古代橋梁史之拱橋
2010-09-21 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)
我國(guó)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(guò)程中又受墓拱、水管、城門(mén)等建筑的影響。因?yàn)楣皹虻闹饕兄貥?gòu)件的外形都是曲的，所以古時(shí)常稱(chēng)為曲橋。在古文獻(xiàn)中，還用“囷”[qūn逡]、“窌”[jiào叫]、“竇”[dòu豆]、“甕”[wèng]等字來(lái)表示拱。我國(guó)建造拱橋的歷史要比以造拱橋著稱(chēng)的古羅馬晚好幾百年，但我國(guó)的拱橋卻獨(dú)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(zhǎng)虹臥波、形成自然縱坡的長(zhǎng)拱橋。拱肩上有敞開(kāi)的（如大拱上加小拱，現(xiàn)稱(chēng)空腹拱）和不敞開(kāi)的（現(xiàn)稱(chēng)實(shí)腹拱）。拱形有半圓、多邊形、圓弧、橢圓、拋物線(xiàn)、蛋形、馬蹄形和尖拱形，可說(shuō)應(yīng)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(diào)勻稱(chēng)，自然落坡既便于行人上下，又利于各類(lèi)船只的航運(yùn)。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(dá)數(shù)十孔，甚至超過(guò)百孔，如1979年發(fā)現(xiàn)的徐州景國(guó)橋，就有104孔，估計(jì)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(jiàn)到，連續(xù)拱只見(jiàn)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(kāi)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(xué)性和完美的藝術(shù)性相結(jié)合的精品。英國(guó)李約瑟教授認(rèn)為“李春顯然建成了一個(gè)學(xué)派和風(fēng)格，并延續(xù)了數(shù)世紀(jì)之久”。并指出“弓形拱是從中國(guó)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(guó)于1339年建成凈跨45.5米，寬3.9米的拱橋時(shí)才被打破，保持了七百三十余年，但該橋橋?qū)掃€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(guò)了趙州橋。石拱橋另一個(gè)技術(shù)指標(biāo)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(xué)原理（十九世紀(jì)才形成的彈性拱理論）對(duì)趙州橋進(jìn)行計(jì)算和驗(yàn)核，發(fā)現(xiàn)由于在拱肩上挖了四個(gè)小拱和采用30厘米厚的拱頂薄填石后，使拱軸線(xiàn)（一般就是拱圈的中心線(xiàn)）和恒載壓力線(xiàn)甚為接近，造成拱圈各個(gè)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(xiàn)要重合是現(xiàn)代拱橋設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，千年以前的趙州橋能在實(shí)踐中加以解決，令人驚愕。1979年有關(guān)單位對(duì)趙州橋的橋臺(tái)及基礎(chǔ)作了實(shí)地鉆探勘查，發(fā)現(xiàn)橋基不是常說(shuō)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(tái)后面有長(zhǎng)后座或用橋樁等方法加固橋臺(tái)，厚僅為1.549米的料石橋臺(tái)，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(jì)沖積層，地質(zhì)穩(wěn)定，土質(zhì)均勻，修橋時(shí)未攏動(dòng)原土層。如此大的石拱橋，僅用很小的橋臺(tái)，又建在勉強(qiáng)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(jiàn)。即便是今天要建造這樣的大橋，也是十分困難的。經(jīng)過(guò)數(shù)十年來(lái)的研究勘考，有不少問(wèn)題至今還沒(méi)有得到滿(mǎn)意的解答，諸如橋的修建方法，小拱的出現(xiàn)與作用，橋?yàn)槭裁辞瓴粔嫞畲?、李通的其人其事，趙州橋?yàn)楹螘?huì)在隋朝趙縣的洨河上出現(xiàn)等等，就連日本等國(guó)學(xué)者也常常提出探討。
寶帶橋在蘇州東南葑門(mén)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(xiàn)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(zhǎng)近317米，有53孔，共長(zhǎng)249.8米，北端砌駁引道23.2米，南端砌駁引道43.8米。橋?qū)?.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(shí)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(kāi)鑿的大運(yùn)河南段（名江南河）邊上的一座纖道橋，元朝僧人善住經(jīng)過(guò)此橋時(shí)，寫(xiě)下了這樣的詩(shī)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(yáng)。濤聲當(dāng)夜起，并入榜歌長(zhǎng)。”既然是纖道橋，就不宜用江南常見(jiàn)的駝峰隆起的石拱橋，因而建成跨徑小的多孔、狹長(zhǎng)和平坦的橋型。為使較大的船艦通過(guò)，主航道上有三個(gè)大孔；其他的孔為了宣泄澹臺(tái)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(jì)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(guó)的信中稱(chēng)，這條汽船就是這個(gè)英國(guó)殖民主義者坐著去指揮洋槍隊(duì)攻襲太平軍時(shí)“飛而復(fù)來(lái)”號(hào)輪船，信中還說(shuō)：“橋崩塌時(shí)發(fā)出震人的響聲，我的小船險(xiǎn)些被碎片擊沉。……這橋的崩塌恐怕應(yīng)歸咎于我，因?yàn)槲以鹑ニ囊粋€(gè)拱洞讓汽船駛?cè)胩@橋的拱洞是一個(gè)重疊在另一個(gè)上面，拆去一個(gè)拱洞，自然其余的便隨之倒塌了。”為掩蓋其罪行，戈登曾嚴(yán)囑家人及同伙不要發(fā)表有關(guān)信件。那為什么二十七孔以后的各孔卻安然無(wú)恙呢？原來(lái)在二十七與二十八孔之間是由兩個(gè)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(zhǎng)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(chēng)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(shí)，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(shuō)明五百年前我國(guó)橋工已形成了這樣的概念，這是橋梁技術(shù)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(dá)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(jì)初建成的英國(guó)老倫敦橋，橋跨與墩寬的比竟達(dá)1.3∶1（34呎：26呎），阻水面積大，橋型顯得笨重。直到十八世紀(jì)法國(guó)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(guó)古代能工巧匠的驚人智慧。
北宋末年大畫(huà)家張擇端在《清明上河圖》這一長(zhǎng)幅畫(huà)卷中，對(duì)汴梁（今開(kāi)封）虹橋作了實(shí)錄。虹橋是座結(jié)構(gòu)新穎的木拱橋，它用較短小的木條，縱橫交錯(cuò)搭置、互相承托、組成拱骨架受力，上加橋面，添設(shè)欄桿成橋。橋座落在北宋京都鬧市區(qū)的東水門(mén)附近，跨闊約合16.4米的汴河，該橋跨度估計(jì)達(dá)19米，寬達(dá)8～9米。當(dāng)時(shí)以橋?yàn)橹行男纬?ldquo;橋市”，橋上人群熙攘，車(chē)馬往來(lái)，通宵達(dá)旦，十分繁鬧。還有成隊(duì)駱駝穿城過(guò)橋而出。當(dāng)時(shí)有一種叫“太平車(chē)”的大型運(yùn)輸車(chē)，載重達(dá)數(shù)十石（估計(jì)有2～3噸），需騾、驢二十余頭或五至七頭牛拖拽?？梢?jiàn)橋的載重能力很大。汴河、廣濟(jì)河、惠民河是溝通汴梁漕運(yùn)的河道，其中由汴河運(yùn)進(jìn)的皇糧每年達(dá)六百萬(wàn)石，為其他兩條河運(yùn)糧數(shù)的十倍。由于汴河漕運(yùn)是京師命脈所在，航運(yùn)一日不可中斷，原來(lái)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(wú)腳橋”。當(dāng)時(shí)在山東青州（今蓋都）根據(jù)一位曾當(dāng)過(guò)牢獄卒子的能人獻(xiàn)出的方案，在洋水上建成了無(wú)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(lái)毀滅于宋金戰(zhàn)火之中。這種橋型當(dāng)時(shí)在山東、河南、安徽汴河及其附近的河道上，廣為修建，風(fēng)行一時(shí)。長(zhǎng)期以來(lái)，人們一直認(rèn)為虹橋橋型已湮沒(méi)失傳八百余年，據(jù)1980年我們?cè)谡隳仙絽^(qū)、福建東北山地的調(diào)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(yù)為“世界上最好的獨(dú)一無(wú)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(zhǎng)266.5米的大型石拱橋。它每個(gè)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(chē)風(fēng)冰雨和戰(zhàn)爭(zhēng)的侵害，仍傲然挺立。1975年，為了國(guó)家建設(shè)的需要，在科學(xué)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，裝有重達(dá)四百多噸化工設(shè)備的超限大件平板車(chē)也在這里安全通過(guò)。試驗(yàn)時(shí)，共分七次加載，最后加載達(dá)429噸，取得了三百多個(gè)數(shù)據(jù)。橋孔瞬時(shí)最大撓度①東起第二孔（清康熙時(shí)曾修理過(guò)）為0.42毫米，第五、六孔（金代原物，未經(jīng)修理過(guò)，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(jiàn)我國(guó)古橋工設(shè)計(jì)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(dòng)，常為古今中外游人贊美。元朝文學(xué)家張埜、盧亙以“臥虹千尺”、“蒼龍北峙飛云低”等詞句描寫(xiě)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(shuō)，1962年曾為此進(jìn)行了清點(diǎn)，共有四百八十五個(gè)大小獅子。欄桿望柱頭上281個(gè)大獅子和這些大獅子身上的小獅子198個(gè)，橋東端頂著欄桿當(dāng)抱鼓石用的大獅子2個(gè)，橋兩頭四根華表柱頭上的石獅子4個(gè)。可是在1979年在河中又挖出一只石獅。這些石獅千姿百態(tài)、惹人喜愛(ài)，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(tīng)著橋下潺潺的流水和過(guò)往行人的談話(huà)。
有“花橋煙雨”之稱(chēng)的廣西桂林東門(mén)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(zhǎng)134.66米。水橋上有橋廊琉璃瓦屋面，旱橋下滿(mǎn)鋪海底石，寬達(dá)25米，秋冬枯水時(shí)，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(jié)合，構(gòu)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(chēng)，形態(tài)優(yōu)美，橋腳纖細(xì)。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(fēng)景秀麗的桂林，起著畫(huà)龍點(diǎn)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(huì)合處，為17孔尖拱石拱橋，全長(zhǎng)148.73米，在清乾隆年間與道光初年分別修建。整個(gè)橋的藝術(shù)風(fēng)格國(guó)內(nèi)少見(jiàn)，它在橋中與兩端建有飛閣三座，橋頭還有一對(duì)石象守護(hù)，為云南特有。飛閣三層，面闊、進(jìn)深各五間，上兩層覆以歇山式屋頂，飛檐交錯(cuò)，巍峨壯麗，底層為橋身的通道，中間設(shè)佛像盒，西北角有樓梯上閣，可登高遠(yuǎn)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(fù)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(guó)罕見(jiàn)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(xì)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(jǐn)記”，說(shuō)明重修至令已有八百年。據(jù)記載，每當(dāng)中秋之夜，橋下月印雙影，故亦名雙月橋。
在我國(guó)古園林及名山秀水的游覽勝地中，有一些古石拱橋?yàn)閳@林添景、山水增色。如北京頤和園的玉帶橋、十七孔橋，揚(yáng)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(xiàn)的橋面，如駝峰突起，特別高聳，俗稱(chēng)駝背橋。座落在綠樹(shù)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(jì)初美國(guó)在紐約東河上建成了獄門(mén)橋，主拱上弧弦兩端采用了反向曲線(xiàn)，當(dāng)時(shí)被稱(chēng)為全球拱橋之冠，據(jù)說(shuō)，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(yuǎn)眺全橋猶如盛開(kāi)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(fēng)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(qǐng)工匠設(shè)計(jì)建造了這座有十五個(gè)拱洞、具有四翼、上蓋五亭的特殊風(fēng)格的橋。據(jù)說(shuō)每逢農(nóng)歷十五日月圓時(shí)，十五個(gè)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(shī)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(shí)就東傳日本，甚至直接為他國(guó)修建。如1634年中國(guó)僧侶如定設(shè)計(jì)的眼鏡橋和1645年中國(guó)林守壂（音）建造的鳴潼橋 眼鏡橋在長(zhǎng)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(zhǎng)崎石橋群”。其中半數(shù)是中國(guó)人出資構(gòu)筑的，眼鏡橋即由中國(guó)人設(shè)計(jì)建造。日本的史書(shū)贊美眼鏡橋?yàn)?ldquo;日本最古最有名的石拱橋之一”。本世紀(jì)五十年代在一次大水災(zāi)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(wú)恙，使當(dāng)?shù)貥騽?wù)官員大為吃驚，認(rèn)為“不可思議”。自此，眼鏡橋被日本國(guó)定為國(guó)定重點(diǎn)文物，成了兩國(guó)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(jié)合的廣濟(jì)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(zhǎng)517.95米，寬約5米。于宋寶慶二年（1226年）建成，建橋時(shí)間化了五十六年。今天我們見(jiàn)到的立體交叉橋形式在古代也有，如河北滿(mǎn)城縣南關(guān)外的通濟(jì)橋，清康熙十三年（1674年）重修，橋上下都可通“車(chē)輿”。秦漢時(shí)建造的閣道、復(fù)道堪稱(chēng)為古代的天橋。
我國(guó)古橋不僅種類(lèi)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(zhǎng)洲三縣的城外橋數(shù)為七百座左右；蘇州城內(nèi)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(guò)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(huà)橋四百”，都多于清末。正如明人莫旦在《蘇州賦》中說(shuō)：“坊市棋列，橋梁櫛比”。
綜覽上述，我國(guó)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(dú)木橋、堤梁式橋出現(xiàn)，到上世紀(jì)末、本世紀(jì)初鐵路、公路等近現(xiàn)代橋梁開(kāi)始設(shè)計(jì)建造的幾千年中，我國(guó)古橋在由低級(jí)演進(jìn)到比較高級(jí)，由簡(jiǎn)陋到逐步完善的過(guò)程中，大致可分為四個(gè)發(fā)展階段。以西周春秋時(shí)代為主，包括西周以前為創(chuàng)始時(shí)期。以秦漢為主，包括戰(zhàn)國(guó)及三國(guó)為創(chuàng)建發(fā)展時(shí)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(shí)期，在建造各種橋型橋梁的技術(shù)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(shí)期。十分明顯，橋梁建筑的發(fā)展依賴(lài)于社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展，而橋梁的發(fā)展使交通運(yùn)輸暢通，又促進(jìn)一個(gè)國(guó)家或地區(qū)的政治、經(jīng)濟(jì)、文化的繁榮發(fā)達(dá)，有利于社會(huì)生產(chǎn)力的提高。
