我國膠合木拱橋現狀與發展前景

引言

在古代木結構建筑在全世界得到廣泛的應用，但由于當時限于人們對木結構的認知和技術水平的不足，木結構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。隨著西方工業革命的興起近現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構體系，中國傳統木結構遭受到毀滅性打擊，混凝土結構在中國飛速發展，不斷創造多個世界第一。但在這種高耗能材料得到廣泛應用的同時，環境問題越來越令人堪憂。人們開始尋求一種能夠適應現代交通要求，同時又能減輕對環境負擔的新材料。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構存在的缺點而且造型美觀越來越受到人們的歡迎，隨著膠合木結構技術的引進經過這些年的發展，我國在膠合木結構方面取得了些成果。本文以張花高速木結構人行天橋工程實例為依托探討膠合木拱橋在我國發展現狀及應用前景。

膠合木結構

膠合木結構是指用膠粘方法經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構。

優點：不受材料尺寸限制，用較小尺寸的材料也能組成大跨構件；可以剔除木結、裂縫等缺陷提高構件強度；經過防腐、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；構件自重比較輕方便運輸和現場拼裝；構件加工制造中能耗低，減少對環境的污染

缺點：膠合木結構主要由零碎材料經加工拼接而成結構通常在連接處破壞，構件連接處常常成為結構的薄弱環節；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，國產落葉松需要取得更大突破。

總體而言膠合木結構優勢還是很明顯，隨著生態文明建設列入“五位一體”人們開始越來越重視對環境的保護，而膠合木結構在工程建筑領域正好符合政策需要和人類的需求。

木結構橋梁簡介

膠合木結構橋按結構體系劃分，主要有拱橋、桁架橋、梁式橋等，由于其具有環保、外形美觀、自重較輕、安裝簡便、維修費用低等優點，在國內外得到了廣泛應用。膠合木橋不僅適用于景觀橋、人行天橋在國外還被廣泛應用于公路橋，在美國公路橋就有7%左右為膠合木結構橋。在我國膠合木結構橋梁結構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構人行天橋是我國第一座跨高速公路的木結構橋梁結構承重部分采用美國花旗松，輔材采用我國國產落葉松。

木結構橋梁現場試驗

張花高速服務區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.試驗目的

主要是為了檢驗橋梁是不是符合設計標準、滿足設計要求，綜合評定該橋梁的使用安全性，為其它木結構橋梁提供理論借鑒。

2.試驗方案

試驗加載根據有限元計算結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處貼應變片，拱頂使用應變花，撓度用百分表測量。測點布置圖如下

3.試驗結果分析

將試驗結果與理論結果進行對比，應用公式q=S/Ss×100%，其中，S為試驗荷載效應實測值，Ss為試驗荷載效應理論計算值。測試結果各測點應變校驗系數在0.74～0.89，撓度校驗系數在0.79～0.87區間段都滿足規范要求。

結論

隨著我國對生態環境的重視，建筑行業鋼筋混凝土等材料對環境的污染越來越被放大，木結構以其特有的特點勢必被人們廣泛應用于工程建設上，因此木結構的研究將蘊含著深遠的意義和價值。

主要得到下面幾個結論：

1.膠合木具有不限形式、制造能耗低等多方面的優點，而且加工過程清晰、技術全面能夠進行流水化作業，生產周期快，與混凝土橋梁相比能夠大大縮短建設工期。隨著現代木結構防腐、連接等技術的成熟，木結構橋梁必然成為中小跨徑橋梁的最佳選擇。

2.通過本文木結構橋梁實例的成橋試驗可以看出木結構橋梁性能能夠滿足設計要求。

3.由于木結構橋梁在我國發展起步比較晚，主要以人行橋為主。缺少公路方面的橋梁實例，

展望

膠合木結構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，我國應用于工程實例的木結構橋梁主要采用歐美進口材料制造，國產落葉松研究方面遇到很多瓶頸，要想真正將木結構在我國推廣必須解決國產落葉松構件加工技術難題。

2.修建木結構公路橋，使木結構橋梁輕便安全的觀念深入人心。結合我國國情，完善木結構規范，讓設計、施工、監理有據可依，形成一個整體。