拱桥则是相反于悬索桥的作用，在那些悬索桥缆绳自由的提供支撑力的地点，拱桥却是从它的两端支柱固定的向上弯曲。由于在形状上的不同，悬索桥的缆绳的各点都趋向拉伸而拱桥的支柱的各处都趋于挤压。由于这些缘故，悬索桥的缆绳必须尽可能的防止延伸，饿拱桥材料则尽可能地抗击压缩。因为拱结构不一定要求材料具有抗拉强度，因此拱桥能够用砖或石头建筑，砖或石头通过拱传递压力的特性结合在一起。这种材料在其它的差不多桥梁结构中却毫无用处。
在拱桥中，荷载由公路上垂直传递下来，直到拱形遭到破坏。当拱遭到纯压而达到临界荷载时，便会改变力的传递路径。有压缩力的推力通过节点或墩传到地面。拱这种简单而优美的结构成为桥梁中的一种差不多结构。
第八课：桥的设计与构造
桥梁设计的选择 决定把桥建成梁，悬臂，桁架，拱，悬索或其他类型结构的要紧因素是：（1）地点，如跨过河流；（2）目的，如建桥为了方便交通；（3）跨度；（4）可用的材料；（5）花费；（6）美观和和谐性。
在一定范畴的跨度内，每种结构的都有最大的作用和经济。如下表所示： 桥的类型 梁桥 刚架桥 拱桥 桁架桥 悬臂桥 悬索桥 最佳跨度 英尺 20到1000 80到300 200到1000 200到1400 500到1800 1000到5000 米 6.1到304.8 24.4到91.4 61.0到304.8 61.0到426.7 152.4到548.6 304.8到1524.0 上表讲明了许多类型的适用性有相当多的重叠。在一些实例中，在不同的初步设计中，用来比较不同类型的桥结构是为了在最后有最好的选择。
材料的选择 桥梁设计者能选用大量的现代高强材料，包括混泥土，钢筋，和多种耐腐蚀的合金。 拿Varian-Narrows大桥来讲，设计者使用了七种不同的合金钢，其中之一的合金的屈服强度为50000英镑每平方英寸（3115kg/c㎡）,而且不需要油漆爱护，因为有一种氧化膜覆盖在它的表面而防止腐蚀。设计者还选用钢丝绳作为缆绳，它的抗拉强度超过250000英镑每平方英寸（17577 kg/c㎡）
抗压强度高达8000英镑每平方英尺（562.5kg/c㎡）的混泥土现在被生产用作桥梁工程，而且它在增加专门化学物质后具有专门高的抗脆裂性能和抗风化性能，这种混泥土被用作预应力砼，而且其加强了钢丝绳的抗拉强度，其强度达到250000英镑每平方英寸（17577 kg/c㎡）
桥梁的其它使用材料还铝合金和木材：现在的铝合金的屈服强度超过了40000每平方英寸（2818 kg/c㎡）。把木材碾成细长的薄片，然后用胶水粘在一起而做成的梁是自然木材强度的二倍。例如用南部松树而胶结的梁能承担的工作应力达到了3000英镑每英寸（210.9 kg/c㎡）。
应力分析 一座桥要抗击一系列的合力，如拉力，压力，剪力和扭力。另外，结构还需要一定的安全储备一保不足。对结构进行精确运算各种单独的压力和拉力，这就叫应力分析。这或许是桥梁建设中最复杂的技术。应力分析的目的是为了确定作用在结构上的里的数量。
作用在桥梁结构的应力都能够分为二类荷载：动荷载和静荷载。静荷载——即桥结构本身不变的重量——它往往也是最大的荷载。动荷载或静荷载有专门多，包括桥面上的机动车，风荷载，和积冰积雪荷载。
尽管随时在桥面上移动的机动车的总重量相当于静荷载和动荷载来讲是一个专门少的部分，而对设计者来讲，因为机动车辆产生的振动和冲击压力而会显现专门咨询题。例如：在路面上机动车的不规则的运动或碰撞对桥面产生短暂而阻碍加倍的活荷载而导致严峻的阻碍。
风在桥上的施加的里即直截了当敲打桥结构又间接的敲打在桥面上的通行的车辆。假如显现空气弹性振动，在这种情形下的Tacoma Narrows大桥的风作用被大大地增大，由于这种危险的存在，桥的设计者在桥址必须明白所能发生的最大的风。还有其它的力作用在桥上，如：地震产生的压力也必须注意。
对桥墩的设计通要给予专门的关注，因为桥墩承担水流，浮冰和漂浮物而产生的重荷，桥墩通常还有被船撞击的可能。
电脑在应力分析上协助桥梁设计者，并扮演一个专门重要的角色。用一个精确的模型试验，专门对桥的动力的活动状态的研究也能够关心设计者。一个小比例的桥模结构中，对桥模各处的应力，加速度和变形都能够进行精确测量。桥模这时能够承担同样比例的荷载和动力条件来分析桥的变化。风洞试验也能够确保不再发生Tacoma Narrows大桥的失败。在现代技术的关心下，桥梁事故显现的机会将大大少于往常。
建筑基础 建筑物差不多上从基础开始的，基础的花费几乎大大超过上层建筑。水下基础通常会遇到专门大的困难，有个古老的方法常被用于浅水中，即在小范畴内垂直围堰而建桥墩。罗马人常用这种方法。
在深水中建基础一样用沉箱法。沉箱是一个底部开口其余封闭的大盒子而沉入河床上，工人们在为挡水而充满压缩空气的沉箱里，越挖越深，沉箱也跟着下沉。当达到合适的深度后在箱内填入混泥土而成为基础。
在深水中建基础的另一种方法比沉箱法更安全和更低的成本，用于钢或混泥土桥墩。在现代的打桩工具下把重桩打入深水中，桩能够在水面或水下截断或做成桩帽。如在水下把它们做成桩帽，可把一根预制空心桩浮运到做成承台桩的那一点，然后从空心桩套内灌入混泥土。
建设上层建筑 当所有的桩和支柱建好后，则上部结构开始建筑。结构的建设方法有专门多种类，共有六类建筑方法：脚手架，浮运，悬臂，滑移，直升和悬挂法。
在用脚手架建筑时，要紧用来建混泥土拱桥。金属或木支撑差不多上临时搭设为竖直支撑。脚手架差不多上依照需要而灵活搭建的。专门结构在激流回深谷上时，临时桥墩和站桥一样使用在宽而浅的河上。
浮运法要紧用来建专门长的桥梁。主桥部分是在河岸预制的，然后用驳船浮移到桥梁位置。用浮吊起重机或卷扬机把该部分精确吊到大桥的建设部位。
悬臂技术不仅用于悬臂桥中，也用于刚拱桥上，先建成一个桥台，然后一步步延伸到中央，起重机和吊车能够完成着仪繁重物在结构上的操作。
滑移法 建筑专门少用到。这种方法，如一个预制构件或一个组合结构在竖立的支柱上，滑过临时或永久性的支撑，直到它进入安装的另一个支撑。
直升法要紧用于轻质小跨度的公路桥。每一个预制桥单元被垂直悬起并旋转到桥梁支撑点上。 在由悬挂法建设的桥梁中，一串缆绳连接俩边的桥头堡，被用作桥面支撑点。开始的桥面施工却在在桥梁施工的最后，而且是由俩端向中央进展。移动吊车在已完成的桥面上移动，用来运送重材，悬挂钢缆，有时在其他类型的桥梁中被用来在全跨上运输材料。
所有的建筑方法在施工时期都需要验算应力和变形，在用悬臂梁法施工的桥梁中，因为完全不同的支撑和荷载条件，未竣工桥梁内的应力可能会超过已竣工桥梁内的应力。 当公路的铺装，标志，灯光，护栏和附属设施完成后，桥梁就预备投入使用了。
第九课 海港和海上工程
海港和海上的建筑工作比都市设计有更多不平常的咨询题和富有挑战性，连续宽广的大海是自然界最不知疲劳，最有气概和具有强大的自然力，为工程师提供一个对手去发觉在海洋中的建筑的任何弱点或缺点，而却防止它们。
土木工程技术所有的工程都有专门多广泛的相同。实际上要认出在同一时期经常显现相似的工程的不同特点。例如：要紧河道清淤至足够的深度的工作即有利于通航，同时也能增加上游洪水的泄洪能力。
那个试验的可贵之处在于引出了在比例上减少被发觉相当于鲜少模型尺寸的比例。如此以来，苏格兰的Clyde Estuary工程的庞大模型在14分钟的潮汐循环中或大约50次的实际潮汐次数。 三年潮汐的阻碍使海港的数据图表也随着更换，假如在时刻为三周的试验中对模型的研究，那么任何其他的潮流在非预期内的冲刷或污泥可能被查出来。这种价值关系对改变位置的防堤提供爱护同样能够被研究。利用波浪生成设备，发觉次要的或不利的阻碍。
在受爱护的区域，波浪因带来纷乱而不受欢迎，这是能够预料甚至依旧抢先的。 天然港口和人造港口：
在世界的海岸线中确实存在着偏见，自然界为人类提供的港湾仅仅等待使用。例如纽约湾，探险者Giouvanni da Verrazano 称纽约是庇护船只“最中意的地点”，像进口，港湾，出可能需要先进的挖泥机，因此还必须修建港口结构，但最要紧的是这些都保持着自然形成状态，而且它们对世界上许多大都市来讲，其存在专门重要。因为像这些天然的海港并不是经常需要一样的家们设
计的人造海港那样的港口设备。在一个人工海港的创建中，最要紧的结构设施是防浪堤，有时候也叫防波堤，或者掘地道，其要紧作用是保持近海岸的海水安静，人工海港的位置因此应该选择在有潜能的海岸的突出部位；也能够偏于略微缩进一些。因此，常常出于经济性或都战略性考虑，通常会沿着不太隐藏的海岸线的陆地上修建防浪堤围住一些区域，建筑纯粹的港口，只留专门窄通道作为船只的进出口。
目前的工程师们专门少明白得或者摸索关于对他们自己修建的港口进行爱护甚至应用。证据是我们所看到的Mediterranean四周曾经专门繁荣的港口，现在不仅仅成为了静静的废墟，取而代之的是那些随时地跟进的繁育力极强的冲积陆地所占据，而且远远望去那海的景象专门难想象得出那种场景能够适于远航轮船的定锚。
Asia Minor的在Aegean陆地上的港口如Ephesus, Prience和Miletus，像这种类型的港口现在都消逝了，每一种如此的情形都破坏了漂亮如画的Meander河（现在叫Menderes河），这关于那些努力在河流出海处相邻的高地上创建新的陆地的人们来讲不失为一件闲适的情况。 在朝向Cyprus岛的一边，保留着一座古老的防波堤，建成用来爱护泊船点的。它至今可见。然而在防波堤与海岸线之间的被围区域意识差不多是专门窄了。在那个事例中，污泥沉积不仅是因为临近河流的作用，而且沿岸流也起了部分作用，沿岸流是一种平行于海岸的水流，其作用是使东西海岸宽敞的海岸得以产生和存在。
许多古代的港口建筑差不多没有踪迹可寻了，然而在他们时代的那些知识甚至技术讲明都被记载下来而流传至今，这些讲明和遗址都被储存下来，古时候的从事海港工作的土木工程师的一些图纸也被储存下来。
他们最开始考虑的是为了给那些脆弱的船提供爱护，使其不受气候阻碍。但更重要的作用是那些建筑物的奉献，如防波堤，通道及爱护结构。大量的廉价劳动力和用天然石材为要紧材料。用这种方法建成之后看起来如同更快来低价的现代建筑。
只是它并不带着刻意的目的去不断修建的古代工程师的功劳。提供那些他们往常用过的材料和他们差不多实现的目的。他们可能会做得更小。此外，由于他们没有那么快速的步伐去反战更好的船运或陆路运输，他们还没有被荒废的阴影扰乱。在20世纪，港口工程师不是想要建筑永恒的结构，而是要注意幸免强加于子孙后代也许因为牢固耐用反而变成负担的结构。
现代在过渡耐用和脆弱危险的材料用于那些等级专门的古老海事建筑，他们强调增加美化，如雕像和凯旋门。
横切技术的实践包括在隧道和防护堤中的罗马半圆式半圆拱和分布在那些承诺海水进出的以便于清洗海港中的设备的地点。罗马人常采纳村庄和经常借助围堰建筑加固他们的建筑，以至于他们能运用阿基米德螺旋和水轮。这些实践能使他们在洪涝区展开专门多基础工作，和利用它们专门闻名的波特兰水泥，使他们的建筑无专门耐用。波特兰水泥也是有他们的前辈石灰水泥进展而成的。
第十课 大坝
大坝是横跨小溪，河流或河口用于蓄水的建筑。他的目的是为了提供人类用水，灌溉和工业用水；削减洪峰，增加蓄水发电能力；或者增加河道深度以有利于航运。还有一个附带成效确实是能提供游乐的湖泊。
大坝的一些辅助功能包括溢洪道，水闸，或利用阀门操纵从大坝中排出过剩的水到下游；吸水结构引水到发电站或运河，隧道，或渠道用于更远距离的使用。供应从蓄水池中抽出泥沙；同时还要承诺轮船和鱼类通过大坝。大坝因此在操纵蓄水目标体系中成了中心建筑。在不发达国家中大坝更具专门重要性，在一个小国家能够从一个简单的大坝中获得庞大的农业和工业利益。
大坝从外形和建筑材料能够分成几个不同的等级，建哪一类型的大坝的结论专门大程度要依照山谷的基础条件和能够使用的建筑材料。差不多的所选的材料是混泥土，泥和碎石。大部分大坝在过去建设中采纳有接缝的石木术，然而这种做法已完全被废弃了。混泥土大坝的整体形式在侧面上有专门多类。依照水压程度利用结构自重或采纳横跨山谷由俩边峡谷支撑的水平横拱来抗击侧向位移。 大坝设计的差不多咨询题 大部分被分为两个差不多类型：masony和embankment，M坝是用来在峡谷的峡谷中横跨河流，如在群山中这类坝可能专门高，但所需的总体材料受到限制。E坝用于宽的河流上建一座大坝需要足够多的材料。选择M或E坝和精确地设计都可依靠这一位置的地质情形和构造，大坝的基础和成本因素。
地质的研究和试验，坝址研究包括沉降试验和地层的钻孔测试。用竖井和坑道补充钻孔试验，因为它们的成本必须尽可能地节约。
在竖井的坑道试验中能够测出强度，弹力，渗透系数和地层的压力分布，还必须重视那些更结实的基础中的薄的分离或间隔地区的特性。存在的地下水对大坝的建筑材料的有害的化学溶解必须评定。建筑原料需要试验。假如连续增加高度，基础条件的研究也越来越重要。
模型试验在大坝的结构抗震和水力设计中扮演一个要紧角色。结构模型在分析拱形大坝和检验分析压力运算有专门的用途。各种材料都将被用于模型试验中，在Hoover大坝的一些早期试验，常利用橡胶，这需要在复杂模型中准确复制应力样本，模型要符合使用低弹型材料。
从主观上来看，大坝模型本身确实是以后的设计，讲明了建成模型用来记录在荷载下的活动，建筑材料所受的拉力，温度和压力改变和差不多安装的其他因素，在研究成果下，结构可能显现的，然而它们的价值在于证实了设计的假设，这是重要的。数字电脑差不多承诺考虑高级的分析方法设计，它处理大量的数据和解答多组包含许多变量的联立方程的能力使得有限元分析是可行的。用这种方法，一个复杂结构被分为许多单独的平稳条件，而且所有拉力都具有兼容性，如此能够对整个结构的压力的分布进行完整地分析。
材料咨询题大坝的两种差不多材料：混凝土和泥域填石在大坝的正确设计中都有一个弱点需要被克服。
混凝土的弱点，混凝土的弱点在于抗拉强度，因为它专门容易被拉裂，混凝土大坝因此要被设计承担最小拉应力和利用混凝土大的压应力或尽可能地承担垂直荷载。由于晶体结构对水的吸取，水在空气中的蒸发和从水泥水化过程中产生的高温冷却，混凝土的要紧成分---水泥，在凝固和硬化时要收缩。因为大量混凝土用于大坝上，收缩而显现严峻裂缝的危险。
土木工程概论
