古代橋梁史之拱橋
2010-09-21 來源：網(wǎng)絡
我國的拱橋始建于東漢中后期，已有一千八百余年的歷史。它是由伸臂木石梁橋、撐架橋等逐步發(fā)展而成的。在形成和發(fā)展過程中又受墓拱、水管、城門等建筑的影響。因為拱橋的主要承重構件的外形都是曲的，所以古時常稱為曲橋。在古文獻中，還用“囷”[qūn逡]、“窌”[jiào叫]、“竇”[dòu豆]、“甕”[wèng]等字來表示拱。我國建造拱橋的歷史要比以造拱橋著稱的古羅馬晚好幾百年，但我國的拱橋卻獨具一格。形式之多，造型之美，世界少有。有駝峰突起的陡拱，有宛如皎月的坦拱，有玉帶浮水的平坦的纖道多孔拱橋，也有長虹臥波、形成自然縱坡的長拱橋。拱肩上有敞開的（如大拱上加小拱，現(xiàn)稱空腹拱）和不敞開的（現(xiàn)稱實腹拱）。拱形有半圓、多邊形、圓弧、橢圓、拋物線、蛋形、馬蹄形和尖拱形，可說應有盡有?？讛?shù)上有單孔與多孔，多孔以奇數(shù)為多，偶數(shù)較少；江浙水鄉(xiāng)的三、五、七、九孔石拱橋，一般是中孔最大，兩邊孔徑依次按比例遞減，橋墩狹薄輕巧，具有劃一格局，令人欽佩。由于橋孔搭配適宜，全橋協(xié)調勻稱，自然落坡既便于行人上下，又利于各類船只的航運。杭州市城北的拱辰橋是三孔的一例，建于明崇禎四年（1631年）。有的橋孔多達數(shù)十孔，甚至超過百孔，如1979年發(fā)現(xiàn)的徐州景國橋，就有104孔，估計它是明清橋梁。多跨拱橋又有連續(xù)拱和固端拱，固端拱采用厚大橋墩，在華北、西南、華中、華東等地都可見到，連續(xù)拱只見于江南水鄉(xiāng)。按建拱的材料分有石拱、木拱、磚拱、竹拱和磚石混合拱。
河北趙縣的趙州橋，又名大石橋，是世界上第一座敞肩式單孔圓弧弓形石拱橋，凈跨37.02米，拱矢高度7.23米，矢高與拱跨相比，還不及1∶5，屬于坦拱。大約于隋朝開皇末、大業(yè)初（605年），由著名匠師李春、李通等建成，到今天已有一千三百七十余年，是一座高度的科學性和完美的藝術性相結合的精品。英國李約瑟教授認為“李春顯然建成了一個學派和風格，并延續(xù)了數(shù)世紀之久”。并指出“弓形拱是從中國傳到歐洲去的發(fā)明之一”，“李春的敝肩拱橋的建造是許多鋼筋混凝土橋的祖先”。千百年中，趙州橋一直是石拱橋最大跨度的保持者，直到法國于1339年建成凈跨45.5米，寬3.9米的拱橋時才被打破，保持了七百三十余年，但該橋橋寬還不到趙州橋的一半；1959年建成的湖南黃虎港大橋跨度60米，才超過了趙州橋。石拱橋另一個技術指標矢跨比，趙州橋也保持了近千年的世界記錄，直到佛羅倫薩的圣三一橋于1567年建成為止。用現(xiàn)代力學原理（十九世紀才形成的彈性拱理論）對趙州橋進行計算和驗核，發(fā)現(xiàn)由于在拱肩上挖了四個小拱和采用30厘米厚的拱頂薄填石后，使拱軸線（一般就是拱圈的中心線）和恒載壓力線甚為接近，造成拱圈各個橫截面上均受壓力或受到極小的拉力，這就充分發(fā)揮了拱圈石不怕壓就怕拉的特性。二線要重合是現(xiàn)代拱橋設計的基礎，千年以前的趙州橋能在實踐中加以解決，令人驚愕。1979年有關單位對趙州橋的橋臺及基礎作了實地鉆探勘查，發(fā)現(xiàn)橋基不是常說的承載力尚好的粗砂，而是承載能力只為34T/M2的輕亞粘土，也未發(fā)現(xiàn)橋臺后面有長后座或用橋樁等方法加固橋臺，厚僅為1.549米的料石橋臺，直接擱置在天然地基上。橋位處老土（河床3.5米以下）為一般第四紀沖積層，地質穩(wěn)定，土質均勻，修橋時未攏動原土層。如此大的石拱橋，僅用很小的橋臺，又建在勉強能承載橋梁自重的地基上，竟能夠維持千年不墜，這在古今中外的建橋史上所罕見。即便是今天要建造這樣的大橋，也是十分困難的。經(jīng)過數(shù)十年來的研究勘考，有不少問題至今還沒有得到滿意的解答，諸如橋的修建方法，小拱的出現(xiàn)與作用，橋為什么千年不墜，李春、李通的其人其事，趙州橋為何會在隋朝趙縣的洨河上出現(xiàn)等等，就連日本等國學者也常常提出探討。
寶帶橋在蘇州東南葑門外六里，始建于唐元和十一年至十四年（816年—819年），因唐剌史王仲舒捐獻寶帶資助建橋而得名，是馳名中外的多孔古石拱橋。全橋總長近317米，有53孔，共長249.8米，北端砌駁引道23.2米，南端砌駁引道43.8米。橋寬4.1米。橋堍為喇叭形，橋端寬6.1米。橋堍兩端所存石獅、石塔為南宋時的物件，明朝正統(tǒng)十一年（1446年）的橋形就是今天的式樣。寶帶橋是隋朝開鑿的大運河南段（名江南河）邊上的一座纖道橋，元朝僧人善住經(jīng)過此橋時，寫下了這樣的詩句：“借得他山石，還將石作梁。直從堤上去，橫跨水中央。白鷺下秋色，蒼龍浮夕陽。濤聲當夜起，并入榜歌長。”既然是纖道橋，就不宜用江南常見的駝峰隆起的石拱橋，因而建成跨徑小的多孔、狹長和平坦的橋型。為使較大的船艦通過，主航道上有三個大孔；其他的孔為了宣泄澹臺湖的水流，橋墩做得狹窄，約厚60厘米。全橋橋墩屬柔性橋，一孔受載，波及相鄰數(shù)孔；一孔倒坍，全橋株連。倦圃野老的《庚癸紀略》記載，1863年八月十九日為了通汽船，捉民夫拆去寶帶橋兩孔，接著連續(xù)坍去二十五孔，壓死兵勇五人。戈登在寄回英國的信中稱，這條汽船就是這個英國殖民主義者坐著去指揮洋槍隊攻襲太平軍時“飛而復來”號輪船，信中還說：“橋崩塌時發(fā)出震人的響聲，我的小船險些被碎片擊沉。……這橋的崩塌恐怕應歸咎于我，因為我曾拆去它的一個拱洞讓汽船駛入太湖，這橋的拱洞是一個重疊在另一個上面，拆去一個拱洞，自然其余的便隨之倒塌了。”為掩蓋其罪行，戈登曾嚴囑家人及同伙不要發(fā)表有關信件。那為什么二十七孔以后的各孔卻安然無恙呢？原來在二十七與二十八孔之間是由兩個橋墩并立而成的，寬度為2.23米，為其他墩寬的三倍多，而且比其他墩長80厘米，上面還放置著“鎮(zhèn)妖”石塔一尊，成了可靠屏障。這種墩今天稱為剛性墩，因它能承受單向拱推力，亦叫單向推力墩。現(xiàn)在建造多孔連拱橋時，每隔3至5孔必須建造一座剛性墩。這種墩不僅寶帶橋有，江蘇吳縣的行春橋（九環(huán)洞橋）等也有，說明五百年前我國橋工已形成了這樣的概念，這是橋梁技術史上的一大成就。寶帶橋橋跨（最大跨為6.95米）與墩寬比是11.6∶1，從而使橋下泄水面積達85%，居世界古拱橋的首位。古羅馬及歐洲的古石拱橋都采用厚墩，如十三世紀初建成的英國老倫敦橋，橋跨與墩寬的比竟達1.3∶1（34呎：26呎），阻水面積大，橋型顯得笨重。直到十八世紀法國橋梁大師貝龍（1708～1774年）從理論上證明橋跨與墩厚比可以大到12∶1～10∶1，歐洲才出現(xiàn)薄墩橋，但還不及寶帶橋橋墩薄。使我們清晰地看清我國古代能工巧匠的驚人智慧。
北宋末年大畫家張擇端在《清明上河圖》這一長幅畫卷中，對汴梁（今開封）虹橋作了實錄。虹橋是座結構新穎的木拱橋，它用較短小的木條，縱橫交錯搭置、互相承托、組成拱骨架受力，上加橋面，添設欄桿成橋。橋座落在北宋京都鬧市區(qū)的東水門附近，跨闊約合16.4米的汴河，該橋跨度估計達19米，寬達8～9米。當時以橋為中心形成“橋市”，橋上人群熙攘，車馬往來，通宵達旦，十分繁鬧。還有成隊駱駝穿城過橋而出。當時有一種叫“太平車”的大型運輸車，載重達數(shù)十石（估計有2～3噸），需騾、驢二十余頭或五至七頭牛拖拽?？梢姌虻妮d重能力很大。汴河、廣濟河、惠民河是溝通汴梁漕運的河道，其中由汴河運進的皇糧每年達六百萬石，為其他兩條河運糧數(shù)的十倍。由于汴河漕運是京師命脈所在，航運一日不可中斷，原來在汴河建造的有木柱墩的木梁橋，又經(jīng)常發(fā)生船只碰撞柱墩，以至船毀橋塌人亡的事故，迫切需要建造一種不用橋墩的“無腳橋”。當時在山東青州（今蓋都）根據(jù)一位曾當過牢獄卒子的能人獻出的方案，在洋水上建成了無中間橋柱的青州虹橋，并已使用了三十余年。汴梁虹橋就是按照青州虹橋的式樣建成的，后來毀滅于宋金戰(zhàn)火之中。這種橋型當時在山東、河南、安徽汴河及其附近的河道上，廣為修建，風行一時。長期以來，人們一直認為虹橋橋型已湮沒失傳八百余年，據(jù)1980年我們在浙南山區(qū)、福建東北山地的調查，泰順的仙居橋、福建屏南縣棠口千乘橋及云和的梅崇橋都是這種橋型的變種，很可能是隨著宋朝政治中心的南移，把建造虹橋的技藝從北方傳到了南方。
被馬可•波羅譽為“世界上最好的獨一無二的橋”的北京盧溝橋，于金明昌三年（1192年）建成，是一座十一孔、全長266.5米的大型石拱橋。它每個橋墩都很粗厚，都能承受單邊推力，以抵擋春夏之交從永定河上游渲泄而下的大量冰塊的沖擊。它已經(jīng)歷了近八百年的車風冰雨和戰(zhàn)爭的侵害，仍傲然挺立。1975年，為了國家建設的需要，在科學試驗的基礎上，裝有重達四百多噸化工設備的超限大件平板車也在這里安全通過。試驗時，共分七次加載，最后加載達429噸，取得了三百多個數(shù)據(jù)。橋孔瞬時最大撓度①東起第二孔（清康熙時曾修理過）為0.42毫米，第五、六孔（金代原物，未經(jīng)修理過，是跨度最大的兩孔）分別為0.52和0.49毫米。全橋十一孔，受力均處在彈性狀態(tài)，工作正常。足見我國古橋工設計施工技藝的高超。它不僅在工程上有許多突出成就，而且橋上的華表、橋欄、石獅等雕刻精美生動，常為古今中外游人贊美。元朝文學家張埜、盧亙以“臥虹千尺”、“蒼龍北峙飛云低”等詞句描寫石橋的雄姿。橋上石獅眾多，早在四五百年前就流傳著“盧溝橋的石獅子——數(shù)不清”的民間傳說，1962年曾為此進行了清點，共有四百八十五個大小獅子。欄桿望柱頭上281個大獅子和這些大獅子身上的小獅子198個，橋東端頂著欄桿當抱鼓石用的大獅子2個，橋兩頭四根華表柱頭上的石獅子4個?？墒窃?979年在河中又挖出一只石獅。這些石獅千姿百態(tài)、惹人喜愛，特別是橋南邊欄桿東部有一只石獅，高豎起一只耳朵，好似在傾聽著橋下潺潺的流水和過往行人的談話。
有“花橋煙雨”之稱的廣西桂林東門外花橋，跨漓江支流小東江，明景泰七年（1456年）始建木橋，1540年改建為石拱橋。它由4孔水橋6孔旱橋組成，總長134.66米。水橋上有橋廊琉璃瓦屋面，旱橋下滿鋪海底石，寬達25米，秋冬枯水時，水僅由水橋流出，春夏泛期，水旱橋共同排洪。旱橋襯托水橋，起引橋作用，以緩橋坡。旱水橋結合，構思新穎。橋基猶如福建泉州石梁橋的“睡木沉基”，木筏基寬2.4米，厚半米多，木筏下有38厘米厚的碎石墊層。全橋比例勻稱，形態(tài)優(yōu)美，橋腳纖細。水橋四孔，倒影成圓，玲瓏富麗，引人入勝。人行橋上，七星諸峰近在咫尺，為桂林勝景之一?；蛟陲L景秀麗的桂林，起著畫龍點睛的作用，值得今天橋梁工作者借鑒。
云南建水縣城西的雙龍橋，座落在瀘江與塌村河會合處，為17孔尖拱石拱橋，全長148.73米，在清乾隆年間與道光初年分別修建。整個橋的藝術風格國內少見，它在橋中與兩端建有飛閣三座，橋頭還有一對石象守護，為云南特有。飛閣三層，面闊、進深各五間，上兩層覆以歇山式屋頂，飛檐交錯，巍峨壯麗，底層為橋身的通道，中間設佛像盒，西北角有樓梯上閣，可登高遠眺。三座飛閣互相輝映，極其瑰麗，可惜北端橋亭已毀，石象亦不復存在。
卞橋是最近在山東省發(fā)現(xiàn)的古石拱橋，可能是全國罕見的晚唐建筑。它位于泗水縣東南五十里的卞橋鎮(zhèn)，跨泗水，是三孔聯(lián)拱石橋，為兗州十景之一。拱腳處有蓮花托石，拱頂上有巨獸頭探出橋外，神態(tài)奇特。全橋13塊欄板和14根望柱上都有飛禽走獸、山水橋梁、人物花卉等精細雕刻，并刻有“金大定二十一”等多種刻字。中孔拱圈石上還刻著“卞橋鎮(zhèn)重修石橋，金大定二十一年（1181年）八月一日起工至二十二年四月八日謹記”，說明重修至令已有八百年。據(jù)記載，每當中秋之夜，橋下月印雙影，故亦名雙月橋。
在我國古園林及名山秀水的游覽勝地中，有一些古石拱橋為園林添景、山水增色。如北京頤和園的玉帶橋、十七孔橋，揚州瘦西湖的五亭橋，廬山石拱橋，杭州蘇堤上的“六橋煙柳”、斷橋，貴州南明河橋等。玉帶橋建于清乾隆年間（1736～1795年），全橋用白色玉石琢成，主拱圈采用蛋形尖拱，配上雙向反彎曲線的橋面，如駝峰突起，特別高聳，俗稱駝背橋。座落在綠樹叢中，橋下水面蕩漾，倒影成環(huán)，顯得柔和剛健，變幻多姿。本世紀初美國在紐約東河上建成了獄門橋，主拱上弧弦兩端采用了反向曲線，當時被稱為全球拱橋之冠，據(jù)說，其橋型就是選自玉帶橋。五亭橋又名蓮花橋，因它座落在四周被蓮花包圍的蓮花埂上，遠眺全橋猶如盛開的蓮花。橋橫跨瘦西湖，是往觀音山、平山堂的必經(jīng)之地，為瘦西湖著名的風景之一。橋建于清乾隆二十二年（1757年），這一年乾隆皇帝第二次下江南游玩，兩淮鹽政高為討好皇帝請工匠設計建造了這座有十五個拱洞、具有四翼、上蓋五亭的特殊風格的橋。據(jù)說每逢農(nóng)歷十五日月圓時，十五個拱洞中各銜一月，晃漾殊觀。廬山石拱橋橫跨山澗，澗水穿橋而下，落入數(shù)十丈的深潭。宋代文人蘇東坡曾作詩把它比喻為瞿塘三峽，故名棲賢寺三峽橋。該橋建于宋祥符七年（1014年）至今已近千年。拱圈是并列砌筑，如趙州橋式樣，拱石用凹凸接口，其接頭形式有四種，為古拱橋中所稀有。
建造石拱橋的技藝，至遲在明朝時就東傳日本，甚至直接為他國修建。如1634年中國僧侶如定設計的眼鏡橋和1645年中國林守壂（音）建造的鳴潼橋 眼鏡橋在長崎縣中島川上，與附近二十座古橋雁列櫛比，彼此相距不足百米，形成了“長崎石橋群”。其中半數(shù)是中國人出資構筑的，眼鏡橋即由中國人設計建造。日本的史書贊美眼鏡橋為“日本最古最有名的石拱橋之一”。本世紀五十年代在一次大水災中，眼鏡橋附近的鋼筋混凝土現(xiàn)代橋梁全遭沖毀，唯有眼鏡橋安然無恙，使當?shù)貥騽展賳T大為吃驚，認為“不可思議”。自此，眼鏡橋被日本國定為國定重點文物，成了兩國人民邦交敦睦、人民友好的象征。
除了以上四種古橋型外，還有浮橋和梁橋結合的廣濟橋。它位于廣東潮安縣東，跨韓江，橋由東段12孔石梁、西段7孔石梁和中間由8只木船浮橋組合而成，全長517.95米，寬約5米。于宋寶慶二年（1226年）建成，建橋時間化了五十六年。今天我們見到的立體交叉橋形式在古代也有，如河北滿城縣南關外的通濟橋，清康熙十三年（1674年）重修，橋上下都可通“車輿”。秦漢時建造的閣道、復道堪稱為古代的天橋。
我國古橋不僅種類齊全，而且稠密度大。以蘇州為例，在清末，蘇州府所屬吳、元和、長洲三縣的城外橋數(shù)為七百座左右；蘇州城內有橋三百十余座，平均每平方公里有橋十五座。橋梁之多，大大超過了世界著名的意大利威尼斯。而且蘇州在唐朝就有橋梁三百九十座，宋有“畫橋四百”，都多于清末。正如明人莫旦在《蘇州賦》中說：“坊市棋列，橋梁櫛比”。
綜覽上述，我國古橋先有梁橋，后有浮橋和索橋，拱橋最晚出現(xiàn)。根據(jù)現(xiàn)有資料，自獨木橋、堤梁式橋出現(xiàn)，到上世紀末、本世紀初鐵路、公路等近現(xiàn)代橋梁開始設計建造的幾千年中，我國古橋在由低級演進到比較高級，由簡陋到逐步完善的過程中，大致可分為四個發(fā)展階段。以西周春秋時代為主，包括西周以前為創(chuàng)始時期。以秦漢為主，包括戰(zhàn)國及三國為創(chuàng)建發(fā)展時期，四種基本橋型都已出現(xiàn)并初具規(guī)模。以隋唐宋為主，包括兩晉、南北朝、五代為全盛時期，在建造各種橋型橋梁的技術上都有突破和創(chuàng)新，把古橋建筑推到了高峰。由元朝至清末為繼承發(fā)展時期。十分明顯，橋梁建筑的發(fā)展依賴于社會生產(chǎn)力的發(fā)展，而橋梁的發(fā)展使交通運輸暢通，又促進一個國家或地區(qū)的政治、經(jīng)濟、文化的繁榮發(fā)達，有利于社會生產(chǎn)力的提高。
