小竹橋何以撐得起大卡車？
12月12日，湖南省耒陽市導子鄉上潯村，橫跨潯江河的一座現代竹結構橋梁引起了土木建筑專家和媒體的廣泛關注。隨著一臺總重8.6噸的卡車安全駛過橋面，湖南大學土木工程學院院長、長江學者特聘教授、美國南加州大學終身教授肖巖宣布，“竹結構橋梁在車輛荷載作用下，主跨變形不到4毫米，完全符合現行橋梁規范的要求”，竹橋整橋荷載試驗宣告成功，可以正式通車投入使用。
為什么這座竹橋能夠承受8.6噸重的卡車？與鋼結構橋梁和混凝土結構橋梁相比，竹結構橋有什么特點？它的應用前景如何呢？記者電話采訪了這座橋梁的湖南大學現代竹結構課題組負責人肖巖教授和課題組成員單波博士。
現代竹橋
中國人用竹子來制造家具、日用品的歷史已經有幾千年，也使用原竹建造過便橋。然而，人類依據現代結構理論和試驗方法采用竹子來建造能承重8噸卡車的橋梁還是**次。這座已建成的竹結構橋梁橋面寬3.4米，跨度達到10米，采用預制混凝土板作為橋面板，并設有欄桿。從外觀上看，竹結構橋梁與普通的鋼筋混凝土橋梁沒有顯著差別，但從橋底觀察，就可發現其中奧秘，用于承重的9根大梁全部是竹材梁，竹梁之間的橫隔板也是竹材，全部采用螺栓連接。
專家解疑:
以竹建橋為了啥？
肖巖教授曾經在美國做過幾個比較大的現代木結構研究項目。美國木結構用量很大，占每年建筑面積的30%%，主要用于建造低層別墅和三、四層高的公寓、辦公樓和大型商業中心等。2001年，肖巖成為湖南大學長江學者特聘教授。在中國，由于木材資源的匱乏，木結構建筑極少，我國的現代木結構研究開展很少。在我國南方，特別是湖南，竹資源很豐富，并且竹加工工業也具有一定規模，但竹產品技術含量不高，經濟效益很低，沒有作為主要的結構材料應用于建筑領域。竹材與木材同為有機材料，力學性能相似，經過調研和初步試驗，他確立了“以竹代木”的基本設計思路?！罢麄€中南地區的竹資源都比較豐富，如果能以竹子為材料做一些事，對地方經濟、對新農村建設都有好處?！毙r說。
今年年底，課題組建成了世界上**座小型的竹結構人行天橋并投入使用。媒體報道以后，湖南省耒陽市農村綜合開發辦聯系到他，希望用竹結構改建一個跨小河的鄉村橋梁。
潯江河上原有的那座石頭橋有50多年的歷史，石頭橋只有1.5米寬，橋面主要由兩塊大石頭搭建起來，橋面較窄，橋上又沒有護欄，村民特別是老人、小孩過橋時很不安，也不能通車。而現在新建的這座橋梁，可以通過拖拉機、收割機等車輛。
細竹緣何有如此巨大的承受力？
細長的竹子何以擁有如此巨大的承載能力？其實這是將竹子經過一些現代技術制成膠合竹板，然后采用連接技術將短板支持長梁，再根據需要，與其他高性能材料復合等方式綜合實現的。
肖巖說，這座現代竹橋是基于現代結構設計理論、現代加工技術、現代力學、現代實驗學、現代工業化生產程序來開發出的現代竹結構，一定要強調“現代”兩個字，以區別于以往的采用原竹材的其他竹結構。
由于竹橋采用了竹膠合技術，沒有用原竹，所以表面上看不到竹子。肖巖介紹說，原始的竹子狀態里面是空心的圓筒狀，材料性能差異大，比較難加工，要找到同樣的竹子也不容易，材料利用率低。另外，原竹不容易連接，構件的尺寸受竹子長度的限制，不太可能作為主要的結構材料大規模使用。于是課題組以膠合竹為原材料發展了一種新技術，即先把竹子劈成片，再壓制成型，并按設計做成所需的結構構件。這樣制造的構件看起來不像竹子，更像木材構件。
那么這座現代竹橋**能承重多少？肖巖說，這座竹橋是根據使用方提出的跨度10米，需要通行8噸卡車的要求設計的。設計時，要根據現有橋梁規范，加上一定的安全儲備，通過結構試驗把最不利的荷載加上去，看結構破壞時真正荷載是多少。所以，盡管通行荷載是8噸，但設計時是按照16噸荷載設計的，也就是說，即便是通行載重為16噸的卡車，竹橋的變形依然符合現行橋梁規范的要求，**變形控制在橋面跨度的六百分之一以內。
另外，現代竹橋由9根竹梁承重，而課題組預先做了兩根相同結構的大梁，并對它們進行實驗，測得每一根梁的破壞荷載是8—10噸。所以，9根梁的竹橋，理想狀態下要幾十噸的荷載才能壓壞。
此外，為了提高承載力、減小變形，竹梁中還將竹材與碳纖維增強塑料復合。
小竹橋壽命幾何？
“壽命是非常關鍵的問題，但我們沒有一個準確的答復，一些報道說20年是不太準確的。我們還在做進一步的科學研究，包括對結構進行長期觀測，并采用加速氣候試驗和橋梁的疲勞實驗來研究竹橋的實際工作年限。只有在對試驗提供的數據進行分析的基礎上，才能給出準確的使用年限。不過，在正常使用條件下使用20年，我們還是有這個自信的?！毙r教授課題組的單波博士說。
竹結構人行橋已經投入使用一年多時間了，還沒有出現需要做結構維修的的跡象。由于在預先設計時就考慮了安裝和拆裝的便捷性問題，維修時可以單獨拆卸下某個構件，再安裝上新構件。即便9個大梁中有某個梁出現了問題，也可以單獨更換。
但是對于老化問題，單波認為在加速氣候實驗結果出來以前，沒有辦法準確預測。
竹橋的優勢在哪里？
相比于鋼結構、混凝土結構的橋，竹橋的優勢在哪里？
肖巖說，首先從“比強度”（強度除以自重的比值）看，竹結構或木結構的比值都遠高于鋼和混凝土結構。雖然鋼的強度比竹子高，但是承受相同荷載時，需要竹材的重量小于鋼材的重量。所以，竹材的優勢在于可以用較小的體積做較大承載力的東西。此外，竹結構輕便，使得施工更加便利，施工時也無需搭重型設備。這座竹橋的現場施工很快，大大快于混凝土橋的工期。8名工人使用工廠預先加工好的竹構件，在沒有使用重型建筑設備的情況下，僅用了不到10天的時間就把這座橋的主體結構架設了起來。這給當地村民留下了極為深刻的印象。
混凝土和鋼是傳統的結構材料，但不是環境友好型材料。鋼材和水泥的生產是高污染、高能耗的產物，混凝土中所需的砂子和石子的開采要破壞植被、破壞河床，而且混凝土再生利用也很困難。作為地方資源的竹子，屬于綠色材料。它生長周期快，3—5年就可以成材使用，成材周期大大快于木材?？撤ズ?，再生能力強，不會破壞耕地。
從造價方面看，這座現代竹橋的造價控制在地方政府的預算內。在20—30米的跨度內，竹結構橋梁比鋼結構造價便宜。與混凝土結構比，竹結構的綜合造價（包括工期等）也很有競爭力。
橋建好后，需要維護。鋼橋有防腐問題，混凝土橋容易開裂，需要修補裂縫。而肖巖說，建成的一座竹結構人行橋和一座現代竹橋，平時不需要維護，而且暫時也沒有出現需要維修的問題，即使出現問題也可以快速解決，維護費用較低。
竹結構的應用咋樣？
現有的竹產品主要集中用在竹地板、竹菜板、竹簾子等產品，沒有用到土木建筑的主市場。用于承重的竹結構技術，有望開拓竹材利用的新市場、新空間。竹結構橋梁適用于城市人行天橋、高速公路的跨線橋等20—30米跨度以內的橋梁，也適用于大跨工業廠房的屋架和四層以下的建筑。肖巖希望最終能夠把竹材用于建筑結構的主流市場?！八斎徊粫耆〈F有的鋼材和混凝土，但一定領域內占到一定的市場份額還是有前景的。完全可以根據使用者需要設計成不同的結構形式?！毙r說。
世界首座可通行車輛的現代竹結構橋梁在湖南耒陽市導子鄉正式投入使用。12日上午，一臺總重超過8噸的卡車駛上橋面，完成最后一次整橋荷載試驗。 這座竹橋凈寬3．4米、長10米，由9根竹梁組成，實際荷載能力達90噸。從外觀上看，竹結構橋梁與普通的鋼筋混凝土橋梁沒有顯著差別。只有從橋底觀察，才能發現“奧秘”，不但用于承重的9根大梁全部是竹材，竹梁之間的橫隔板也是竹材，全部采用螺栓連接。
竹橋由湖南大學土木工程學院研究建成。據學院院長、長江學者肖巖介紹，這座竹結構橋梁采用高性能的纖維增強塑料（FRP）與竹結構復合，嚴格按照現代力學理論建造，橋梁采用整體防水，橋梁的邊梁采用了高性能的防水材料整體包裹，承重梁中都設有高性能的纖維增強塑料，安全性能已通過各方論證肯定。
竹結構別墅
2007年10月，肖巖課題組開始建造一幢250平方米的兩層單戶別墅的樣板，目前正在封頂階段。從外面看，竹結構別墅與普通的磚石結構房屋沒有什么差別，進入內部才發現完全不同，整個房的柱、梁和墻體全由竹構建或竹木組合構建，形式新穎簡潔，墻體為竹木結構保溫墻體，符合建筑節能的要求。課題組還開發了竹結構活動房。課題組成員介紹，房屋可快速拆除，也可轉移地點重新裝配，施工效率極高，適用于作為工地臨時用房，適當進行放水處理也可作為較為經濟的永久住宅使用。由于竹結構別墅樣板房的建筑形式和使用功能與北美和歐洲的木結構別墅完全一致，該項目的最終目的是希望向北美和歐洲等非竹產區成套輸出竹結構別墅，實現出口創匯。
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