如今年过半百的人,记忆中一定有乘坐绿皮火车旅行的经历。漫长的旅途,列车穿山越岭,单调的轮轨噪音让人昏昏欲睡。窗外的景色,开阔时是田野,狭窄时是石墙土墙,还有那些列车经过不停的小车站,都没有在脑海中留下特别的痕迹。
但桁架桥不同——
火车在经过跨江跨河的大桥之前,视野突然开阔明亮。首先是一大片河滩,接着,一根根竖杆斜杆既快又近,突然闯入视线,令人精神一振——这就是火车驶入桁架桥了。
曾经有人将桁架桥作为一种桥型,这种提法在上个世纪初期的桥梁工程书籍中并不少见。实际上,桁架桥不是一种桥型,只是一种构件的组合形式。midas管桁架是如何设计的桁架由一维受力构件,即拉压杆连接构成,它的基本单元是三角形。三角形经由不同的组合叠加,形成一个稳定的结构形式,可以是桁架梁,传递弯矩和剪力;也可以是桁架拱,传递压力和弯矩。
通常说的“桁架桥”,其实可以更准确些,说成“桁架梁桥”“桁架拱桥”“桁架梁斜拉桥”“桁架梁悬索桥”。
根据美国1976年的统计,有历史影响的桁架形式,超过30种!
在桁架桥的形成和演化前期,可以算是根据技艺和经验设计桥梁的年代。这期间,桥梁建造的方法经由工匠们自己总结、师徒相传。工匠们根据跨越需要和能够获取的材料,创造了各种几何构造形式的桁架。
桁架的发展,从最初的三角形,衍生出不同的组合、不同的构成,再回归简单三角形,也经历了一个“适者生存”的过程。那些经受了时间考验,由实践证明既能安全有效传力、又节省材料,同时通过了19世纪末成熟的结构设计理论验证的形式,才留存下来。
因此,穿越到19世纪,对桁架的发展历程做一番回顾,看看那30多种桁架的几何构成如何产生、如何变化、如何淘汰,是一件很有趣的事。桁架的演变过程,既是结构工程史中的一章,又是工程方法进化的一环,更是桥梁发展的一段历程。