紹興古橋技術與古代建筑技術是同步發(fā)展的。紹興地區(qū)早在漢代已出現(xiàn)半圓拱、折邊拱墓拱和窯拱。這類拱型結構必然會應用到古橋建筑上來。紹興古橋技術曾經(jīng)站在歷史的前沿。
1.折邊拱
折邊拱在紹興有三折邊拱、五折邊拱、七折邊拱三種?!吨袊茖W技術史》稱“折邊石拱,集中分布于浙江,獨多于紹興”。唐寰澄教授點出了紹興折邊拱橋在國內的地位,紹興應珍視這份遺產(chǎn)。
三折邊拱:紹興的三折邊拱的三邊夾角有逐漸增大的發(fā)展過程。如紹興城區(qū)八字橋是在直立的橋臺石板腳向內略有傾斜。三邊夾角小于 90 度,這可稱為反向折邊。三邊夾角為90 度,就是一般梁橋。三邊夾角在 90 度以上, 120 度以下的是一種過渡類型,較少見。如立仁橋、元寶橋。較多見的是 120 度至 150 度夾角的三折邊拱橋。三折邊橋型最早用于木梁橋的八字形斜撐。紹興印山大墓是春秋越國的古跡。此墓為拱型結構。內有巨木斜撐支架。可見三折邊結構和拱型結構在 2500 年前的越國已大量應用。三折邊拱橋也應是一類很古的橋梁。因這種古老橋型的合理性,所以三折邊橋型到近代仍在應用。三折邊拱橋在諸暨、嵊州、新昌三市縣較多見。
2.五折邊拱、七折邊拱
這類古橋型在國內少見。主要集中在紹興市區(qū)和紹興縣。唐寰澄在《中國科學技術史》(橋梁卷)中提到:“僅存于浙江紹興的幾座多折邊石拱橋,雖經(jīng)重修,也是難能可貴的文物佐證。”
紹興的五折邊拱橋和七折邊拱橋從其折邊結點落在相應圓弧上的情況,可分為四類:一類是落在半圓上的,如寶珠橋、廣寧橋。這類七折邊拱橋是半圓形拱橋的先導。第二類是結點落在 160 度的圓弧上的,如迎恩橋。這類折邊拱橋是圓弧拱橋的先導。第三類是結點落在橢圓橫向半圓圓弧上的,如拜王橋。這類折邊拱橋是橢圓形拱橋的先導。第四類是五折邊拱的折點落在半圓上,拱券高于水面,橋基石的基腳內傾,這類折邊拱的結點連同基石結點正好落在馬蹄型拱的圓弧上,所以這類折邊橋可以說是馬蹄形拱橋的先導。羅英先生《中國石橋》中選了新登的一座五折邊拱橋作為橋例。其實這座橋不應稱為五折邊拱橋,因橋與橋基相連的二條對稱折邊是垂直于橋基的。嚴格說這二條邊應屬于橋臺部份,上面的三邊才是橋拱部分。這種橋可稱之為五折型的三折邊拱橋。折邊拱橋的定義應是:折邊拱橋的折邊結點落在圓孤上才能稱為真正的折邊拱橋。否則是不規(guī)則折邊拱橋。
臨海有一座五折邊拱,其折邊結點也是落在橢圓曲線上。作者在樂清北雁蕩山風景區(qū)拍攝的果盆橋已收錄于《中國科學技術史》(橋梁卷)。此橋為彎板七折邊拱橋。這是一種彎板與平板相組成的折邊拱橋。這是一種由折邊拱向圓弧拱轉化的過渡形式。折邊拱橋作為圓拱橋的發(fā)展過程,相信在全國各地都存在過。古橋技術發(fā)展后,折邊橋在改建過程中,必然會由圓拱所代替。紹興和臺州能保存這幾座折邊拱橋是難能可貴的。
《橋梁史話》 一書中提到:折邊拱橋“邊數(shù)愈多,就愈接近半圓石拱橋。不過,它比石拱橋用料省,一般不用粘接材料,石料加工也簡單得多,但遠遠不及石拱橋堅固。八字形與五邊形是一種幾何可變體系,邊石與邊石的結合處僅靠接觸面的磨擦力來承受一些彎力,在不對稱的活荷載作用下,就會開縫滑動,甚至導致橋梁倒塌。” ① 這種結論是不科學的。事實上多邊形石拱橋的結點在圓弧上,再加上各部件之間的卯榫結構,它的力學結構是合理的折邊拱的上部結構是穩(wěn)定的。紹興縣五折邊形永嘉橋作為通汽車的古石拱橋,使用多年,至今穩(wěn)定未變,足以證明這一點。茅以升說過“中國勞動人民的智慧和力量也充分表現(xiàn)在過去的古橋上”,“有的更是在學術上留傳下可以發(fā)展的科學理論,如很多古老的石拱橋能勝任現(xiàn)代的繁重運輸,就是由于利用了‘被動壓力’的緣故。” ② 紹興不少古橋至今仍作為公路橋梁使用就是運用了這一原理。
3.圓弧拱
圓弧拱分為圓弧小于 180 度的圓弧拱、等于 180 度的半圓拱、超過 180 度的馬蹄型拱、橢圓曲線的橢圓型拱、懸鏈曲線的懸鏈線拱。這幾種拱型在紹興市都齊全,這也是十分難得的。石拱拱濤的砌筑方法分為十種:一是并列砌筑;二是并列榫卯;四是縱醫(yī)聯(lián)砌筑;五是分節(jié)并列砌筑、六是聯(lián)鎖分節(jié)并列砌筑;七是鋃面縱聯(lián)砌筑;八是框式縱聯(lián)砌筑;九是亂石砌筑;十是鋃面亂石砌筑。并列腳筑又可分為塊石并列砌筑、條石縱向并列砌筑、條石橫向并列砌筑三類。
中國圓拱橋最早產(chǎn)生于何時還是一個懸案。紹興上虞市衛(wèi)生陶瓷廠平地基時發(fā)現(xiàn)跨徑為2.5米的圓型晉代墓拱。這為紹興地區(qū)在晉代可能存在圓拱橋提供了間接證據(jù)?,F(xiàn)有考古資料證明并列砌筑產(chǎn)生于宋朝以前,聯(lián)鎖分節(jié)并列砌筑產(chǎn)生于唐代以后。
紹興地區(qū)的建筑結構中對半圓、橢圓造型的應用早在春秋戰(zhàn)國至秦漢時期已很普遍。如當時墓拱、城門圓拱、陶器谷倉上拱型建筑都大量應用了圓弧曲線。當時要將圓弧曲線應用到橋梁上已有客觀的技術基礎。成書于戰(zhàn)國初期的《考工記 》中載有畫圓的工具“規(guī)”,即山東濟寧武梁祠東漢畫像石上女蝸手中所執(zhí)之器。春秋越國曾建都山東瑯琊?!犊脊び洝分刑岬降膱A規(guī)當時在越國也應已使用。有圓規(guī)畫圓,建造拱橋就有了制圖的工具條件。紹興有一些古石拱橋原為磚拱,宋朝后改為石拱,如府橋。寶慶《會稽續(xù)志》中載:“府橋在鎮(zhèn)東門外,蓬萊閣前,舊以磚,不能堅久,守汪綱乃命造,盡易以石。”紹興的磚砌拱橋的歷史應比石拱橋更為久遠。
圓弧拱在山區(qū)常采用亂石拱形式,這種拱橋完全是靠拱形的合理的力學結構建造起來的。在山區(qū),這種卵石是天然的,不存在有否加工石器的工具,可能這種亂石拱橋的出現(xiàn)更為久遠。紹興地區(qū)亂石拱陶器窯早在春秋時代就已出現(xiàn),到晉代已能建造拱型龍窯。這種建筑技術為紹興地區(qū)石拱橋的出現(xiàn)提供了技術基礎。晉代建成的光相橋原橋即為拱橋,這在當時是完全具備技術條件的。從光相橋的原始橋欄的風化程度,從橋上晉代吸水獸的造型,從并列砌筑的拱券類型可以推斷光相橋在晉代始建時即為拱橋。歷代重修時保持了原橋型。以晉代謝靈運在小溪連強喝一口溪水得名的石拱橋一一嵊州市強口橋可能建于晉代。
紹興圓弧拱古橋中的橢圓形拱、懸鏈線拱橋技術處于當時國內古橋技術的前列。作者對懸鏈線拱的迎仙橋、玉成橋進行了實地測量,所得的拱曲線數(shù)據(jù)與標準的懸鏈線拱數(shù)據(jù)基本一致。當時古人不可能掌握繪制懸鏈線拱的數(shù)學公式,更沒有電子計算技術。當時設計出這類拱曲線只能是模仿。也就是說古人掌握了這門技術,但沒有掌握這門科學。即便如此,這類古橋技術也已經(jīng)站在當時世界古橋技術的頂峰。正如茅以升先生預言,這是超歷史的橋梁科技。
紹興古代橋梁建筑師何以能設計出如此高超的拱橋,目前還是一個謎。據(jù)邏輯推理,古人對這種拱曲線一定有仿照物。例如浙西有懸索古橋,這一拱曲線反置即成懸鏈線。紹興古陶瓷器中的提梁、耳杯,古代的彎弓,古船的船弦都有可能是懸鏈線的仿照物。當時的古橋設計者在設計此類橋型時確有勇于創(chuàng)新的膽略。
注:
?、佟稑蛄菏吩挕罚虾?茖W技術出版社1979年版。
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——摘自《紹興古橋文化》