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橋,在傳統(tǒng)中國,是一種飽含“情”與“志”的標志物。一方面,在鄉(xiāng)村造橋是一種功德或是紀念;另一方面,“橋”是一種詩情的想象,在傳統(tǒng)山水畫的謀篇中,是整個畫境的入口和起點。不只是物本身,橋是一個可以入畫的藝術(shù)形象,造橋是一個福祉于民的社會事件。
▼場地環(huán)境

項目的場地位于安徽祁門縣桃源村。一條10米寬的水系貫穿村頭村尾,阻隔了村落和農(nóng)田。為了便于村民去田間耕作,需要增加一座人行橋。水系是居住和勞作的分界線,而橋則是通向田園山野的入口。后山上,毛竹密布。用竹子建造,材料本身取之于自然,為人所用,是一種在地的營造。
▼場地原貌

▼懸岸飛橋外觀

▼鳥瞰圖

確定了造橋的材料之后,這座橋該以怎樣的畫意呈現(xiàn)?

豎向挺立是重力最直白的表達,壓彎才是對重力的一種詩意的刻畫。不同于木構(gòu)與石構(gòu),竹材本身就具有良好的可彎曲的韌性,而且通過人工的火烤工藝,弧線曲率變得更加可塑,為人所馭。被烤彎的竹子,隨著時間推移,會逐漸產(chǎn)生回彈力,這是一種天然的預(yù)應(yīng)力。
▼被烤彎的竹子(左)和施工過程(右)


如何實現(xiàn)一個跨度為10米的橋梁,簡支梁橋和拱橋是最適合的結(jié)構(gòu)選型,但是河岸一側(cè),橋頭正對兩棵樹,若要做成橋基礎(chǔ)無疑會破壞樹根,為了避免影響樹,選擇了懸臂梁結(jié)構(gòu)。
▼懸臂梁結(jié)構(gòu)避免了對樹的影響

▼河岸一側(cè)的樹得以保留

德國結(jié)構(gòu)力學(xué)家?guī)鞝柭?,?866年就繪制了一張懸臂梁的結(jié)構(gòu)主應(yīng)力軌跡線??梢钥吹揭粋€受到均布荷載下的懸臂梁,可以將其復(fù)雜的應(yīng)力簡化為圖中的軌跡線,即當我們沿著應(yīng)力線布置成僅僅受拉或者受壓的二力桿,則達到了結(jié)構(gòu)的最大效率。這也是后來工程師對結(jié)構(gòu)構(gòu)件進行格構(gòu)化的依據(jù)和方法,比如造于1890年的福斯灣大橋即是一種鋼結(jié)構(gòu)桁架懸臂梁。
▼福斯灣大橋(左)和庫爾曼繪制的懸臂梁的結(jié)構(gòu)主應(yīng)力軌跡線(右)

然而對比庫爾曼的原圖我們發(fā)現(xiàn),真實的合理主應(yīng)力線其實是彎曲的,然而在工業(yè)化制作的鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)當中,彎曲的成本較高,只能簡化為直線的三角形單元桁架。竹子的彎曲特性,可以更加接近合理應(yīng)力線,比起工業(yè)化的材料更具有一種理性的優(yōu)勢。
▼竹子的彎曲特性可以更加接近合理應(yīng)力線

▼西側(cè)視角

通過對竹橋建模和結(jié)構(gòu)計算可以看出,每一根竹竿的彎矩被很好得平均分布在整根竹竿,而軸力則是逐漸遞增。符合材料的屬性和應(yīng)力分配的設(shè)想。
▼內(nèi)力恒載彎矩(左)和內(nèi)力恒載軸力(右)

橋面扶手同橋身融為一體,成為主要的結(jié)構(gòu)高度,而橋面較為平緩,利于行走。橋身上弧線的為受拉桿件,直線的為受壓桿件,有效避免了竹子受彎不利的弱點。竹結(jié)構(gòu)的節(jié)點是核心技術(shù)問題。通過鋼片加強以及竹筒中用混凝土灌漿來加強節(jié)點,另外增加不銹鋼抱箍解決了竹子日久開裂強度下降的問題。
▼平緩的橋面

▼模型


▼施工過程


最終,竹構(gòu)懸臂橋,僅靠竹子的力量,自一岸飛架而出,直達對面,形成懸岸飛橋的畫面。橋的端頭同對岸脫開,猶如“斷橋”,強化了懸臂這一結(jié)構(gòu)形式的奇觀感,形成了一種因結(jié)構(gòu)張力而產(chǎn)生的戲劇性。
▼僅靠竹子的力量,自一岸飛架而出

▼“斷橋”般的觀感

▼場地平面圖

▼軸測圖

▼平面圖

▼剖面圖

▼節(jié)點


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