黔南高原橋梁現(xiàn)狀調(diào)查分析

韓海婭，許貴滿

（黔南民族職業(yè)技術(shù)學(xué)院，貴州 都勻558000）

0 引言

人類為了跨越峽谷、河流等自然障礙得以方便出行和外界進(jìn)行文化溝通交流,修建了重要的交通基礎(chǔ)設(shè)施——橋梁，它是人類社會(huì)文明生活中的智慧結(jié)晶之一，其優(yōu)美的形態(tài)和豐富的文化內(nèi)涵給現(xiàn)代城市賦予了神秘色彩[1]。 中國數(shù)千年的橋梁發(fā)展史中，人們根據(jù)所處的不同地形和自然條件，就地取材，用土、木、石、鐵等各種建筑材料，建造了大量的不同結(jié)構(gòu)類型、構(gòu)造新穎的橋梁[2]。

處于貴州省中南部的黔南州， 南邊與廣西丘陵地帶、西北方向與云貴高原地帶，形成西北方向地勢(shì)高、東南方向地勢(shì)低的斜坡。 黔南州境內(nèi)山高水急，河流眾多，早在元明時(shí)期，人們?yōu)榱朔奖愠鲂?，在高原山區(qū)中修建了不同結(jié)構(gòu)類型的橋梁。 由于本地自然地理?xiàng)l件、 社會(huì)文化因素及歷史發(fā)展?fàn)顩r等原因，決定了橋梁的建造技術(shù)、文化內(nèi)涵及結(jié)構(gòu)均擁有獨(dú)有的特點(diǎn)。

在黔南州這樣特定的自然環(huán)境和地理位置上， 橋梁是特殊的少數(shù)民族風(fēng)情和特定的歷史文化有機(jī)結(jié)合的產(chǎn)物， 挖掘其中的應(yīng)用價(jià)值和社會(huì)價(jià)值，利于增強(qiáng)社會(huì)對(duì)日益減少的高橋的關(guān)注，加大民族地區(qū)高原橋城的名片宣傳。

1 黔南州橋梁現(xiàn)狀

屬于我國三十個(gè)少數(shù)民族自治州之一的黔南，處于以西北方向高、 東南方向地勢(shì)低的斜坡地帶，平均海拔997 m。 黔南州境內(nèi)河流較多，中小河流117 條，河網(wǎng)密度為每平方公里0.2 km，屬于山區(qū)河流，當(dāng)?shù)鼐用裥藿司哂忻褡逦幕厣母鞣N橋梁，造就了貴州高原橋城的美譽(yù)。

1.1 百子橋

黔南州最有名的橋梁——百子橋，該橋梁在清乾隆五十一年（1786 年）建成，橫跨在劍江之上，長140 m，寬12 m，高11.5 m，為七孔石拱橋結(jié)構(gòu)。

1.2 小七孔古橋

小七孔古橋位于黔南西南部的荔波縣，建于清道光15（1835）年，橋長40 m，橋面寬2.2 m，高5.5 m，橋身采用麻石條砌筑成拱形結(jié)構(gòu)，這座古石拱橋是荔波和廣西的重要橋梁，經(jīng)歷了幾百年的洪水沖擊仍然屹立不倒，可見其建筑工藝的精妙。

1.3 都勻斜橋

都勻斜橋也稱“都勻大橋”。 橋梁長144 m，寬14 m，三孔凈跨40 m，它最大的特點(diǎn)就是與劍江河流夾角45°， 是當(dāng)時(shí)全國大中型橋梁中斜度最大的桁架拱橋。 后因城市交通發(fā)展的需要，在兩側(cè)修建了同樣的桁架拱橋加寬橋梁。

2 橋梁分析及其受力特點(diǎn)

根據(jù)對(duì)當(dāng)?shù)貥蛄赫{(diào)研歸納整理，結(jié)合橋梁的形式，分析存在的幾種不同形式的橋梁，各種形式的橋梁具有各自的特點(diǎn)和性能， 適應(yīng)不同的時(shí)代、環(huán)境和氣候條件，在工程結(jié)構(gòu)和力學(xué)方面具有卓越的成就[3]。

2.1 踏步橋

用石塊墊起一個(gè)接一個(gè)略出水面的石蹬，構(gòu)成一種簡陋的“跳墩子”，稱為踏步橋，這種橋雖然達(dá)到了跨越河流的目的，但是沒有具備橋的架空飛越的本質(zhì)，是一種古代橋梁的雛形，目前在劍江河流上仍有踏步橋的存在。

2.2 木橋

木橋既解決跨越小河或溝壑問題，還兼顧了成本、材料來源等因素。 木材是當(dāng)?shù)厣贁?shù)民族最早使用的建橋材料，由于木材本身的特點(diǎn)導(dǎo)致橋的壽命較短，在黔南州現(xiàn)存在的古木橋較少。 木橋結(jié)構(gòu)較為簡單，通常用幾根原木橫跨于小河之上，河道如較寬，便在河中立柱用于支承原木，從力學(xué)角度上來說，便是簡支梁結(jié)構(gòu)（圖1），這種結(jié)構(gòu)簡單且易于建造， 但用圓形截面的原木來承受垂直荷載，抵抗產(chǎn)生的彎矩，對(duì)材料沒有充分利用，導(dǎo)致橋梁跨度不大，隨后便出現(xiàn)了木拱橋，改變了橋梁的結(jié)構(gòu)。拱橋結(jié)構(gòu)的構(gòu)件以受壓為主，充分利用了木材的抗壓能力， 但木材的受潮濕影響的本質(zhì)沒有改變，在吸水膨脹、干枯收縮的作用下，易開裂，使用年限不長，這也是為什么現(xiàn)存木古橋少的主要原因之一。

圖1 簡支梁橋

2.3 石橋

隨著鐵器工具的使用，使石材作為橋梁建設(shè)的材料成為了可能。石材具有加工簡便、建造方便、造價(jià)低廉等優(yōu)點(diǎn)。 橋梁上部結(jié)構(gòu)具有石板、石梁和板梁結(jié)合三種形式，在豎向荷載作用下，石橋內(nèi)部產(chǎn)生內(nèi)力——彎矩以抵抗作用，即石材截面的一側(cè)受壓，一側(cè)受拉。但由于石材抗壓不抗拉的力學(xué)性能，導(dǎo)致石材沒有充分發(fā)揮抗壓能力，反而在受拉作用下斷裂，致使橋跨較短，橋面較窄。

為了滿足跨越更寬河流的要求，人們改善建造石橋的工藝，即出現(xiàn)了石拱橋，其力學(xué)簡圖如圖2所示，這種石拱橋建造技藝精巧，主要體現(xiàn)在拱圈的施工工藝，其建造技藝多數(shù)代代相傳，文獻(xiàn)資料中較少涉及。首先，拱圈的建造有兩種方法，即木拱架和土牛。木拱架的施工方法是按照石拱橋的弧線用木材搭設(shè)滿堂支架， 用于支承修建石拱橋的石塊；土牛的施工方法是利用砂土堆砌成石拱橋的底面弧線，在上面砌筑石拱，待石拱砌筑完成，將砂土挖空形成拱圈的工藝。石拱橋修建的力學(xué)原理是利用石塊自重壓緊形成拱圈，整個(gè)橋梁在后期受載以受壓為主，充分利用了石材抗壓的優(yōu)點(diǎn)，避免了不抗拉的缺點(diǎn)，故在幾百年以后，這種石拱橋仍然非常牢固，有些至今尚能通行汽車。

圖2 拱橋

2.4 鋼筋混凝土橋

隨著水泥、鋼筋等建筑材料的普及，出于節(jié)省投資和加快城市建設(shè)等因素，黔南的鋼筋混凝土橋梁突飛猛進(jìn)，占據(jù)了橋梁建設(shè)的主導(dǎo)地位。 從結(jié)構(gòu)形式上可分為梁橋、拱橋、斜拉橋（圖3）等多種形式，其設(shè)計(jì)均滿足國家設(shè)計(jì)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)要求，施工逐漸采用機(jī)械化，施工方法多元化，如頂推法、轉(zhuǎn)體法、懸拼法等，從而造就了中小跨度的現(xiàn)代化鋼筋混凝土橋梁，更好地服務(wù)本地交通經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。 鋼筋混凝土材料以可模性好、整體性好、耐久性和耐火性好等優(yōu)勢(shì)幾乎壟斷了橋梁建設(shè)，雖然混凝土材料本身還是抗壓不抗拉， 但鋼筋彌補(bǔ)了這一缺憾，幫助混凝土承擔(dān)彎矩產(chǎn)生的拉力，但不可避免會(huì)產(chǎn)生影響耐久性的裂縫，而且隨著橋梁現(xiàn)代建造技術(shù)的發(fā)展， 產(chǎn)生了預(yù)加壓應(yīng)力的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，使得裂縫逐漸減小甚至不出現(xiàn)裂縫，為橋梁建設(shè)開辟了新的道路。

圖3 斜拉橋

2.5 索橋

早期的索橋是以藤索為材料，一般又處于深山中，比較難發(fā)現(xiàn)，其主要利用藤索抗拉能力強(qiáng)的特點(diǎn)，且藤條容易就地取材。隨著鋼材的普及，以鋼索作為索橋的主要承重構(gòu)件， 其結(jié)構(gòu)如圖4 所示，與拱橋結(jié)構(gòu)的線型正好相反， 其構(gòu)件以受拉為主，故要求抗拉強(qiáng)度高，鋼索固定在錨碇上，以結(jié)構(gòu)簡單、建造方便的優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于山區(qū)大跨度橋梁。

圖4 懸索橋

3 結(jié)語

從調(diào)查的文獻(xiàn)及資料來看，當(dāng)?shù)氐臉蛄菏坊驑蛄何幕拈_端是木橋[4]，在殷周時(shí)期，本地木材較為豐富，就地取材，且以構(gòu)建簡易的獨(dú)木橋逐步向復(fù)雜結(jié)構(gòu)的木橋發(fā)展，但是隨后由于本身材料及結(jié)構(gòu)的一些缺陷，導(dǎo)致木橋被洪水、火災(zāi)等自然災(zāi)害破壞后損毀。

明清時(shí)期，隨著與發(fā)達(dá)地區(qū)的文化交流，促進(jìn)了黔南橋梁發(fā)展和繁榮，本地橋梁興起采用石材建橋， 這種石材建設(shè)的橋梁不僅在材質(zhì)上改變了，而且從建橋技術(shù)上也是一種提升，成為改變黔南交通網(wǎng)絡(luò)的重要橋梁形式。

解放后，由于黔南經(jīng)濟(jì)薄弱，水泥、鋼筋材料較為短缺，本地居民仍然以擁有成熟的石拱橋技術(shù)修建橋梁，又再現(xiàn)了建造石拱橋的新高潮。 隨著現(xiàn)代橋梁技術(shù)的發(fā)展，鋼筋混凝土以強(qiáng)度高、整體性好、剛度大等優(yōu)點(diǎn)逐步代替了石材，黔南石拱橋的修建逐步下滑，尤其是進(jìn)入21 世紀(jì)以來，黔南州經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，交通流量日益增大，鋼筋混凝土修建橋梁的技術(shù)突飛猛進(jìn)。

有些橋梁在歷史的歲月中已經(jīng)逐漸消失，有些橋梁在興起并蓬勃發(fā)展，橋梁的結(jié)構(gòu)形式也在逐漸增多，其中不乏一些混合的結(jié)構(gòu)形式，但整體上趨于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)橋梁。這些橋梁代表了少數(shù)民族地區(qū)在不同自然環(huán)境條件、不同社會(huì)文化、不同歷史條件下的橋梁發(fā)展。 尤其是石拱橋，更是歷史文化的鑒證。