木桁架文物古橋修繕工程關(guān)鍵設(shè)計技術(shù)

王騰

隨著時間的推移，許多古老的木橋逐漸破損，失去了原有的功能，而這些橋梁代表著歷史、文化和藝術(shù)，具有極高的歷史和文化價值。因此，對木桁架文物古橋進行修繕和保護顯得尤為重要。本文通過對木桁架文物古橋修繕工程關(guān)鍵設(shè)計技術(shù)的研究，提高修繕質(zhì)量和效率，同時保護和傳承這些珍貴的文化遺產(chǎn)，為未來的文物修繕工程提供指導(dǎo)和支持。

眾所周知，我國是一個擁有悠久歷史的文明古國，具有非常豐富的歷史文化遺產(chǎn)，但是伴隨著城市化發(fā)展與城鎮(zhèn)交通網(wǎng)絡(luò)的逐步完善，我國已經(jīng)開始重視傳統(tǒng)建筑與古建筑的保護工作，這也是保護歷史文化，將古代文明一直延續(xù)下去。在這其中，古橋是最具歷史的建筑，也是古代河道交通的重要組成部分，承載著很深的文化與藝術(shù)價值。但是根據(jù)目前情況看，古橋的木桁架文物由于經(jīng)歷了多年的風(fēng)吹日曬和雨淋、蟲害，被侵蝕得非常嚴(yán)重，其中的部分結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了老化、變形、松動、開裂等現(xiàn)象，破壞了該建筑的安全性。對此，一定要進行修繕，采用最先進的修繕關(guān)鍵技術(shù)，針對性地進行修繕，并且還要制定保養(yǎng)對策，長期維持古橋木桁架文物的穩(wěn)定性與完整性，將歷史傳承下去。

文物古橋修繕的必要性

保護歷史文化遺產(chǎn)。文物古橋作為人類文明發(fā)展的見證，承載著豐富的歷史記憶和文化價值。修繕古橋可以保護這些歷史文化遺產(chǎn)免遭進一步的損壞和破壞，讓后代子孫了解和感受到古橋的歷史價值，從而傳承和弘揚中華民族優(yōu)秀文化傳統(tǒng)。提升當(dāng)?shù)芈糜螛I(yè)。古橋作為歷史文化遺產(chǎn)的代表，具有很高的吸引力和獨特的觀賞價值。修繕古橋可以提升古橋的整體形象和品質(zhì)，使其更加美觀和吸引人，吸引更多的游客前來參觀和游覽，為當(dāng)?shù)氐穆糜螛I(yè)帶來巨大的經(jīng)濟效益。改善居民生活環(huán)境。古橋往往是當(dāng)?shù)鼐用裆畹闹匾M成部分，修繕古橋可以改善居民的出行條件和生活環(huán)境。古橋修復(fù)完成后，將為居民提供更加便利和安全的交通通道，方便居民的日常出行。同時，修繕古橋還可以提升周邊環(huán)境的整體形象和質(zhì)量，改善居民的居住環(huán)境，提高居民的生活品質(zhì)。傳承傳統(tǒng)文化。古橋作為傳統(tǒng)文化的重要代表，修繕古橋可以讓人們更加深入地了解和體驗傳統(tǒng)文化的魅力。修復(fù)古橋的過程中，可以運用傳統(tǒng)的建筑工藝和技術(shù)，使人們更加直觀地感受到傳統(tǒng)文化的精髓和魅力，這將有助于激發(fā)人們對傳統(tǒng)文化的熱愛和保護，促進傳統(tǒng)文化的傳承和發(fā)展。提升城市形象和文化軟實力。修復(fù)后的古橋?qū)⒊蔀槌鞘械闹匾?，吸引更多的人前來參觀和游覽，有助于提升城市的知名度和美譽度，增強城市的文化軟實力，為城市的發(fā)展和建設(shè)創(chuàng)造良好的條件。

修繕設(shè)計原則

不改變文物原狀的原則。古建筑修繕設(shè)計是一項對歷史文化的尊重和保護工作，也是一項技術(shù)和藝術(shù)的結(jié)合。在進行古建筑修繕設(shè)計時，要遵循一些基本原則，以確保修繕工作既滿足文物的保護需求，又不破壞文物的歷史、藝術(shù)和科學(xué)價值。在進行修繕工作時，應(yīng)盡可能地保留文物的原狀，不得改變或損壞文物原有的歷史、藝術(shù)和科學(xué)價值，無論是外觀、結(jié)構(gòu)還是內(nèi)部細(xì)節(jié)，都應(yīng)保持原貌，不能進行主觀的改變或裝飾。

保存原來的形制。這是歷史和文化價值的體現(xiàn)，因此，在修繕設(shè)計中要盡可能地保存原來的形制，這包括建筑的風(fēng)格、結(jié)構(gòu)、材料以及裝飾等，如果一座古建筑是木質(zhì)結(jié)構(gòu)，那么在修繕時應(yīng)該使用相同的木材和工藝，以保持其原有的形制。

遵循“可逆性”原則?！翱赡嫘浴痹瓌t是指在古建筑修繕設(shè)計中，所采用的所有措施都應(yīng)該是可以逆轉(zhuǎn)的，以便在未來對文物進行再次修繕時能夠去除。這意味著不能使用永久性的材料或工藝，以免在未來無法進行再次修繕。此外，古建筑修繕設(shè)計還需要遵循一些其他原則，如：要確保修繕后的古建筑具有與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)的外觀和風(fēng)格；要考慮到文物的使用功能，確保修繕后的古建筑能夠滿足現(xiàn)代使用需求；要注重文物的安全性，采取必要的措施確保文物的穩(wěn)固和安全。只有通過這樣的方式，才能讓這些珍貴的文化遺產(chǎn)得以傳承和發(fā)揚光大。

加固設(shè)計總體思路

保護歷史文化遺產(chǎn)。要充分認(rèn)識到木桁架文物古橋的歷史和文化價值，以及其對當(dāng)?shù)厣鐣徒?jīng)濟發(fā)展的重要性。修繕加固工程應(yīng)遵循不改變文物原狀的原則，盡可能地保留和恢復(fù)其原有的結(jié)構(gòu)和特征，保護其中蘊藏的含義。結(jié)構(gòu)安全性評估。對古橋的結(jié)構(gòu)安全性進行評估是修繕加固工程的第一步，這包括對橋梁的主體結(jié)構(gòu)、橋面鋪裝、排水系統(tǒng)、欄桿等各個組成部分進行細(xì)致的檢查和測試，以確定其當(dāng)前的承載能力和健康狀況。制定加固方案。根據(jù)評估結(jié)果，制定具體的加固方案，這包括加強橋梁的主體結(jié)構(gòu)、修復(fù)或替換損壞的構(gòu)件、增強橋梁的防洪能力等。對于修繕方案的制定也應(yīng)充分考慮古橋的原有結(jié)構(gòu)和特征，保證修繕后的橋梁與原有橋梁在風(fēng)格和功能上的一致性。實施加固工程。在制定好加固方案后，應(yīng)選擇具有相關(guān)資質(zhì)和經(jīng)驗的施工隊伍進行實施。施工過程中，要嚴(yán)格遵守相關(guān)法律法規(guī)和施工規(guī)范，提高工程質(zhì)量和安全，還要采取必要的監(jiān)測措施，及時發(fā)現(xiàn)和處理可能會出現(xiàn)的問題，減少隱藏的安全隱患。保護措施。加固工程完成后，應(yīng)采取必要的保護措施，防止古橋再次受到損壞。這包括定期檢查和維修、限制車輛通行、設(shè)置防護欄等，然后再加強公眾教育，提高公眾對古橋保護的認(rèn)識和意識。長期維護計劃。這包括定期檢查、保養(yǎng)、維修等環(huán)節(jié)，以及在必要時進行再次加固或更新?？傊捐旒芪奈锕艠蛐蘅樄こ碳庸淘O(shè)計的總體思路應(yīng)以保護歷史文化遺產(chǎn)為核心，確保結(jié)構(gòu)安全，恢復(fù)原有功能，并采取必要的保護措施和制定長期維護計劃，保障古橋的持久保存和利用。

關(guān)鍵設(shè)計技術(shù)

主動臨時支撐。在中國的歷史長河中，木桁架橋梁作為古代工程的代表，體現(xiàn)了古人智慧和技藝的結(jié)晶。然而，由于時間的侵蝕和自然環(huán)境的影響，許多這樣的古橋都面臨修復(fù)和保護的問題。其中，主動臨時支撐是修繕工程中的一個關(guān)鍵設(shè)計技術(shù)。所謂的主動臨時支撐，是指在修繕過程中，通過工程技術(shù)手段，為古橋提供臨時的支撐，以減輕古橋的結(jié)構(gòu)壓力，確保施工過程中的安全。這種技術(shù)的使用，可以在不破壞古橋原有結(jié)構(gòu)的前提下，對其進行有效的修復(fù)和保護。以浙江某木桁架古橋為例，該橋始建于明代，全長26米，寬5米，離水面高3米，由于年代久遠(yuǎn)，橋梁的部分結(jié)構(gòu)已經(jīng)受損，需要進行修繕，在修繕過程中，工程師采用了主動臨時支撐的技術(shù)，先對古橋進行了全面的結(jié)構(gòu)檢測，了解了其結(jié)構(gòu)特點和受力情況，隨后根據(jù)檢測結(jié)果設(shè)計并安裝了主動臨時支撐系統(tǒng)，這個系統(tǒng)包括支撐桿、固定件和平衡錘等部件，能夠為古橋提供穩(wěn)定的支撐力。另外，在修繕過程中，工程師嚴(yán)格控制施工流程，確保不破壞古橋的原有結(jié)構(gòu)。同時，還使用了現(xiàn)代化的檢測設(shè)備，對古橋的結(jié)構(gòu)狀態(tài)進行實時監(jiān)控，以確保施工安全。除了上述工程案例，還有許多其他的木桁架文物古橋修繕工程中都采用了主動臨時支撐技術(shù)。通過這種技術(shù)，工程師可以在不破壞古橋原有結(jié)構(gòu)的前提下，對其進行有效的修復(fù)和保護，這不僅延長了古橋的使用壽命，也為傳承和發(fā)揚中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化提供了有力的技術(shù)支持。除了主動臨時支撐技術(shù)外，還有許多其他的關(guān)鍵設(shè)計技術(shù)在木桁架文物古橋修繕工程中發(fā)揮著重要的作用，例如，數(shù)字化保護技術(shù)可以通過三維掃描、虛擬現(xiàn)實等技術(shù)手段，對古橋進行全面的數(shù)字化建模和記錄，以便更好地進行保護和傳承；結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測技術(shù)可以通過實時監(jiān)測古橋的結(jié)構(gòu)狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)并處理可能存在的安全隱患；防腐蝕技術(shù)可以通過對古橋進行防腐蝕處理，延長其使用壽命。這些技術(shù)的應(yīng)用，都為木桁架文物古橋的保護工作提供了重要的技術(shù)支持。在未來，隨著科技的不斷進步和發(fā)展，相信會有更多的先進技術(shù)被應(yīng)用到木桁架文物古橋的修繕和保護工作中，使歷史文化遺產(chǎn)得到更好的保護和傳承。

節(jié)點鐵件連接件更換及加固。在中國的傳統(tǒng)建筑中，木桁架橋是一種常見的形式，具有獨特的藝術(shù)價值和歷史價值。然而，由于年代久遠(yuǎn)，這些橋梁往往面臨損壞和腐朽的問題。為了保護和修繕這些珍貴的文化遺產(chǎn)，節(jié)點鐵件連接件的更換和加固成了一個關(guān)鍵的設(shè)計技術(shù)。對節(jié)點鐵件連接件要進行深入了解。在木桁架橋中，節(jié)點鐵件連接件起到了將橋梁各部分連接在一起的作用，是橋梁結(jié)構(gòu)的重要組成部分，但由于長時間的風(fēng)吹雨淋和人為因素，這些連接件往往會出現(xiàn)銹蝕和松動的情況，嚴(yán)重影響橋梁的結(jié)構(gòu)安全。因此，在修繕工程中，更換節(jié)點鐵件連接件是一個必要的步驟，對舊的連接件進行拆除、對連接件所連接的木料進行清理和修復(fù)，然后，根據(jù)原始結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求，制造和安裝新的節(jié)點鐵件連接件。在這個過程中，必須注意保證新連接件的材質(zhì)、尺寸和形狀與原始連接件一致，這樣才能確保橋梁的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。另外，還需要進行加固處理，對于一些存在損傷和腐朽的木料，需要進行更換或者加固處理，以此來增強橋梁的結(jié)構(gòu)強度。同時，對于一些連接部位存在松動的橋梁，也需要進行加固處理，防止在自然災(zāi)害或者其他外力作用下發(fā)生坍塌事故。在具體的工程案例中，曾經(jīng)對一座具有上百年歷史的木桁架橋進行了修繕，在工程中更換了所有的節(jié)點鐵件連接件，并對橋梁的各個部位進行了加固處理，通過采用傳統(tǒng)的工藝和現(xiàn)代的技術(shù)手段，成功恢復(fù)了橋梁的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和外觀美觀度，同時也提高了橋梁的耐久性和安全性。

增設(shè)永久附加斜支撐結(jié)構(gòu)

永久附加斜支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計。在主橋跨兩端分別增設(shè)永久附加斜支撐結(jié)構(gòu)，減小主橋跨結(jié)構(gòu)體系計算跨徑，這種設(shè)計可以改善木結(jié)構(gòu)三角桁架主要控制截面位置的原內(nèi)力分布和變形情況。具體來說，這種設(shè)計是通過分階段受力特點來設(shè)計的，與兩榀并列的木結(jié)構(gòu)三角桁架共同承受二期荷載，也就是橋面板及活載。

鋼構(gòu)件長效防腐體系設(shè)計。對于木桁架文物古橋的修繕工程，關(guān)鍵設(shè)計技術(shù)之一是鋼構(gòu)件長效防腐體系的設(shè)計。鋼構(gòu)件在古橋的結(jié)構(gòu)中起著重要的支撐和連接作用，因此，其防腐設(shè)計對于古橋的整體穩(wěn)定性和使用壽命至關(guān)重要。鋼材選擇方面：優(yōu)選耐腐蝕性能強的鋼材，如不銹鋼、高強度耐候鋼等，這些鋼材能夠抵抗多種腐蝕介質(zhì)，如氧化、硫化、氯離子侵蝕等，從而在一定程度上延緩腐蝕的發(fā)生。表面處理方面：對鋼構(gòu)件表面進行預(yù)處理，包括除銹、除焊渣、去油脂等，以提高防腐涂層的附著力。常用的表面處理方法包括噴砂、機械拋光、酸洗等。再者是防腐涂層設(shè)計。根據(jù)古橋所處的環(huán)境和腐蝕介質(zhì)類型，選擇合適的防腐涂層材料，如，環(huán)氧樹脂涂料、聚氨酯涂料、丙烯酸樹脂涂料等。在設(shè)計防腐涂層時，要充分考慮涂層的耐磨性、抗沖擊性、抗剝離性等性能。然后是定期維護。制定定期維護計劃，對鋼構(gòu)件進行定期檢查和維修，發(fā)現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象時，及時采取措施進行修復(fù)和補救，并且對維護過程中發(fā)現(xiàn)的問題也要進行總結(jié)和分析，進一步優(yōu)化防腐設(shè)計方案。最后是陰極保護。對于一些易發(fā)生嚴(yán)重腐蝕的部位，可考慮采用陰極保護技術(shù)。通過施加外加電流，使鋼構(gòu)件成為陰極，從而降低腐蝕速率。陰極保護技術(shù)還可用于橋梁的墩臺、支座等部位。

通過對古橋結(jié)構(gòu)的細(xì)致分析，掌握了其獨特的構(gòu)造特點和受力模式。針對木桁架古橋的特殊性，采用了許多傳統(tǒng)工藝和現(xiàn)代技術(shù)相結(jié)合的方法，旨在保護和傳承這份珍貴的文化遺產(chǎn)。研究中，著重考慮了材料的選用、結(jié)構(gòu)的加固等方面，隨后進行了實驗驗證和模擬分析，最終形成了一套完整的修繕方案。同時意識到對于這類文物的修繕，需要更多的跨學(xué)科合作，以實現(xiàn)真正的保護和傳承，為保護我國的歷史文化遺產(chǎn)做出貢獻。

（作者單位：山西藍(lán)勝古建筑設(shè)計有限公司）