云南馬鞍式伸臂木梁橋結(jié)構(gòu)介紹概述目錄TOC\o"1-3"\h\u9488云南馬鞍式伸臂木梁橋結(jié)構(gòu)介紹概述 1180301.1云南省內(nèi)古橋狀況簡介 1275431.2通京橋現(xiàn)狀簡介 319851.3通京橋的結(jié)構(gòu)及其構(gòu)造特征 4230391.3.1通京橋的結(jié)構(gòu)組成 5209941.3.2通京橋各構(gòu)件規(guī)格 9135561.4通京橋氣候、地質(zhì)和水文現(xiàn)狀 1296281.4.1通京橋橋址處氣候現(xiàn)狀 12224951.4.2通京橋橋址處地質(zhì)現(xiàn)狀 135981.4.3通京橋橋址處水文現(xiàn)狀 13馬鞍式伸臂木梁橋是云南最具特色的一種古木橋型式，其結(jié)構(gòu)組成與著名的閩浙木拱橋有顯著的不同，明晰其結(jié)構(gòu)組成和構(gòu)造特點，是對其進行詳細受力分析的基礎(chǔ)。云南省內(nèi)古橋狀況簡介通過實地走訪考察和查閱相關(guān)資料了解到云南省境內(nèi)的古木橋梁并不多，目前現(xiàn)存的古木橋如下表2-1中。表2-1云南省現(xiàn)存古木橋梁一覽表Table2-1ListofexistingancientwoodenBridgesinyunnanprovince古橋名稱建造年代結(jié)構(gòu)形式地點保存現(xiàn)狀永定大橋清·嘉慶木梁廊橋富民部分殘損妥樂江橋清·乾隆木構(gòu)風(fēng)雨橋沾益部分殘損中寨圍籮橋清代9跨木石橋廣南基本完好普濟橋清·嘉慶5跨木構(gòu)風(fēng)雨橋廣南部分殘損云盤村木橋清·光緒石墩木梁風(fēng)雨橋麻栗坡部分殘損龍街瓦橋不詳雙孔木梁風(fēng)雨橋景東部分殘損永寧橋清·嘉慶石墩木梁風(fēng)雨橋賓川部分殘損梓里橋清·光緒單孔木拱橋麗江部分殘損雖然云南省內(nèi)的古木橋梁并不多，但第七批全國重點保護文物橋梁中就將云南省的“沘江古橋梁群”列入其中，下表2-2中為“沘江古橋梁群”，能夠更進一步的了解云南古木橋狀況。表2-2沘江古橋梁群清單Table2-2ListofBijiangancientbridgegroups古橋名稱建造年代結(jié)構(gòu)形式所在鄉(xiāng)鎮(zhèn)保存現(xiàn)狀通京橋清·乾隆伸臂式木梁拱橋長新鄉(xiāng)部分殘損彩鳳橋明·崇禎伸臂式木梁拱橋白石鎮(zhèn)部分殘損永鎮(zhèn)橋清·乾隆伸臂式木梁拱橋長新鄉(xiāng)基本完好五里橋明·崇禎伸臂式木梁拱橋白石鎮(zhèn)殘損嚴(yán)重小嶺橋不詳伸臂式木梁拱橋檢槽鄉(xiāng)基本完好義風(fēng)橋不詳伸臂式木梁拱橋長新鄉(xiāng)危橋檢槽橋清·乾隆伸臂式木梁拱橋檢槽鄉(xiāng)基本完好永賴橋不詳木梁橋檢槽鄉(xiāng)部分殘損永濟橋不詳木梁橋檢槽鄉(xiāng)部分殘損陽春橋不詳木梁橋長新鄉(xiāng)部分殘損煉場坪橋不詳木梁橋長新鄉(xiāng)危橋街子房橋不詳木梁橋檢槽鄉(xiāng)部分殘損文通橋不詳木梁橋檢槽鄉(xiāng)部分殘損石河橋不詳木梁橋檢槽鄉(xiāng)部分殘損關(guān)帝圣君橋民國石拱橋檢槽鄉(xiāng)部分殘損雙龍橋清·嘉慶石拱橋檢槽鄉(xiāng)部分殘損仁里橋不詳石拱橋檢槽鄉(xiāng)部分殘損安居橋清·嘉慶石拱橋檢槽鄉(xiāng)部分殘損守象橋現(xiàn)建1938石拱橋檢槽鄉(xiāng)部分殘損文興橋不詳石拱橋檢槽鄉(xiāng)部分殘損水碓坪橋不詳石拱橋檢槽鄉(xiāng)部分殘損永利橋清·道光石拱橋白石鎮(zhèn)部分殘損壽光橋不詳石拱橋諾頓鎮(zhèn)部分殘損觀音橋不詳石拱橋諾頓鎮(zhèn)部分殘損煉登橋不詳石拱橋檢槽鄉(xiāng)部分殘損獅尾橋不詳石拱橋諾頓鎮(zhèn)部分殘損壽全橋不詳石拱橋諾頓鎮(zhèn)部分殘損安瀾橋清·乾隆鐵鏈吊橋?qū)氊S鄉(xiāng)部分殘損青云橋清·道光鐵鏈吊橋諾頓鎮(zhèn)部分殘損中州橋不詳鐵鏈吊橋諾頓鎮(zhèn)危橋惠民橋清·咸豐鐵鏈吊橋?qū)氊S鄉(xiāng)危橋順蕩藤橋不詳藤橋白石鎮(zhèn)危橋大麥地藤橋不詳藤橋白石鎮(zhèn)危橋松水藤橋不詳藤橋白石鎮(zhèn)基本完好水城藤橋不詳藤橋白石鎮(zhèn)危橋遲場坪藤橋不詳藤橋白石鎮(zhèn)基本完好小鐵橋1940鋼桁橋?qū)氊S鄉(xiāng)完好從表中不難看出，現(xiàn)存古橋中保存較好的并不多，很多都已殘損嚴(yán)重甚至成為危橋。而云南省現(xiàn)存體積最大，保存最完好的馬鞍式伸臂木梁拱橋，便是通京橋。通京橋現(xiàn)狀簡介通京橋的歷史最早可以追溯到1776年，在1784年時通京橋復(fù)修并豎立了碑記，1998年被列為省級文物保護單位；2013年5月，被列入第七批全國重點保護單位。通京橋歷史悠久，多年來遭受人為損壞以及自然因素的破壞，從未有過完善且系統(tǒng)的修繕，導(dǎo)致通京橋目前存在不少問題。通京橋的部分柱子和橋廊架子存在不同程度的開裂（如圖2-1），這對于橋廊屋面的承載能力有所損害，并且橋廊屋面的瓦片也存在不小的破損，雨水侵蝕（如圖2-2），影響通京橋的使用壽命。圖2-1柱子和廊架開裂圖2-2橋廊屋面被雨水侵蝕Fig.2-1PillarsandporchframescrackedFig.2-2Theroofofthebridgegallerywaserodedbyrain通京橋歷史悠久，當(dāng)時建造時并沒有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，更多的是依靠工匠的個人經(jīng)驗，于是為了得到通京橋各構(gòu)件具體尺寸，對通京橋進行了實地勘察，并且使用測繪相關(guān)工具對通京橋各構(gòu)件進行詳細記錄和測量，如下圖2-3和圖2-4所示：圖2-3通京橋線型測定圖2-4通京橋細部構(gòu)件測定Fig.2-3MeasurementoflineshapeofTongjingBridgeFig.2-5MeasurementofdetailcomponentsofTongjingBridge綜合分析，目前通京橋結(jié)構(gòu)的歪閃問題最為嚴(yán)重，如果不采取有效措施，任由其發(fā)展，通京橋則會存在較大的安全隱患，所以針對通京橋深入的研究，不僅是當(dāng)務(wù)之急，更可以有效的保護古橋并為類似結(jié)構(gòu)的加固和修繕提供一些思路。通京橋的結(jié)構(gòu)及其構(gòu)造特征從結(jié)構(gòu)形式上分析，通京橋為馬鞍式伸臂木梁拱橋。通京橋兩邊由伸臂梁支撐，兩邊伸臂梁為七層圓木疊加，均有五層，左右兩根大斜撐抵住橋臺支撐著橋上大梁，橋面為兩端斜橋面，中間平橋面，整個橋面通過吊桿和壓梁的相互連接支撐起來ADDINNE.Ref.{28347877-9D90-422A-895C-E2A9722BEDA1}[31,32]。橋廊為三架梁筒瓦頂屋面，兩端過廊為三架梁懸山頂筒瓦屋面。通京橋整體概貌如下圖2-5所示：圖2-5通京橋概貌圖Fig.2-5OverviewofTong-JingBridge通京橋的結(jié)構(gòu)組成通京橋可將其劃分為：1）上部結(jié)構(gòu)：伸臂圓木疊梁，馬鞍式八字撐吊桿拱以及橋廊；2）下部結(jié)構(gòu)：基礎(chǔ)和橋臺；3）附屬設(shè)施：橋面系、護坡等。下文針對通京橋中主要受力結(jié)構(gòu)進行介紹，同時也為建立通京橋有限元模型提供參考。馬鞍式伸臂木梁吊桿拱橋其結(jié)構(gòu)組成與傳統(tǒng)的木拱橋結(jié)構(gòu)有著很大不同，大致可將通京橋分為三個部分，三部分相互連接共同構(gòu)成一個整體ADDINNE.Ref.{8B57973F-00CD-494D-8CFD-09D7D0D2C24E}[33]。第Ⅰ部分為伸臂梁橋，第Ⅱ部分為馬鞍式的八字型大斜撐為通京橋拱結(jié)構(gòu)的主要受力部分。第Ⅲ部分是在伸臂梁的基礎(chǔ)上做梁上立柱、坡面縱梁與橋面板。與中國傳統(tǒng)木拱橋結(jié)構(gòu)系統(tǒng)之間相互限制且缺一不可的狀態(tài)，通京橋的第Ⅰ部分和第Ⅱ部分不僅可以單獨工作，還能共同協(xié)作。第Ⅲ部分與第Ⅰ部分相連，并且通過立柱支撐著兩邊的坡面縱梁，這樣便可以減緩坡面的傾斜ADDINNE.Ref.{4CB02176-1E8C-4ED3-9308-9598A364C482}[34]。馬鞍式伸臂木梁拱橋的三個部分之間通過榫卯連接共同構(gòu)成結(jié)構(gòu)的整體。通京橋全橋長39.70m，總體布置如下圖2-6所示。圖2-6通京橋總體布置圖（單位：cm）Fig.2-6GenerallayoutofTongjingBridge(unit:cm)伸臂疊梁橋是通京橋的第Ⅰ組成部分（如圖2-7），從結(jié)構(gòu)形式上看，可認為是一座簡支木梁橋，第Ⅰ組成部分的凈跨徑為32.26m。橋臺兩端由5排7層圓木疊加支撐，伸臂通過木銷進行透榫連接，如下圖2-8所示。在水平方向上，伸臂根部用多余的木材和卵石限制，頂部用橫向聯(lián)系梁連接，如下圖2-9所示。伸臂梁的底部通過三排不同高度的石柱形成斜坡，橫向枕木放置在每排石柱上方，以支撐伸臂梁，伸臂梁的背面通過橋頭廊室基礎(chǔ)以及上面卵石重力的共同作用，壓成懸臂梁；橋面縱梁連接兩端懸臂梁。橋面縱梁形成一個簡支區(qū)段，兩端部的橫梁連接了橫向的五排縱梁與五排伸臂疊梁ADDINNE.Ref.{D9B6F3F7-9F83-451B-AF5A-E5247181615F}[35]。圖2-7通京橋的第Ⅰ組成部分Fig.2-7TheⅠcomponentofTongjingBridge圖2-8木銷透榫連接圖2-9橫向聯(lián)系梁Fig.2-8WoodpinthroughmortiseconnectionFig.2-9Transverseconnectionbeam第Ⅱ組成部分為一個吊桿拱體系，如下圖2-10所示，三根小斜撐位于兩側(cè)橋臺，底部為L形，支撐在橋臺的垂直臺階口上，而另一邊的頭部支撐著圓木橫梁。圓木下部壓在兩排八字大斜撐上，上部被第一部分的伸臂梁壓著，以限制木橫梁的豎向位移，大小斜撐斜穿通過大梁。大斜撐通過透榫與大梁連接，如下圖2-11所示，大斜撐頂部用透榫連接固定在大梁上，然后將縱向壓梁放置在梁上，在大梁與大斜撐連接處的梁上鋪設(shè)橫向短壓梁，吊桿分別從橫向壓梁兩端伸出，吊桿通過透榫與橫向壓梁連接。吊桿端部用木銷通過穿榫固定在橫向壓梁上，吊桿下部預(yù)制成凸方木，凸方木穿過第一組成部分的伸臂梁頂部橫梁和橫梁底部墊梁。同樣用木銷進行透榫連接，固定于吊桿底部，如下圖2-12所示。四根吊桿的頂部直接穿過大梁和壓梁，底部與橫梁連接并相互貫通，吊桿的頂部和底部通過木銷固定在壓梁和底部橫梁上，這就構(gòu)成了一個中承式吊桿拱體系結(jié)構(gòu)，此為通京橋的第Ⅱ組成部分，凈跨徑是27.80m。圖2-10通京橋的第Ⅱ組成部分Fig.2-10TheⅡcomponentofTongjingBridge圖2-11斜撐與大梁榫接圖2-12L吊桿底部榫接Fig.2-11ButtjointofdiagonalbraceandgirderFig.2-12Bottomtenonofsuspender道橋系則是通京橋的第Ⅲ組成部分，兩邊伸臂梁上各有5排2列梁上的圓形立柱，立柱端頭支撐著坡面縱梁，坡面縱梁的根部預(yù)制成L型放置在橋臺上，頂部則與第Ⅰ組成部分的縱梁懸臂端進行半透榫連接，坡面縱梁和橋面縱梁上鋪裝木板，便形成了通京橋的第Ⅲ組成部分如圖2-13所示。圖2-13通京橋第Ⅲ組成部分Fig.2-13TongJingbridge--PartⅢ通京橋各構(gòu)件規(guī)格通京橋全橋使用圓木和方木建造，構(gòu)件間的連接采用榫卯方式。其各個部分的主要構(gòu)件的實測尺寸如下表2-3~2-5所示：表2-3第一部分主要構(gòu)件截面尺寸表（單位：cm）Tab2-3Thefirstpartofthemaincomponentsectionsizetable（Unit：cm）組成部分編號名稱規(guī)格1#2#3#4#5#6#均值取整Ⅰ部分伸臂梁（最下層）圓木28.0228.1327.6828.1627.9828.1328.0228伸臂梁（2～7層）26.1726.3425.8924.3725.6226.1726.042625.8926.1327.2527.1326.1725.33橋面縱梁方木23.5223.6224.1022.0623.1422.0122.962321.0122.3724.0524.3722.0523.18主橫梁b15.1714.9814.2414.9715.0615.4214.9715h20.1721.1520.3820.6920.1122.3720.8121橋廊立柱圓23.0823.0623.1722.8623.2223.2023.1123木22.2522.2322.3422.0423.3123.00橋廊梁架（橫向）方15.3015.3015.6115.6115.3915.3915.1315木14.5514.5515.0815.0814.8414.84橋廊梁架連接柱（縱向）方22.2522.2322.3422.0423.4923.1723.0223木23.4023.8423.4023.3823.4923.17橋廊梁架頂部連接梁（縱向）圓14.8414.8415.1415.6115.3914.9315．0115木14.5514.5515.0815.0815.2914.84橋廊梁架檀枋圓20.1620.1519.7719.6820.5420.3420.0220木18.9120.0919.1619.7120.5121.16橋廊梁架檀條方15.2915.2914.6815.6114.9314.4815.0415木14.9914.9914.6215.5315.2714.84注：圓木測的是直徑，方木測的為構(gòu)件截面寬度B和高度h（單位：cm）表2-4第二部分主要構(gòu)件截面尺寸表（單位：cm）Tab2-4Thesecondpartofthemaincomponentsectionsizetable（Unit：cm）組成部分編號名稱規(guī)格1#2#3#4#5#6#均值取整Ⅱ部分大斜撐圓木31.0030.8730.2530.1529.8830.1330.223030.0530.0429.8730.0230.0330.12大梁b23.0523.0123.2223.1723.1323.0123.0923h37.8537.6638.0638.1238.1438.0537.9838壓梁b20.0320.2219.3519.4719.8720.3419.8820h25.1424.6726.0525.1425.1725.0125.1925吊桿b15.0214.9915.0714.9815.0315.0215.0215h18.0318.1017.8918.0218.1318.2418.0718注：圓木測的是直徑，方木測的為構(gòu)件截面寬度B和高度h（單位：cm）表2-5第三部分主要構(gòu)件截面尺寸表（單位：cm）Tab2-5Thethirdpartofthemaincomponentsectionsizetable（Unit：cm）組成部分編號名稱規(guī)格1#2#3#4#5#6#均值取整Ⅲ部分立柱圓木20.0320.1520.3720.2220.3720.4520.242021.3720.2620.3319.7719.8619.67坡面縱梁圓木28.0228.1328.1527.9928.0328.0128.082828.0128.3228.2528.0128.0028.03木橫梁圓木20.3320.2720.0119.8819.7519.