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    小竹桥何以撑得起大卡车?

      时间:2007-12-29 00:00:00  来源:科技日报  点击:2319 次  字号【

          12月12日,湖南省耒阳市导子乡上浔村,横跨浔江河的一座现代竹结构桥梁引起了土木建筑专家和媒体的广泛关注。随着一台总重8.6吨的卡车安全驶过桥面,湖南大学土木工程学院院长、长江学者特聘教授、美国南加州大学终身教授肖岩宣布,“竹结构桥梁在车辆荷载作用下,主跨变形不到4毫米,完全符合现行桥梁规范的要求”,竹桥整桥荷载试验宣告成功,可以正式通车投入使用。
     
          为什么这座竹桥能够承受8.6吨重的卡车?与钢结构桥梁和混凝土结构桥梁相比,竹结构桥有什么特点?它的应用前景如何呢?记者电话采访了这座桥梁的湖南大学现代竹结构课题组负责人肖岩教授和课题组成员单波博士。

          现代竹桥 

          中国人用竹子来制造家具、日用品的历史已经有几千年,也使用原竹建造过便桥。然而,人类依据现代结构理论和试验方法采用竹子来建造能承重8吨卡车的桥梁还是第一次。这座已建成的竹结构桥梁桥面宽3.4米,跨度达到10米,采用预制混凝土板作为桥面板,并设有栏杆。从外观上看,竹结构桥梁与普通的钢筋混凝土桥梁没有显著差别,但从桥底观察,就可发现其中奥秘,用于承重的9根大梁全部是竹材梁,竹梁之间的横隔板也是竹材,全部采用螺栓连接。 

          专家解疑:

          以竹建桥为了啥?

          肖岩教授曾经在美国做过几个比较大的现代木结构研究项目。美国木结构用量很大,占每年建筑面积的30%%,主要用于建造低层别墅和三、四层高的公寓、办公楼和大型商业中心等。

          2001年,肖岩成为湖南大学长江学者特聘教授。在中国,由于木材资源的匮乏,木结构建筑极少,我国的现代木结构研究开展很少。在我国南方,特别是湖南,竹资源很丰富,并且竹加工工业也具有一定规模,但竹产品技术含量不高,经济效益很低,没有作为主要的结构材料应用于建筑领域。竹材与木材同为有机材料,力学性能相似,经过调研和初步试验,他确立了“以竹代木”的基本设计思路。“整个中南地区的竹资源都比较丰富,如果能以竹子为材料做一些事,对地方经济、对新农村建设都有好处。”肖岩说。 

          今年年底,课题组建成了世界上第一座小型的竹结构人行天桥并投入使用。媒体报道以后,湖南省耒阳市农村综合开发办联系到他,希望用竹结构改建一个跨小河的乡村桥梁。 

          浔江河上原有的那座石头桥有50多年的历史,石头桥只有1.5米宽,桥面主要由两块大石头搭建起来,桥面较窄,桥上又没有护栏,村民特别是老人、小孩过桥时很不安,也不能通车。而现在新建的这座桥梁,可以通过拖拉机、收割机等车辆。

          细竹缘何有如此巨大的承受力? 

          细长的竹子何以拥有如此巨大的承载能力?其实这是将竹子经过一些现代技术制成胶合竹板,然后采用连接技术将短板支持长梁,再根据需要,与其他高性能材料复合等方式综合实现的。 

          肖岩说,这座现代竹桥是基于现代结构设计理论、现代加工技术、现代力学、现代实验学、现代工业化生产程序来开发出的现代竹结构,一定要强调“现代”两个字,以区别于以往的采用原竹材的其他竹结构。

          由于竹桥采用了竹胶合技术,没有用原竹,所以表面上看不到竹子。肖岩介绍说,原始的竹子状态里面是空心的圆筒状,材料性能差异大,比较难加工,要找到同样的竹子也不容易,材料利用率低。另外,原竹不容易连接,构件的尺寸受竹子长度的限制,不太可能作为主要的结构材料大规模使用。于是课题组以胶合竹为原材料发展了一种新技术,即先把竹子劈成片,再压制成型,并按设计做成所需的结构构件。这样制造的构件看起来不像竹子,更像木材构件。 

          那么这座现代竹桥最大能承重多少?肖岩说,这座竹桥是根据使用方提出的跨度10米,需要通行8吨卡车的要求设计的。设计时,要根据现有桥梁规范,加上一定的安全储备,通过结构试验把最不利的荷载加上去,看结构破坏时真正荷载是多少。所以,尽管通行荷载是8吨,但设计时是按照16吨荷载设计的,也就是说,即便是通行载重为16吨的卡车,竹桥的变形依然符合现行桥梁规范的要求,最大变形控制在桥面跨度的六百分之一以内。 

          另外,现代竹桥由9根竹梁承重,而课题组预先做了两根相同结构的大梁,并对它们进行实验,测得每一根梁的破

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