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橋，在傳統(tǒng)中國(guó)，是一種飽含“情”與“志”的標(biāo)志物。一方面，在鄉(xiāng)村造橋是一種功德或是紀(jì)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(gè)畫境的入口和起點(diǎn)。不只是物本身，橋是一個(gè)可以入畫的藝術(shù)形象，造橋是一個(gè)福祉于民的社會(huì)事件。

項(xiàng)目的場(chǎng)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(yíng)造。

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(dá)，壓彎才是對(duì)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(shí)間推移，會(huì)逐漸產(chǎn)生回彈力，這是一種天然的預(yù)應(yīng)力。

▲ 畫意

如何實(shí)現(xiàn)一個(gè)跨度為10米的橋梁，簡(jiǎn)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(duì)兩棵樹，若要做成橋基礎(chǔ)無疑會(huì)破壞樹根，為了避免影響樹，選擇了懸臂梁結(jié)構(gòu)。

德國(guó)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€(gè)受到均布荷載下的懸臂梁，可以將其復(fù)雜的應(yīng)力簡(jiǎn)化為圖中的軌跡線，即當(dāng)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(dá)到了結(jié)構(gòu)的最大效率。這也是后來工程師對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)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(duì)比庫爾曼的原圖我們發(fā)現(xiàn)，真實(shí)的合理主應(yīng)力線其實(shí)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(dāng)中，彎曲的成本較高，只能簡(jiǎn)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(shì)。

▲ 模型

通過對(duì)竹橋建模和結(jié)構(gòu)計(jì)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

▲ 內(nèi)力恒載軸力

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(diǎn)。竹結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)是核心技術(shù)問題。通過鋼片加強(qiáng)以及竹筒中用混凝土灌漿來加強(qiáng)節(jié)點(diǎn)，另外增加不銹鋼抱箍解決了竹子日久開裂強(qiáng)度下降的問題。