中國古代木拱橋的結構和受力特點是什麼?

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在中國傳統建築十五講中看到中國古代木拱橋造型為拱,結構為梁。不甚明了,請專家幫忙解答,十分感謝!


哇被知乎收錄在知乎圓桌了,開心。

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知道自己幾斤幾兩,沒多少乾貨就被曝光在大神眼前,真的不勝惶恐。。。一個建築學渣瑟瑟發抖。

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驚聞前幾天的颱風莫蘭迪衝垮了數座福建和浙江的木拱廊橋,真的很痛心

這是去年5月我製作的廊橋建造次序動畫。可能有邏輯上不對的地方,歡迎大家討論。

視頻封面The construction sequence of building a Chinese traditional corridor bridge—在線播放—優酷網,視頻高清在線觀看視頻

看了視頻,你大概就知道為何"造型為拱,結構為梁"了吧?

這是同學做的結構模型(結構和視頻有一點點不同)

我們常說的「拱」一般用塊狀石材做成,這是因為石材抗壓性能好所決定的。拱券受力圖到處都有,這裡就不贅述

而木材的特點是:順紋的抗拉強度最好,其次是抗彎性、以及順紋的抗壓性,且其跨度較長

福建木拱橋做成了雙重拱結構相互絞接以增加穩定性,同時使得木材抗拉,抗壓,抗彎,以及跨度長的四個特點得以應用。於是形式便變成如此了。

視頻中榫卯方式,尺寸,木結構數量都是實地測繪得到的,當時我們年級福建三四個縣鎮走訪了十餘座木拱廊橋(有好幾座還在深山裡,比如楊梅洲橋,就得徒步十二三公里來回),我們小組負責測繪了其中大大小小共四座。視頻中的橋如果沒記錯的話應該是按壽寧縣的鸞峰橋建的模。是福建典型的"三節拱,五節苗"形式的木拱廊橋做法

我們組的測繪圖紙(學藝不精,純粹拋磚引玉分享一下):

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補充一下:

張擇端版本的清明上河圖:作為「畫眼」的虹橋,就是「三節拱、四節苗」的做法。

有趣的是,除了第一幅宋代的張本人作的清明上河圖外,其餘十餘個版本中虹橋均變成了石拱橋

第一幅畫中的木拱橋結構究竟如何也成謎,看過有一部紀錄片就是一群老外來中國試著搭建木拱橋。

說到國外的木結構廊橋,我想大家應該很多人都知道瑞士盧塞恩的水塔花橋(Kapel Brücke)。

但或許不是所有人都注意到其中有一節(也僅有一節)也是木拱結構。

(不好意思過曝了,清晰的照片暫時不在手邊)
但明顯,這種木拱結構就是強行用木結構模仿石拱的受力,顯然沒有中國古代木拱橋精妙地展示了木材料的各種性質。同時這種做法也顯然加大製作的難度(好幾根長木要一齊煅燒到同樣的彎度,然後再釘在一起),或許也是因此,這個拱只在兩座長橋(每座兩百米左右)中僅出現了一對。

——側面更顯示出中國古木拱橋構造的精妙。

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抖完機靈,上一份乾貨!

這份分析資料圖文並茂,應該能解題主之惑。感興趣的話建議點進去拜讀,我就單純分享一下,不搬運了。

福建老橋之十六:木拱廊橋的七種類型

福建老橋之十七:閩東壽寧木拱廊橋

可惜前幾天的福建颱風衝垮了很多座古橋啊。當時這些市裡的廊橋是被當做公共空間使用的,氣氛非常好,不僅在結構學上是瑰寶,在建築學上也很有價值。現在沖毀不禁有些唏噓。

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收藏數比點贊數還要多10+個,這還是我第一次遇到。鄙視一下只收藏不點贊的,謝謝你們為知乎帶來的良好環境。


從整個世界範圍來看,木製拱橋並不算常見。當今中國也並沒有保留下明代以前的大型木製拱橋。木料本就容易腐朽,建於河流之上的橋樑受濕氣影響重,顯然更加不利於長期存留。

木料本身的材料特性決定木製橋樑建成梁橋遠遠比建成拱橋方便得多。中國石拱橋發展很早,至遲漢代就有出現,但是同期的木製橋樑則仍然以梁橋為主。其中不乏巨型工程,如秦修建的中渭橋,漢朝修建的東西渭橋都是木樑結構。

渭橋遺址

比較典型的中國木拱橋出現在北宋仁宗時期,出現地為當時的青州。木拱橋的發展主要是為了應對梁橋跨高不足,水中有柱導致容易被洪水。《澠水燕談錄》記載:「青州城四面皆山,中貫洋水限為二城,先時跨水植柱為橋,每至六七月間,山水暴漲,水與柱斗,率常壞橋,州以為患……」

解決這個問題是明道年間(1032-1033年)青州的地方長官。他「壘巨石固其岸,取大木數十相貫,架為飛橋,無柱……」青州木拱橋修成後至少五十多年橋沒有損壞。這種新的木拱橋出現後發展很快,臨近的宿州也採取了這種方式修建了跨越汴河的橋樑。首都汴梁緊隨其後,木拱橋也隨之出現。

北宋木拱橋已經沒有實物留存,現今對它們的了解最主要的證據來自名畫《清明上河圖》中對跨越汴河的虹橋的繪製。

中國古代木拱橋的主要特點是採用編木拱。由橋樑兩側的縱向拱架系統相互穿插和若干橫向橫木聯結。這種編木拱不需要將木料彎曲成型,架設相對簡單,受力結構也不複雜。

北宋的木拱橋實際上是採取了所謂虹梁結構。簡單地說,這座橋相當於把一般木樑橋平鋪的梁架做成拱的形狀。具體來說,虹橋先由三根長圓木縱梁河兩根木橫樑連成八字形拱架,然後再由四根稍短原木和三根橫樑組成四折邊形。每根拱骨擱在另一組拱骨中間的橫木上。連接處以棕繩或鐵件箍扎。從實際效果看,虹橋和青州拱橋一樣相當結實,維繫八九十年不成問題。

不過這種木拱橋持續時間很短,宋朝末年已經失傳,之後北方地區也沒有類似的嘗試。目前中國存世木拱橋主要集中在浙南閩北的一些縣市。閩浙木拱橋的結構和虹橋有相似之處,但是也不盡相同,和虹橋的工藝是否存在繼承關係存疑。

圖片來源:曹春平 《閩浙木拱橋》 中國古城 2009年5期

與虹橋相比,閩浙木拱橋的第二拱架系統從四折變為五折,中央拱骨水平。第一第二系統之間塞小木料增加穩定性。拱架結構整體看上去是一個八字形,橋面坡度平緩利於車行。而拱架木料之間則基本採用榫卯結構相聯結,比起虹橋的箍扎,是個顯著的進步。

同時閩浙木拱橋普遍修成廊橋式。橋上的廊屋不僅可以給行人提供方便,也能增加橋樑重量,提高穩定性。對潮氣腐蝕橋樑的問題起一定程度的緩和作用


沒看過這本書。
但是從「中國古代木拱橋造型為拱,結構為梁。」

這句話的意思是,主要承重體系是梁,而拱形只是外形而已。

梁的受力特點是要受彎,拱的受力特點是要受壓與彎共同作用。

你可以理解為梁是受力主體,拱形只是裝修。

現在也有很多這種形式的橋,用鋼筋混凝土做梁橋,然後搞上拱橋的造型。


沒看過那本書,對古代木拱橋也沒有研究過。但是對南方的一些古建築包括民居和風雨橋等做過一些測繪,風雨橋雖不是拱形的,但其受力結構我認為和拱形橋差不多,樑柱為主要支撐結構,梁主要受彎矩,柱子受壓。

這是當時在三江測量地坪橋拍的照片。

這是當時在三江測量地坪橋拍的照片。

這是當時在三江測量地坪橋拍的照片。

這是岜團橋的

這是岜團橋的

這是岜團橋的因為木材的特性,所以很難做到磚拱結構的受力體系。像福建土樓那樣的平面上都無法單純用木材來完成一座圓形的建築,何況是剖面上的受力結構。


答案中好多都沒有說到點子上,汴水虹橋其本質是貫木拱結構,也叫互承結構(reciprocal frame structure)。等我這兩天有時間來答一波吧。


中國木拱橋是編木拱結構,單根木樑是受彎的,構件受彎,結構整體是拱形,整體是拱結構,以受壓為主。感興趣可以搜索閩浙木拱廊橋,汴水虹橋,看看編木拱結構示意,也可以聯繫我哈


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