木结构桥梁现状与展望

点赞:14959 浏览:67329 近期更新时间:2024-03-10 作者:网友分享原创网站原创

摘 要:木材是最古老的建筑材料之一,在人类文明进步的历程中木材在建筑界扮演着十分重要的角色.树木横跨河谷可能是人类历史上第一座桥梁,并从此拉开了人类开始修建桥梁的序幕.在国内外,木桥都具有悠久的历史.本文通过对木结构桥梁在国内外的发展现状的研究比较,发现在欧美、日本一些发达国家现代木结构桥梁设计和建造技术已比较先进,而在我国,木结构桥梁技术水平还停留在过去,研究水平远远落后.鉴于此,提出了对现在木结构桥梁研究和推广的必要性;并对木结构桥梁在我国的应用前景作出了预测.

1.引言

木材作为纯天然的绿色环保材料,与自然环境具有良好的协调性,并且木结构建筑作为传统的建筑形式,它总给人们一种亲切感.在过去,木结构桥梁深受工匠喜爱,因为它相比石材质量轻,预制简单;但是在近代社会,材料科学发展迅速,况且木材本身具有强度不高,易燃、易腐等缺点,木结构桥梁一度被其它材料形式桥梁所取代.如今,在融入现代加工处理技术后,木结构桥梁不仅在防腐、防火和防虫蛀方面取得进展[1],而且在分析计算理论方面也趋于完善,这大大提高了木结构桥梁的结构耐久性和安全可靠度.大量实践证明,现代木结构桥梁不仅绿色环保,而且其抗震性能方面也优于其它建筑材料,在一些特殊场合,木结构桥梁与其它形式桥梁相比,表现出更好的适应性.因此,现代木结构桥梁必将凭借自身显著的优点,再度展现出它的风采.

2.木结构桥梁的发展现状

(1)国外木结构桥梁的发展现状

19世纪以前的欧美一些国家,一直将木材作为修建桥梁的主要材料,但从1890年后由于钢材开始流行,木结构桥梁的建设走向衰退.直到20世纪60~70年代,随着结构层压木的发明,一批采用层压木技术制造的新型木结构桥梁得以建造成功,并取得了较好的使用效果.在美国,中小跨径公路桥梁中,特别是低运输量的乡村公路中,木结构桥梁已被广泛采用(图1).据不完全统计,仅仅美国林务局管辖的木结构桥梁就有7500座,且每年还有大量木结构桥梁处于建设当中.

另外,国外对木结构桥梁结构形式、力学性能、设计计算理论、局部连接与耐久性的研究已经取得了非常丰富的成果,并将相关成果列入公路桥梁设计规范,如美国AASHTO规范,加拿大的公路桥涵设计规范等.

3.现代木结构桥梁的特点

现代木结构桥梁引入了现代木结构加工、连接、防虫、防腐的新技术,提高了木结构的耐久性和使用寿命.胶合木的出现,提高木结构的力学性能,使得现代木结构桥梁与传统木结构桥梁相比有其自身独特之处:①桥梁形式更多样化[2];②先进的木材深加工技术;③连接技术更先进;④先进的防腐技术.

(1)桥梁形式多样化

现代木结构桥梁形式呈现多样化的趋势,有先进的设计理论和加工技术支撑下,木结构桥梁正从原来以梁桥为主转变为木梁桥、木结构拱桥、桁架桥和木悬索桥多元化的桥型(如图3).

木结构梁桥:木梁桥是木结构桥中应用最广泛的桥型,现代木梁桥从最初的原木梁、锯木梁发展到现在的层板胶合原木梁.

木结构拱桥:拱桥一直以线型优美著称,因此自古以来,建筑师们对拱桥都是情有独钟,在古代就已经开始修建木结构拱桥.现代木结构用采用层板胶合木结构作为主拱的供体,而且拱的形式变化多端,我国上海普庆桥堪称现代木结构的典范.


木结构桁架桥:现代木结构桁架桥一般采用轻型胶合木桁架,这种桁架可根据实际设计尺寸预制,基本不熟原木截面和尺寸限制,因此应用十分广泛.现代胶合木桁架桥,结构轻盈,构造形式简单受力明确.

(2)新进的加工技术

先进的木结构加工技术起源于欧美一些发达国家,其中木材层板胶合技术应用最为广泛.胶合木的技术水平已经较为成熟,它能剔除木材中有缺陷的部分,而且可按设计要求胶合成各种形式的截面,如最简单的矩形、十字形、工字形甚至是箱形.现代木结构技术已经有能力工厂化生产,因此效率非常高.

(3)先进的连接技术

(4)先进的防腐技术

我国使用木结构做建筑材料已经有很久的历史,我国南方有一句古语“水浸千年松,搁起万年杉”[4],这是对浸泡法的描述.但是这些古老的方法都不利于木结构桥梁的耐久性,因此才有了现代防腐技术的发展.08年我国就已经有了《防腐木材生产规范》,可见我国在现代木材防腐技术方面有较大的突破.

4.现代木结构桥梁的发展前景

随着中国木结构研发中心的成立,木结构桥梁在我国的发展已经取得了契机,现代木结构桥梁主要有以下几个方面的适用前景:

园林景观桥梁:木结构是我国园林式建筑的典范,现代木结构桥梁不仅适用于园林风景区,一些人行天桥都可以选择木结构桥梁,它更具亲和力,常给人温暖的感觉.

偏远乡村桥梁[3]:我国地域广,而且大部分农村地区地处偏僻,尤其在一些多河流多山谷的地方交通和不方便,同时这些地方往往交通量不大,主要供行人和小型机动车辆,若在农村推广现代木结构桥梁,施工难度大大减小,效率较高.

钢—木组合桥梁:钢—木组合结构是近年发展起来的,随着加拿大北庞川河桥(TheNorthPagwachuanRiverBridge)建成,这种新式结构开始被人们认识并开始推广.

5.结论与展望

通过对国内外现代木结构桥梁的发展现状进行对比,发现现代木结构桥梁在我国还具有十分广阔的发展空间.尤其是在中国经济发展和森林木业的复苏以及节能减排的大背景下,再加上零关税对进口木材的政策优惠,未来几年现代木结构桥梁一定会在桥梁建设的舞台上大放光彩.

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