屈波　楊冬冬

引言

在古代木結(jié)構(gòu)建筑在全世界得到廣泛的應(yīng)用，但由于當(dāng)時限于人們對木結(jié)構(gòu)的認知和技術(shù)水平的不足，木結(jié)構(gòu)橋梁主要以原木為主，越來越不能滿足比如大跨、重載的要求。隨著西方工業(yè)革命的興起近現(xiàn)代建筑材料主要被混凝土取代，隨著國門的打開，中國也被灌入了以混凝土為主的結(jié)構(gòu)體系，中國傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)遭受到毀滅性打擊，混凝土結(jié)構(gòu)在中國飛速發(fā)展，不斷創(chuàng)造多個世界第一。但在這種高耗能材料得到廣泛應(yīng)用的同時，環(huán)境問題越來越令人堪憂。人們開始尋求一種能夠適應(yīng)現(xiàn)代交通要求，同時又能減輕對環(huán)境負擔(dān)的新材料。此時，膠合木被人們制造廣泛用于工程實例中，膠合木很好的解決原木結(jié)構(gòu)存在的缺點而且造型美觀越來越受到人們的歡迎，隨著膠合木結(jié)構(gòu)技術(shù)的引進經(jīng)過這些年的發(fā)展，我國在膠合木結(jié)構(gòu)方面取得了些成果。本文以張花高速木結(jié)構(gòu)人行天橋工程實例為依托探討膠合木拱橋在我國發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用前景。

膠合木結(jié)構(gòu)

膠合木結(jié)構(gòu)是指用膠粘方法經(jīng)過一系列加工過程將零碎的木料拼接成整體并滿足工程要求的結(jié)構(gòu)。

優(yōu)點：不受材料尺寸限制，用較小尺寸的材料也能組成大跨構(gòu)件；可以剔除木結(jié)、裂縫等缺陷提高構(gòu)件強度；經(jīng)過防腐、防火處理的材料具有很好的耐久性和防火性能；加工方便可以工廠化，大大縮短工期；構(gòu)件自重比較輕方便運輸和現(xiàn)場拼裝；構(gòu)件加工制造中能耗低，減少對環(huán)境的污染

缺點：膠合木結(jié)構(gòu)主要由零碎材料經(jīng)加工拼接而成結(jié)構(gòu)通常在連接處破壞，構(gòu)件連接處常常成為結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)；對于我國來說大跨膠合木拱橋主要采用美國進口的南方松，國產(chǎn)落葉松需要取得更大突破。

總體而言膠合木結(jié)構(gòu)優(yōu)勢還是很明顯，隨著生態(tài)文明建設(shè)列入“五位一體”人們開始越來越重視對環(huán)境的保護，而膠合木結(jié)構(gòu)在工程建筑領(lǐng)域正好符合政策需要和人類的需求。

木結(jié)構(gòu)橋梁簡介

膠合木結(jié)構(gòu)橋按結(jié)構(gòu)體系劃分，主要有拱橋、桁架橋、梁式橋等，由于其具有環(huán)保、外形美觀、自重較輕、安裝簡便、維修費用低等優(yōu)點，在國內(nèi)外得到了廣泛應(yīng)用。膠合木橋不僅適用于景觀橋、人行天橋在國外還被廣泛應(yīng)用于公路橋，在美國公路橋就有7%左右為膠合木結(jié)構(gòu)橋。在我國膠合木結(jié)構(gòu)橋梁結(jié)構(gòu)形式主要以拱橋為主的人行橋，例如江蘇蘇州的胥虹橋是我國最大的木拱橋也是世界上最大單跨的木拱形橋。本文介紹的張家界到花垣高速公路上的木結(jié)構(gòu)人行天橋是我國第一座跨高速公路的木結(jié)構(gòu)橋梁結(jié)構(gòu)承重部分采用美國花旗松，輔材采用我國國產(chǎn)落葉松。

木結(jié)構(gòu)橋梁現(xiàn)場試驗

張花高速服務(wù)區(qū)人行橋為上承式三鉸拱橋。橋面總長度為39.5m，計算跨徑38.07m，橋面凈寬3.0m，計算矢高9.0m，矢跨比為1：4.2。拱肋采用圓弧拱，半徑為663m。

1.試驗?zāi)康?/p>

主要是為了檢驗橋梁是不是符合設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、滿足設(shè)計要求，綜合評定該橋梁的使用安全性，為其它木結(jié)構(gòu)橋梁提供理論借鑒。

2.試驗方案

試驗加載根據(jù)有限元計算結(jié)果采用水箱注水加載方式分級加載，選取拱腳、1/4L、1/2L、314L截面為控制截面，在1/4L、314L處貼應(yīng)變片，拱頂使用應(yīng)變花，撓度用百分表測量。測點布置圖如下

3.試驗結(jié)果分析

將試驗結(jié)果與理論結(jié)果進行對比，應(yīng)用公式q=S/Ss×100%，其中，S為試驗荷載效應(yīng)實測值，Ss為試驗荷載效應(yīng)理論計算值。測試結(jié)果各測點應(yīng)變校驗系數(shù)在0.74～0.89，撓度校驗系數(shù)在0.79～0.87區(qū)間段都滿足規(guī)范要求。

結(jié)論

隨著我國對生態(tài)環(huán)境的重視，建筑行業(yè)鋼筋混凝土等材料對環(huán)境的污染越來越被放大，木結(jié)構(gòu)以其特有的特點勢必被人們廣泛應(yīng)用于工程建設(shè)上，因此木結(jié)構(gòu)的研究將蘊含著深遠的意義和價值。

主要得到下面幾個結(jié)論：

1.膠合木具有不限形式、制造能耗低等多方面的優(yōu)點，而且加工過程清晰、技術(shù)全面能夠進行流水化作業(yè)，生產(chǎn)周期快，與混凝土橋梁相比能夠大大縮短建設(shè)工期。隨著現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)防腐、連接等技術(shù)的成熟，木結(jié)構(gòu)橋梁必然成為中小跨徑橋梁的最佳選擇。

2.通過本文木結(jié)構(gòu)橋梁實例的成橋試驗可以看出木結(jié)構(gòu)橋梁性能能夠滿足設(shè)計要求。

3.由于木結(jié)構(gòu)橋梁在我國發(fā)展起步比較晚，主要以人行橋為主。缺少公路方面的橋梁實例，

展望

膠合木結(jié)構(gòu)尚處于起步階段還有很多方面需要完善，建議對以下幾點進行深入研究：

1.目前，我國應(yīng)用于工程實例的木結(jié)構(gòu)橋梁主要采用歐美進口材料制造，國產(chǎn)落葉松研究方面遇到很多瓶頸，要想真正將木結(jié)構(gòu)在我國推廣必須解決國產(chǎn)落葉松構(gòu)件加工技術(shù)難題。

2.修建木結(jié)構(gòu)公路橋，使木結(jié)構(gòu)橋梁輕便安全的觀念深入人心。結(jié)合我國國情，完善木結(jié)構(gòu)規(guī)范，讓設(shè)計、施工、監(jiān)理有據(jù)可依，形成一個整體。