腹無鉸懸鏈線石拱橋，跨徑146 米，是一座高速公路橋梁，石拱橋的生命力可見一斑。
20 世紀(jì)六十年代，曾出現(xiàn)過少用拱架的懸砌拱橋，即先在很窄的拱架上修建中間的基本拱肋，然后再利用已砌好的基本拱肋為支架，在其兩側(cè)用懸砌石塊（或混凝土預(yù)制塊）懸砌成全拱圈。
雙曲拱橋
1964 年江蘇省無錫縣建橋工程隊因地制宜，就地取材，繼承傳統(tǒng)的拱橋技術(shù)，創(chuàng)造了中國獨(dú)有的雙曲拱橋，并建造了第一座實驗橋― 東拱橋。
雙曲拱橋主拱圈的橫截面是由數(shù)個小拱組成，使主拱圈在縱向和橫向均呈曲線形，故稱“雙曲”拱橋。這樣做不僅減少了拱圈用料，還增大了主拱的截面慣性矩，更重要的是它的拱圈是由拱肋、拱波、拱板、橫隔板等小型構(gòu)件預(yù)制裝配而成，施工安裝時“化整為零”，可以少用或不用拱架，減輕構(gòu)件重量，只要將預(yù)制拱肋安裝好后，預(yù)制拱肋就變成預(yù)制拱波和現(xiàn)澆拱板的支架。因此，雙曲拱橋的施1 _ 速度很快，它為中國拱橋結(jié)構(gòu)型式與安裝方法的發(fā)展提出了一個新思路，對于水網(wǎng)地區(qū)改渡為橋起了很好的推動作用，特別是在裝備條件差的小城鎮(zhèn)和廣大農(nóng)村，它曾一度風(fēng)靡。其中全長1532 米由8 孔跨徑76 米和9 孔跨徑50 米雙曲拱組成的湖南省長沙湘江大橋，是修建最成功的雙曲拱橋；主跨150 米的河南省前河大橋，是中國最大跨徑的雙曲拱橋。但將拱圈“化整為零”難免會帶來在承重上起關(guān)鍵作用的拱圈整體性差并容易開裂的缺點(diǎn)，特別是隨著橋梁荷載的增加，雙曲拱橋的病害愈顯突出，所以20世紀(jì)90年代后，已基本不再被采用。
鋼筋混凝土箱型拱橋
主拱采用箱型截面的鋼筋混凝土拱橋，其截面挖空率大、用料省、受力合理、抗彎和抗扭剛度大。它可以采用分箱、分段預(yù)制無支架法進(jìn)行吊裝，施工時穩(wěn)定性好，是大跨徑鋼筋混凝土拱橋的一種比較經(jīng)濟(jì)、合理的型式。國內(nèi)修建的鋼筋混凝土拱橋絕大多數(shù)采用此橋型。1979 年建成的主跨150 米的四川省宜賓馬鳴溪金沙江大橋，是國內(nèi)用纜索吊機(jī)吊裝施工的跨度最大的鋼筋混凝土箱型拱橋；1989 年建成的重慶市涪陵烏江大橋，是一座用中國獨(dú)創(chuàng)的轉(zhuǎn)體施工建成的特大跨鋼筋混凝土箱型拱橋，該橋主跨200 米，橋面在低水位以上86 米，它的建成，標(biāo)志著對中國傳統(tǒng)拱橋修建技術(shù)的新突破。1983 年在遼寧省丹東市建成的沙河橋，首次采用勁性鋼骨架澆注法建成跨徑156 米的中承式箱肋拱橋，這種工藝使鋼筋混凝土拱橋的跨徑向前邁進(jìn)了一大步；1990 年，四川省宜賓市跨越金沙江的小南門大橋采用類似技術(shù)建成跨徑240 米的中承式箱肋拱橋；1996 年又在廣西壯族自治區(qū)建成邕江大橋，該橋為主跨312 米的中承式鋼筋混凝土箱肋拱橋，創(chuàng)造了這一橋型的跨徑紀(jì)錄，施工中除了采用鋼管混凝土勁性骨架法外，還采用了斜拉扣掛連續(xù)澆注的新工藝。1997 年建成的重慶市萬縣長江大橋，采用了420 米單孔上承式箱形拱橋跨越長江，施工中采用了鋼管混凝土勁性骨架和鋼絞線斜拉扣掛等多項新技術(shù)，該橋是目前世界上跨徑最大的鋼筋混凝土拱橋，它的建成，為中國橋梁建設(shè)史增添了光輝的一頁。
在修建箱型拱的同時，各地還修建了一些矩形和工字形截面的鋼筋混凝土肋拱橋，這種拱橋自重輕，用料少，特別適用于大、中橋。1996 年建成的主跨170 米的四川省鹽源金河雅礱 江大橋，是中國最大跨徑的上承式鋼筋混凝土工字型肋拱橋。
鋼筋混凝土桁架拱橋
桁架拱橋又稱拱型桁架橋，其承重結(jié)構(gòu)是由上弦桿、下弦桿、腹桿以及跨中實腹段所組成的桁架拱片。桁架拱綜合了桁架和拱的優(yōu)勢，以承受軸向力為主，常采用鋼筋混凝土材料。其混凝土用量與梁橋相近，少于同跨徑的拱橋，鋼筋用量少于同跨徑的梁橋。由此可見，桁架拱橋是一種受力較合理、自重輕、用料省，適用于軟土地基的橋型。
20 世紀(jì)六十年代至七十年代，在江蘇、浙江、上海等江南水網(wǎng)軟基地區(qū)，桁架拱橋發(fā)揮了它的優(yōu)勢并留下了不少精品，如浙江省的里仁橋，江蘇省的覓渡橋，跨徑分別達(dá)到了50 米和60 米，矢跨比均為1 / 8 ，為以后桁架拱橋向大跨徑方向發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。但桁架拱橋也存在著節(jié)點(diǎn)次應(yīng)力和混凝土拉桿易開裂等缺點(diǎn)；20 世紀(jì)八十年代以后，須應(yīng)力技術(shù)在桁架拱橋中得以應(yīng)用，解決了受拉桿件開裂的問題，使桁架拱橋的跨徑不斷加大。1985 年，貴州省建成一座組合桁架拱橋― 劍河大橋，最大跨徑達(dá)到150 米，1991 年四川省又建成一座跨徑160米的組合桁架拱橋一牛佛沱江大橋，這些大跨徑橋梁的建造實踐，為桁架拱橋的修建提供了寶貴的經(jīng)臉，4 年以后貴州省江界河大橋以330 米的跨徑雄踞世界鋼筋混凝土桁架拱橋的榜首。
鋼筋混凝土剛架拱橋
鋼筋混凝土剛架拱橋是20 世紀(jì)七十年代發(fā)展起來的一種新的輕型鋼筋混凝土拱橋。其特點(diǎn)是從簡化拱上建筑著眼，利用斜撐將橋面位于拱的1 / 4 跨徑處的最不利荷載傳至拱腳，以改善主拱的受力。鋼筋混凝土剛架拱橋特別適用于中小跨徑橋梁。1985 年建成的廣東省清遠(yuǎn)北江大橋，是中國規(guī)模最大的鋼筋混凝土剛架拱橋，該橋全長1058 . 04 米，由3 x 45 + 8 x 70 + 4 x 45 米共15 孔剛架拱組成；1993 年建成的江西省德興東安江太白大橋，將鋼筋混凝土剛架拱橋的跨徑提高到130 米，該橋左右半拱各在岸上做成，用水平轉(zhuǎn)體施工法在江心合龍。
鋼管混凝土拱橋
20 世紀(jì)九十年代初，中國開始修建鋼管混凝土拱橋。所謂鋼管混凝土，就是在薄壁鋼管內(nèi)填充混凝土，使兩者共同工作的一種組合材料，其管內(nèi)混凝土受到鋼管的約束，處于三向受壓狀態(tài)，從而具有比普通混凝土大得多的承載能力和抗變形能力，而薄的鋼管壁受到管內(nèi)混凝土的約束，其穩(wěn)定性也大為增強(qiáng)。鋼管混凝土拱橋的主拱拱肋一般做成由上下兩根鋼管加中腹板組成的啞鈴型截面，或由上下兩根鋼管加上其間的腹桿組成的桁架型拱肋。修建時，先制作和安裝重量很輕的鋼管拱，然后用混凝土泵充填管內(nèi)混凝土，形成拱肋全斷面。鋼管同時發(fā)揮施工時的拱架、灌筑混凝土用的模板和建成后參與管內(nèi)混凝土共同受力的三種作用，因此施工十分力便。鋼管混凝土拱橋較好地解決了修建橋梁所要求的用料省、安裝重量輕、施工簡便、承載能力大的諸多矛盾，是大跨徑拱橋的一種比較理想的型式。1990 年在四川省旺蒼建成了跨徑115 米的國內(nèi)第一座鋼管混凝土拱橋，其主拱為兩根啞鈴型拱肋，每肋由上下兩根直徑為80 厘米的鋼管混凝土組成，兩橋墩間設(shè)置系桿來承受拱肋的水平推力。在此后短短十幾年內(nèi)，已建成和在建的鋼管混凝土拱橋已經(jīng)超過百座。1998 年建成的跨徑為270 米的廣西壯族自治區(qū)三岸邕江大橋，是中國最大的中承式鋼管混凝土桁架式肋拱橋；2000 年建成的跨徑為360 米的廣東省廣州市丫髻沙珠江大橋，是中國最大的中承式鋼管混凝土系桿拱橋，該橋首次選用6 管式桁架肋拱并采用豎轉(zhuǎn)和平轉(zhuǎn)相結(jié)合的方法施工；目前，跨徑460 米的重慶市巫山長江大橋已開始修建，主橋為中承式鋼管混凝土桁架肋拱，這將是一座創(chuàng)紀(jì)錄的特大跨徑鋼筋混凝土拱橋。
系桿拱橋
在中國，下承式系桿拱橋出現(xiàn)較早，這種橋式多為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，有柔性系桿剛性拱、剛性系桿柔性拱和剛性系桿剛性拱之分，拱肋的推力由系桿承受，墩臺猶如梁橋只承受豎向壓力，這就減輕了墩臺的負(fù)擔(dān)，特別適用于軟地基。在20 世紀(jì)五六十年代，山東、江蘇等地的運(yùn)河上修建了數(shù)座這類橋梁，跨徑一般在50 米左右。陜西省略陽還建成了一座3 跨的下承式系桿拱橋，3 跨跨徑也均為50 米。20 世紀(jì)八十年代以后，中承式系桿拱橋開始出現(xiàn)，它由一個主跨和兩個邊跨組成，系桿從主跨的中間穿過拉在兩個上承式半拱構(gòu)成的邊跨的端部，外形酷似飛鳥，故又稱飛鳥式拱橋。其傳力方式的拉力通過兩個邊跨傳到橋墩，以平衡主跨拱的水平推力。由于這種橋型造型美觀、跨徑大、適應(yīng)性強(qiáng)，故很快在全國推廣應(yīng)用，已建和在建的這種橋型已達(dá)20 余座，特別在一些城市橋梁中采用較多，其最大跨徑要數(shù)廣州市的丫髻沙大橋。
鋼拱橋
在安裝和跨越能力方面，鋼拱橋要優(yōu)于鋼筋混凝土拱橋。中國在20 世紀(jì)九十年代后期成為世界最大產(chǎn)鋼國以前，鋼材相對較少，在橋梁上的應(yīng)用受到一定限制，特別在公路上，鋼拱橋修建得很少。1969 年建成的四川攀枝花渡口大橋、密地橋，前者是跨徑為180 米的鋼箱拱橋，后者是跨徑為181 米的鋼桁架拱橋，是目前中國跨徑最大的鋼拱橋；正在修建的跨徑550 米的上海市盧浦大橋，是一座中承式鋼箱肋系桿拱橋，建成之后將成為世界上最大的鋼拱橋。
中國拱橋歷史悠久，式樣絢麗多姿，精彩紛呈，結(jié)構(gòu)型式和建造方法豐富多彩，令當(dāng)今世界所矚目。其技術(shù)的發(fā)展來自于中國人對拱的理解和靈感，這種理解和靈感則來源于自趙州橋以后的千百年的沉淀。技術(shù)和經(jīng)驗的傳承，理論和實踐的光大，是中國拱橋始終走在世界前列的原因。
