孔庆普
 
一、关于似拱非拱木桥

   中国古代木桥中,有一种桥孔立面呈多边折线形券式桥,貌似拱的形式,因而常被人误认为是“木拱桥”,因为其主体结构并未构成“拱结构”,所以不属于拱桥,应该属于“木杆件组合券式桥”。

   拱的定义是,以承受轴向压力或以承受压力为主的弯曲杆件所构成结构体。拱的结构形式有,肋拱、板拱、桁拱。

   以浙江省泰顺县营岗店桥为例。营岗店桥是一座单孔木桥,其主跨结构,由两组木杆件穿插组合而成,其下脚置于同一支座上,支座安装在基岩上。

   第一组结构,由三排并列的圆木和两根横置的扁方木组成,每排8根圆木,圆木对接处各有1根扁方木(既是垫木,又是横向连接杆件)。

   一组示意图所示,由杆件①、②、②’和杆件A和A’组成的结构,其立面为梯形门式。杆件①是承受两个集中力的受弯杆件“梁”。杆件A和A’是两根横向连接的垫木。杆件②和②’是两排斜置(倾斜度相同、倾斜方向相对)承受以直压力为主的杆件“柱”。杆件①上的荷载力通过杆件A、A’和杆件②、②’分别作用在(传递到)支座上。

   第二组结构,由五排并列的圆木和四根横置的扁方木组成,每排9根圆木,圆木对接处各有1根扁方木(既是垫木,又是横向连接杆件)。

   二组示意图所示,由杆件③、④、④’、⑤、⑤’和杆件B、B’以及杆件C和C’组成,其立面呈五边折线形。杆件③是承受匀布荷载的“梁”,杆件④和④’是两排斜置(倾斜度相同、倾斜方向相对)承受直压力的“柱”,杆件⑤、⑤’也是两排斜置(倾斜度相同而倾斜方向相对)承受直压力的“柱”。杆件B、B’(扁方木)和杆件C、C’(扁方木)皆是横向连接的垫木。

   杆件③上的荷载力,通过两根圆木横梁,作用在第一组结构的杆件①上。杆件④和杆件④’理论上属于“零”杆件,经模型试验,的确是“零”杆件。杆件⑤和杆件⑤’,以及杆件C和杆件C’承受竖杆(立柱)传来的力,传递到支座上。

   第一、二两组结构之间属于组合(互相依附)关系,并非结构(互相联结)关系。木桥上的所有节点均属于压力节点,所有圆木与垫木之间均采用榫卯相接,不使用螺栓。上述两组结构的侧面附设交叉斜橕(剪刀橕),起横向稳定作用。在主跨结构的两端,用圆木做立柱,上顶架一横梁,侧面附加交叉斜橕(剪刀橕),构成木排架,与主跨结构共同承托桥面。
  组合式木梁桥示意图
  主跨示意图a、b 
 一、二组示意图


二、五边折线形石桥

   浙江省的古代石桥中有20余座桥孔呈多边折线形的桥,其中有,“三边折线形”(当地人称“三折边”石拱桥)、“五边折线形”(当地人称“五折边石拱桥”、“七边折线形”(当地人称“七折边石拱桥”)。

   所谓“五折边石拱桥”,其主体结构有两种形式,第一种桥上部结构的立面五边折线形,由五段并列石板和四道纵联石构成五边折线形纵联分段并列式结构。顶板是一段水平设置的石板,属于桥面。五边折线形结构两边用石板砌筑侧墙,侧墙之间有填料。下部结构是用多层石板砌筑的桥台。

   第二种桥的桥孔立面是五边折线形,主体结构由5段并列石板和4道纵联石(五段石板之间)组成。顶板是一段水平设置的并列石板,属于桥面。两侧的两对并列石板,采取相对倾斜设置,下部的两段并列石板直立设置,属于桥台。桥孔结构的两边用石板砌筑侧墙,侧墙之间有填料。

   北京的虎坊桥,上部结构是由五段并列石板和四道纵联石构成五边折线形纵联分段并列式结构,各段石板厚32厘米,石板(中线)长1.53米,纵联石的断面是倒梯形,跨径5.10米,矢高约2.25米。顶板上面是70厘米的石灰土,灰土上面是一层花岗岩石板路面。

   五边折线形结构的两边是用花岗岩石板砌筑的侧墙,侧墙之间有石灰土,灰土上部与桥面石板下面的石灰土石一体,灰土下部厚约120厘米。拆除侧墙和石灰土以后,五边折线形结构自行坍塌。

   此次虎坊桥结构考察说明,此种五边折线形纵联分段并列式结构,属于不稳定结构,自身不能存在,只有在与其周围构筑物的共同作用下,才能存在并承受一定荷载。

   从桥梁结构技术的发展角度分析,此种“五边折线形纵联分段并列式结构”应该是“半圆形纵联分段并列式结构”的雏形。
   图3—1 
图4

  2011年9月