木桥

木桥可以用于人行或非机动车桥或标准交通路桥。木材原料和建筑科技的提高使得木桥能够满足现代路桥的基本要求。木桥在适当跨度情况下是极具竞争力的,并且适合几乎所有的自然社会环境。

木桥是木结构建筑科技先进性和经济性的有利证明。无论是作为人行天桥或普通路桥,木桥都具有极大的竞争力。工厂的高度预生产能够大大缩短现场搭建时间。木桥能够在工厂上生产完毕,并完整运输和在不打扰路面交通情况下快速地进行现场安装。这种建筑方式与其他材料相比,对人工依赖较少,并且建筑过程迅速。如果我们在计算上路桥安装对交通影响造成的损失,木桥更具有优势。

木桥建筑历史

历史上,古老的建桥材料只有木材和石头,在森林资源丰富的国家,木材是第一选择。最初,人们使用砍下的树干横跨在河流或沟谷上作为桥梁。渐渐地,树干被系统地使用于桥等沟通障碍地形的结构,木桥的建筑技术也逐渐成熟。同时,木桥也从一件物品转换成大型的建筑项目,技术、手工和美学设计都被考虑在内。木材是一种特殊的多功能的建筑材料,适用面广,并且材料遍布各地。

木材较优质的强度属性使其有史以来都是建桥材料的首选。


从木杆到石制桥墩
几千年以来,木材在波斯帝国、希腊、罗马帝国和中国都被广泛用于桥的建造。公元前55年,凯撒大帝在10天内下令建造了跨越莱茵河的大桥,帮助罗马帝国入侵德国。桥大约140米长,5-6米宽,允许双向交通。桥面由土和碎石铺平,其他组件据推测是预生产组件,否则不可能在那么短时间内建成。预生产桥的优点是建筑快速,方法相对简单。缺点是高度较低,洪水很容易冲刷桥面,导致其需要大量的维护工作。通常,人们将重要承重部位的木杆由间距较大的石制桥墩替代,中间使用拱形木结构,这样木材结构可以距离水面更高,有保护作用。同时也允许船在桥底下通过。

技术发展和新兴材料
从中世纪到17世纪,人们新建了许多木桥和多种多样的拱桥和框架结构桥。16世纪在美国和欧洲甚至出现了带顶的桥。17世纪,在北美新建了许多公路和铁路,大型框架结构的木桥也变得流行。在修建铁路时,超过几百千米的铁路桥为木结构。在17世纪后期及18世纪,随着技术和交通的发展,木材在桥的使用逐渐减少,主要被钢筋和混凝土结构替代。但是在许多国家,人们还在继续使用木桥结构。

在中欧,特别是瑞士,修建木桥是古老和受保护的传统。瑞士有超过200座维护良好的木桥,许多建于中世纪时期。这些木桥被保留完好的原因是由于其有顶部遮盖。最古老的桥位于卢塞恩,名为Kapellbrücke。该桥建于1333年,在中世纪成为了城市边防的一部分。如今,超过700年历史的桥用于行人交通。1993年的一个夏天,这座桥受到大火损伤,但是现在已经维修完毕。

更大跨度
18世纪,胶合木技术的发展使得更大型的梁木生产成为可能,也使得胶合木可以建造大跨度的桥梁。18世纪70年代,加拿大开始推出交叉张力板桥技术。该技术使得木桥可以承受更大压力的交通。与混凝土结构一样,桥面也可以使用沥青铺设。如今这种技术在许多国家都有运用。

北欧国家在18世纪90年代大力投资木桥建筑的发展,并引进交叉张力板桥技术。挪威和瑞典主要有小型、简单的以及历史上维护较好的木桥,而芬兰在现代时期也建了许多木桥,主要是胶合木桥梁。长时间较保守的想法在社会推进后有所进步,木桥在瑞典和其他北欧国家也变得更加常见。1994年,瑞典道路局出台了第一个木桥的技术标准和规章,起先是只为行人和非机动车木桥,如今也有全交通路桥的标准。当今,瑞典交通局已经将木结构桥与混凝土、钢筋或铝制桥一起,囊括入路桥标准。


Dala-Järna的吊桥, 建于 1924. 摄影: Per-Anders Fjellström


谢莱夫特奥的狮子流桥, 建于 1737. 摄影: Per-Anders Fjellström

木桥类型

桥的最重要功能是将两个点穿过障碍,连接起来。木材较优质的强度属性使其有史以来都是建桥材料的首选。木材质量轻,但是压缩应力和拉伸应力都很强。近几年内,木桥的建筑技术在不断发展。木材的使用不断增加,并经常与其他材料配合使用,以达到最佳的连接功能。
木桥是由木材建成的桥,意味着其主要负重结构如梁或桥面由木材建成。木桥还包括用于连接木构件的钢铁构件及紧固件,并且可以与其他材料相结合。例如与混凝土桥墩的结合,或钢柱支撑,或使用钢丝的吊桥。现代的瑞典木桥在行人和非机动车及全交通量路桥上都有使用。

行人和非机动车木桥
木桥十分适用于行人和非机动车交通,相对于自身重量来说,比起其他材料,木桥可以承受更多重量。相比之下,钢筋桥自身重量就已经占整体承重的大部分。在设计木桥时应考虑承重和弯曲尺度,并且还要计算动态载荷和振幅。较长的人行木桥可以将行人数量波动作为设计的考虑因素。

全类型交通木桥
木桥也可以用于作全类型交通路桥,比行人和非机动车桥尺寸大一些,达到市面上规定的标准,路桥还可以根据弯曲尺度量身定做。

外形设计
木桥的外形通常具有一定的意义,因为木桥建筑通常在环境中尤为醒目。一个外观吸引人的桥可以让人们对木材这种建筑材料意识加深。为了达到外形和功能的平衡,建筑师需要对建筑力学和稳定性有所研究,同时建筑商也要对美学设计有所体会。如何选择最适合的建造方法应参照不同的要求,例如跨度、高度和交通类型。桥应适应地形,并与道路、周围建筑和景观适当配合。路桥的外形不仅仅吸引使用者,周围居民也应觉得其赏心悦目。所以,整体形状的选择和细节设计都是尤为重要的。

木桥可以根据不同的条件,适应不同的情况。通过选择不同的线条、表面、形式和颜色,可以给木桥带来不同的吸引人之处,甚至木桥的比例和韵律也能够带来个性化。简单改变木材的形态,就可以满足不同的要求,达到不同的功能。开放式木桥可以将负载部分展示出来,例如拱形支撑和桁架等。甚至斜挂桥梁的吊塔和吊桥都可以在形式、比例和横截面上做处理。吊塔的高度增加可以给桥梁带来高雅质感。

防雨防风
保持干燥对木建筑的使用寿命至关重要,木桥可以简单地通过在负重结构上加遮挡设施来提高使用寿命。瑞士的许多历史悠久、保存良好的木桥都有遮挡设施。但是,在许多情况下在设置桥顶并不合适,例如自由高度不够或不合适,或不符合周围环境及客户的要求。带顶的桥在瑞典较不常见,大多数为开放式桥。现代的桥可以通过与其他材料的配合,很好地防雨防风。为了达到更长的使用寿命,负重结构通常由其他材料覆盖,带来不同材质的印象。作为覆盖的结构也需要考虑美学要求。

绝大部分木桥的表面处理主要是为了保护木材不收风雨侵袭,同时也可以带来不同颜色的外观。漆料的颜色需要与周围环境和桥的形式达到和谐。通过颜色处理可以突出或隐藏桥的一些组成部分,所以不但应注意整体,还应注意细节处理。桥上照明也可以在黑暗情况下突出桥的美学细节。

细节设计
桥的细节对行人和非机动车路桥这种速度较慢的用户尤为重要。栏杆扶手的设计应符合审美和功能性的要求。另外,这些部件容易受到天气影响,应在设计时将其考虑在内。


Virserumsbro木桥, Chalmers


Skutgränd的木桥

Virserum的木桥