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橋,在傳統(tǒng)中國,是一種飽含“情”與“志”的標志物。一方面,在鄉(xiāng)村造橋是一種功德或是紀念;另一方面,“橋”是一種詩情的想象,在傳統(tǒng)山水畫的謀篇中,是整個畫境的入口和起點。不只是物本身,橋是一個可以入畫的藝術形象,造橋是一個福祉于民的社會事件。
▼場地環(huán)境
項目的場地位于安徽祁門縣桃源村。一條10米寬的水系貫穿村頭村尾,阻隔了村落和農田。為了便于村民去田間耕作,需要增加一座人行橋。水系是居住和勞作的分界線,而橋則是通向田園山野的入口。后山上,毛竹密布。用竹子建造,材料本身取之于自然,為人所用,是一種在地的營造。
▼場地原貌
▼懸岸飛橋外觀
▼鳥瞰圖
確定了造橋的材料之后,這座橋該以怎樣的畫意呈現?
豎向挺立是重力最直白的表達,壓彎才是對重力的一種詩意的刻畫。不同于木構與石構,竹材本身就具有良好的可彎曲的韌性,而且通過人工的火烤工藝,弧線曲率變得更加可塑,為人所馭。被烤彎的竹子,隨著時間推移,會逐漸產生回彈力,這是一種天然的預應力。
▼被烤彎的竹子(左)和施工過程(右)
如何實現一個跨度為10米的橋梁,簡支梁橋和拱橋是最適合的結構選型,但是河岸一側,橋頭正對兩棵樹,若要做成橋基礎無疑會破壞樹根,為了避免影響樹,選擇了懸臂梁結構。
▼懸臂梁結構避免了對樹的影響
▼河岸一側的樹得以保留
德國結構力學家?guī)鞝柭?,?866年就繪制了一張懸臂梁的結構主應力軌跡線??梢钥吹揭粋€受到均布荷載下的懸臂梁,可以將其復雜的應力簡化為圖中的軌跡線,即當我們沿著應力線布置成僅僅受拉或者受壓的二力桿,則達到了結構的最大效率。這也是后來工程師對結構構件進行格構化的依據和方法,比如造于1890年的福斯灣大橋即是一種鋼結構桁架懸臂梁。
▼福斯灣大橋(左)和庫爾曼繪制的懸臂梁的結構主應力軌跡線(右)
然而對比庫爾曼的原圖我們發(fā)現,真實的合理主應力線其實是彎曲的,然而在工業(yè)化制作的鋼結構和混凝土結構當中,彎曲的成本較高,只能簡化為直線的三角形單元桁架。竹子的彎曲特性,可以更加接近合理應力線,比起工業(yè)化的材料更具有一種理性的優(yōu)勢。
▼竹子的彎曲特性可以更加接近合理應力線
▼西側視角
通過對竹橋建模和結構計算可以看出,每一根竹竿的彎矩被很好得平均分布在整根竹竿,而軸力則是逐漸遞增。符合材料的屬性和應力分配的設想。
▼內力恒載彎矩(左)和內力恒載軸力(右)
橋面扶手同橋身融為一體,成為主要的結構高度,而橋面較為平緩,利于行走。橋身上弧線的為受拉桿件,直線的為受壓桿件,有效避免了竹子受彎不利的弱點。竹結構的節(jié)點是核心技術問題。通過鋼片加強以及竹筒中用混凝土灌漿來加強節(jié)點,另外增加不銹鋼抱箍解決了竹子日久開裂強度下降的問題。
▼平緩的橋面
▼模型
▼施工過程
最終,竹構懸臂橋,僅靠竹子的力量,自一岸飛架而出,直達對面,形成懸岸飛橋的畫面。橋的端頭同對岸脫開,猶如“斷橋”,強化了懸臂這一結構形式的奇觀感,形成了一種因結構張力而產生的戲劇性。
▼僅靠竹子的力量,自一岸飛架而出
▼“斷橋”般的觀感
▼場地平面圖
▼軸測圖
▼平面圖
▼剖面圖
▼節(jié)點
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