木桁架文物古桥修缮工程关键设计技术

王腾

随着时间的推移，许多古老的木桥逐渐破损，失去了原有的功能，而这些桥梁代表着历史、文化和艺术，具有极高的历史和文化价值。因此，对木桁架文物古桥进行修缮和保护显得尤为重要。本文通过对木桁架文物古桥修缮工程关键设计技术的研究，提高修缮质量和效率，同时保护和传承这些珍贵的文化遗产，为未来的文物修缮工程提供指导和支持。

众所周知，我国是一个拥有悠久历史的文明古国，具有非常丰富的历史文化遗产，但是伴随着城市化发展与城镇交通网络的逐步完善，我国已经开始重视传统建筑与古建筑的保护工作，这也是保护历史文化，将古代文明一直延续下去。在这其中，古桥是最具历史的建筑，也是古代河道交通的重要组成部分，承载着很深的文化与艺术价值。但是根据目前情况看，古桥的木桁架文物由于经历了多年的风吹日晒和雨淋、虫害，被侵蚀得非常严重，其中的部分结构出现了老化、变形、松动、开裂等现象，破坏了该建筑的安全性。对此，一定要进行修缮，采用最先进的修缮关键技术，针对性地进行修缮，并且还要制定保养对策，长期维持古桥木桁架文物的稳定性与完整性，将历史传承下去。

文物古桥修缮的必要性

保护历史文化遗产。文物古桥作为人类文明发展的见证，承载着丰富的历史记忆和文化价值。修缮古桥可以保护这些历史文化遗产免遭进一步的损坏和破坏，让后代子孙了解和感受到古桥的历史价值，从而传承和弘扬中华民族优秀文化传统。提升当地旅游业。古桥作为历史文化遗产的代表，具有很高的吸引力和独特的观赏价值。修缮古桥可以提升古桥的整体形象和品质，使其更加美观和吸引人，吸引更多的游客前来参观和游览，为当地的旅游业带来巨大的经济效益。改善居民生活环境。古桥往往是当地居民生活的重要组成部分，修缮古桥可以改善居民的出行条件和生活环境。古桥修复完成后，将为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。同时，修缮古桥还可以提升周边环境的整体形象和质量，改善居民的居住环境，提高居民的生活品质。传承传统文化。古桥作为传统文化的重要代表，修缮古桥可以让人们更加深入地了解和体验传统文化的魅力。修复古桥的过程中，可以运用传统的建筑工艺和技术，使人们更加直观地感受到传统文化的精髓和魅力，这将有助于激发人们对传统文化的热爱和保护，促进传统文化的传承和发展。提升城市形象和文化软实力。修复后的古桥将成为城市的重要名片，吸引更多的人前来参观和游览，有助于提升城市的知名度和美誉度，增强城市的文化软实力，为城市的发展和建设创造良好的条件。

修缮设计原则

不改变文物原状的原则。古建筑修缮设计是一项对历史文化的尊重和保护工作，也是一项技术和艺术的结合。在进行古建筑修缮设计时，要遵循一些基本原则，以确保修缮工作既满足文物的保护需求，又不破坏文物的历史、艺术和科学价值。在进行修缮工作时，应尽可能地保留文物的原状，不得改变或损坏文物原有的历史、艺术和科学价值，无论是外观、结构还是内部细节，都应保持原貌，不能进行主观的改变或装饰。

保存原来的形制。这是历史和文化价值的体现，因此，在修缮设计中要尽可能地保存原来的形制，这包括建筑的风格、结构、材料以及装饰等，如果一座古建筑是木质结构，那么在修缮时应该使用相同的木材和工艺，以保持其原有的形制。

遵循“可逆性”原则。“可逆性”原则是指在古建筑修缮设计中，所采用的所有措施都应该是可以逆转的，以便在未来对文物进行再次修缮时能够去除。这意味着不能使用永久性的材料或工艺，以免在未来无法进行再次修缮。此外，古建筑修缮设计还需要遵循一些其他原则，如：要确保修缮后的古建筑具有与周围环境相协调的外观和风格；要考虑到文物的使用功能，確保修缮后的古建筑能够满足现代使用需求；要注重文物的安全性，采取必要的措施确保文物的稳固和安全。只有通过这样的方式，才能让这些珍贵的文化遗产得以传承和发扬光大。

加固设计总体思路

保护历史文化遗产。要充分认识到木桁架文物古桥的历史和文化价值，以及其对当地社会和经济发展的重要性。修缮加固工程应遵循不改变文物原状的原则，尽可能地保留和恢复其原有的结构和特征，保护其中蕴藏的含义。结构安全性评估。对古桥的结构安全性进行评估是修缮加固工程的第一步，这包括对桥梁的主体结构、桥面铺装、排水系统、栏杆等各个组成部分进行细致的检查和测试，以确定其当前的承载能力和健康状况。制定加固方案。根据评估结果，制定具体的加固方案，这包括加强桥梁的主体结构、修复或替换损坏的构件、增强桥梁的防洪能力等。对于修缮方案的制定也应充分考虑古桥的原有结构和特征，保证修缮后的桥梁与原有桥梁在风格和功能上的一致性。实施加固工程。在制定好加固方案后，应选择具有相关资质和经验的施工队伍进行实施。施工过程中，要严格遵守相关法律法规和施工规范，提高工程质量和安全，还要采取必要的监测措施，及时发现和处理可能会出现的问题，减少隐藏的安全隐患。保护措施。加固工程完成后，应采取必要的保护措施，防止古桥再次受到损坏。这包括定期检查和维修、限制车辆通行、设置防护栏等，然后再加强公众教育，提高公众对古桥保护的认识和意识。长期维护计划。这包括定期检查、保养、维修等环节，以及在必要时进行再次加固或更新。总之，木桁架文物古桥修缮工程加固设计的总体思路应以保护历史文化遗产为核心，确保结构安全，恢复原有功能，并采取必要的保护措施和制定长期维护计划，保障古桥的持久保存和利用。

关键设计技术

主动临时支撑。在中国的历史长河中，木桁架桥梁作为古代工程的代表，体现了古人智慧和技艺的结晶。然而，由于时间的侵蚀和自然环境的影响，许多这样的古桥都面临修复和保护的问题。其中，主动临时支撑是修缮工程中的一个关键设计技术。所谓的主动临时支撑，是指在修缮过程中，通过工程技术手段，为古桥提供临时的支撑，以减轻古桥的结构压力，确保施工过程中的安全。这种技术的使用，可以在不破坏古桥原有结构的前提下，对其进行有效的修复和保护。以浙江某木桁架古桥为例，该桥始建于明代，全长26米，宽5米，离水面高3米，由于年代久远，桥梁的部分结构已经受损，需要进行修缮，在修缮过程中，工程师采用了主动临时支撑的技术，先对古桥进行了全面的结构检测，了解了其结构特点和受力情况，随后根据检测结果设计并安装了主动临时支撑系统，这个系统包括支撑杆、固定件和平衡锤等部件，能够为古桥提供稳定的支撑力。另外，在修缮过程中，工程师严格控制施工流程，确保不破坏古桥的原有结构。同时，还使用了现代化的检测设备，对古桥的结构状态进行实时监控，以确保施工安全。除了上述工程案例，还有许多其他的木桁架文物古桥修缮工程中都采用了主动临时支撑技术。通过这种技术，工程师可以在不破坏古桥原有结构的前提下，对其进行有效的修复和保护，这不仅延长了古桥的使用寿命，也为传承和发扬中华优秀传统文化提供了有力的技术支持。除了主动临时支撑技术外，还有许多其他的关键设计技术在木桁架文物古桥修缮工程中发挥着重要的作用，例如，数字化保护技术可以通过三维扫描、虚拟现实等技术手段，对古桥进行全面的数字化建模和记录，以便更好地进行保护和传承；结构健康监测技术可以通过实时监测古桥的结构状态，及时发现并处理可能存在的安全隐患；防腐蚀技术可以通过对古桥进行防腐蚀处理，延长其使用寿命。这些技术的应用，都为木桁架文物古桥的保护工作提供了重要的技术支持。在未来，随着科技的不断进步和发展，相信会有更多的先进技术被应用到木桁架文物古桥的修缮和保护工作中，使历史文化遗产得到更好的保护和传承。

节点铁件连接件更换及加固。在中国的传统建筑中，木桁架桥是一种常见的形式，具有独特的艺术价值和历史价值。然而，由于年代久远，这些桥梁往往面临损坏和腐朽的问题。为了保护和修缮这些珍贵的文化遗产，节点铁件连接件的更换和加固成了一个关键的设计技术。对节点铁件连接件要进行深入了解。在木桁架桥中，节点铁件连接件起到了将桥梁各部分连接在一起的作用，是桥梁结构的重要组成部分，但由于长时间的风吹雨淋和人为因素，这些连接件往往会出现锈蚀和松动的情况，严重影响桥梁的结构安全。因此，在修缮工程中，更换节点铁件连接件是一个必要的步骤，对旧的连接件进行拆除、对连接件所连接的木料进行清理和修复，然后，根据原始结构和技术要求，制造和安装新的节点铁件连接件。在这个过程中，必须注意保证新连接件的材质、尺寸和形状与原始连接件一致，这样才能确保桥梁的结构稳定性。另外，还需要进行加固处理，对于一些存在损伤和腐朽的木料，需要进行更换或者加固处理，以此来增强桥梁的结构强度。同时，对于一些连接部位存在松动的桥梁，也需要进行加固处理，防止在自然灾害或者其他外力作用下发生坍塌事故。在具体的工程案例中，曾经对一座具有上百年历史的木桁架桥进行了修缮，在工程中更换了所有的节点铁件连接件，并对桥梁的各个部位进行了加固处理，通过采用传统的工艺和现代的技术手段，成功恢复了桥梁的结构稳定性和外观美观度，同时也提高了桥梁的耐久性和安全性。

增设永久附加斜支撑结构

永久附加斜支撑结构设计。在主桥跨两端分别增设永久附加斜支撑结构，减小主桥跨结构体系计算跨径，这种设计可以改善木结构三角桁架主要控制截面位置的原内力分布和变形情况。具体来说，这种设计是通过分阶段受力特点来设计的，与两榀并列的木结构三角桁架共同承受二期荷載，也就是桥面板及活载。

钢构件长效防腐体系设计。对于木桁架文物古桥的修缮工程，关键设计技术之一是钢构件长效防腐体系的设计。钢构件在古桥的结构中起着重要的支撑和连接作用，因此，其防腐设计对于古桥的整体稳定性和使用寿命至关重要。钢材选择方面：优选耐腐蚀性能强的钢材，如不锈钢、高强度耐候钢等，这些钢材能够抵抗多种腐蚀介质，如氧化、硫化、氯离子侵蚀等，从而在一定程度上延缓腐蚀的发生。表面处理方面：对钢构件表面进行预处理，包括除锈、除焊渣、去油脂等，以提高防腐涂层的附着力。常用的表面处理方法包括喷砂、机械抛光、酸洗等。再者是防腐涂层设计。根据古桥所处的环境和腐蚀介质类型，选择合适的防腐涂层材料，如，环氧树脂涂料、聚氨酯涂料、丙烯酸树脂涂料等。在设计防腐涂层时，要充分考虑涂层的耐磨性、抗冲击性、抗剥离性等性能。然后是定期维护。制定定期维护计划，对钢构件进行定期检查和维修，发现腐蚀现象时，及时采取措施进行修复和补救，并且对维护过程中发现的问题也要进行总结和分析，进一步优化防腐设计方案。最后是阴极保护。对于一些易发生严重腐蚀的部位，可考虑采用阴极保护技术。通过施加外加电流，使钢构件成为阴极，从而降低腐蚀速率。阴极保护技术还可用于桥梁的墩台、支座等部位。

通过对古桥结构的细致分析，掌握了其独特的构造特点和受力模式。针对木桁架古桥的特殊性，采用了许多传统工艺和现代技术相结合的方法，旨在保护和传承这份珍贵的文化遗产。研究中，着重考虑了材料的选用、结构的加固等方面，随后进行了实验验证和模拟分析，最终形成了一套完整的修缮方案。同时意识到对于这类文物的修缮，需要更多的跨学科合作，以实现真正的保护和传承，为保护我国的历史文化遗产做出贡献。

（作者单位：山西蓝胜古建筑设计有限公司）