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桥,在传统中国,是一种饱含“情”与“志”的标志物。一方面,在乡村造桥是一种功德或是纪念;另一方面,“桥”是一种诗情的想象,在传统山水画的谋篇中,是整个画境的入口和起点。不只是物本身,桥是一个可以入画的艺术形象,造桥是一个福祉于民的社会事件。 项目的场地位于安徽祁门县桃源村。一条10米宽的水系贯穿村头村尾,阻隔了村落和农田。为了便于村民去田间耕作,需要增加一座人行桥。水系是居住和劳作的分界线,而桥则是通向田园山野的入口。后山上,毛竹密布。用竹子建造,材料本身取之于自然,为人所用,是一种在地的营造。 确定了造桥的材料之后,这座桥该以怎样的画意呈现? 竖向挺立是重力最直白的表达,压弯才是对重力的一种诗意的刻画。不同于木构与石构,竹材本身就具有良好的可弯曲的韧性,而且通过人工的火烤工艺,弧线曲率变得更加可塑,为人所驭。被烤弯的竹子,随着时间推移,会逐渐产生回弹力,这是一种天然的预应力。 如何实现一个跨度为10米的桥梁,简支梁桥和拱桥是最适合的结构选型,但是河岸一侧,桥头正对两棵树,若要做成桥基础无疑会破坏树根,为了避免影响树,选择了悬臂梁结构。 德国结构力学家库尔曼,在1866年就绘制了一张悬臂梁的结构主应力轨迹线。可以看到一个受到均布荷载下的悬臂梁,可以将其复杂的应力简化为图中的轨迹线,即当我们沿着应力线布置成仅仅受拉或者受压的二力杆,则达到了结构的最大效率。这也是后来工程师对结构构件进行格构化的依据和方法,比如造于1890年的福斯湾大桥即是一种钢结构桁架悬臂梁。 然而对比库尔曼的原图我们发现,真实的合理主应力线其实是弯曲的,然而在工业化制作的钢结构和混凝土结构当中,弯曲的成本较高,只能简化为直线的三角形单元桁架。竹子的弯曲特性,可以更加接近合理应力线,比起工业化的材料更具有一种理性的优势。 通过对竹桥建模和结构计算可以看出,每一根竹竿的弯矩被很好得平均分布在整根竹竿,而轴力则是逐渐递增。符合材料的属性和应力分配的设想。 展开 阅读全文
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