古代桥梁史之拱桥
2010-09-21 来源：网络
我国的拱桥始建于东汉中后期，已有一千八百余年的历史。它是由伸臂木石梁桥、撑架桥等逐步发展而成的。在形成和发展过程中又受墓拱、水管、城门等建筑的影响。因为拱桥的主要承重构件的外形都是曲的，所以古时常称为曲桥。在古文献中，还用“囷”[qūn逡]、“窌”[jiào叫]、“窦”[dòu豆]、“瓮”[wèng]等字来表示拱。我国建造拱桥的历史要比以造拱桥著称的古罗马晚好几百年，但我国的拱桥却独具一格。形式之多，造型之美，世界少有。有驼峰突起的陡拱，有宛如皎月的坦拱，有玉带浮水的平坦的纤道多孔拱桥，也有长虹卧波、形成自然纵坡的长拱桥。拱肩上有敞开的（如大拱上加小拱，现称空腹拱）和不敞开的（现称实腹拱）。拱形有半圆、多边形、圆弧、椭圆、抛物线、蛋形、马蹄形和尖拱形，可说应有尽有。孔数上有单孔与多孔，多孔以奇数为多，偶数较少；江浙水乡的三、五、七、九孔石拱桥，一般是中孔最大，两边孔径依次按比例递减，桥墩狭薄轻巧，具有划一格局，令人钦佩。由于桥孔搭配适宜，全桥协调匀称，自然落坡既便于行人上下，又利于各类船只的航运。杭州市城北的拱辰桥是三孔的一例，建于明崇祯四年（1631年）。有的桥孔多达数十孔，甚至超过百孔，如1979年发现的徐州景国桥，就有104孔，估计它是明清桥梁。多跨拱桥又有连续拱和固端拱，固端拱采用厚大桥墩，在华北、西南、华中、华东等地都可见到，连续拱只见于江南水乡。按建拱的材料分有石拱、木拱、砖拱、竹拱和砖石混合拱。
河北赵县的赵州桥，又名大石桥，是世界上第一座敞肩式单孔圆弧弓形石拱桥，净跨37.02米，拱矢高度7.23米，矢高与拱跨相比，还不及1∶5，属于坦拱。大约于隋朝开皇末、大业初（605年），由著名匠师李春、李通等建成，到今天已有一千三百七十余年，是一座高度的科学性和完美的艺术性相结合的精品。英国李约瑟教授认为“李春显然建成了一个学派和风格，并延续了数世纪之久”。并指出“弓形拱是从中国传到欧洲去的发明之一”，“李春的敝肩拱桥的建造是许多钢筋混凝土桥的祖先”。千百年中，赵州桥一直是石拱桥最大跨度的保持者，直到法国于1339年建成净跨45.5米，宽3.9米的拱桥时才被打破，保持了七百三十余年，但该桥桥宽还不到赵州桥的一半；1959年建成的湖南黄虎港大桥跨度60米，才超过了赵州桥。石拱桥另一个技术指标矢跨比，赵州桥也保持了近千年的世界记录，直到佛罗伦萨的圣三一桥于1567年建成为止。用现代力学原理（十九世纪才形成的弹性拱理论）对赵州桥进行计算和验核，发现由于在拱肩上挖了四个小拱和采用30厘米厚的拱顶薄填石后，使拱轴线（一般就是拱圈的中心线）和恒载压力线甚为接近，造成拱圈各个横截面上均受压力或受到极小的拉力，这就充分发挥了拱圈石不怕压就怕拉的特性。二线要重合是现代拱桥设计的基础，千年以前的赵州桥能在实践中加以解决，令人惊愕。1979年有关单位对赵州桥的桥台及基础作了实地钻探勘查，发现桥基不是常说的承载力尚好的粗砂，而是承载能力只为34T/M2的轻亚粘土，也未发现桥台后面有长后座或用桥桩等方法加固桥台，厚仅为1.549米的料石桥台，直接搁置在天然地基上。桥位处老土（河床3.5米以下）为一般第四纪冲积层，地质稳定，土质均匀，修桥时未拢动原土层。如此大的石拱桥，仅用很小的桥台，又建在勉强能承载桥梁自重的地基上，竟能够维持千年不坠，这在古今中外的建桥史上所罕见。即便是今天要建造这样的大桥，也是十分困难的。经过数十年来的研究勘考，有不少问题至今还没有得到满意的解答，诸如桥的修建方法，小拱的出现与作用，桥为什么千年不坠，李春、李通的其人其事，赵州桥为何会在隋朝赵县的洨河上出现等等，就连日本等国学者也常常提出探讨。
宝带桥在苏州东南葑门外六里，始建于唐元和十一年至十四年（816年—819年），因唐剌史王仲舒捐献宝带资助建桥而得名，是驰名中外的多孔古石拱桥。全桥总长近317米，有53孔，共长249.8米，北端砌驳引道23.2米，南端砌驳引道43.8米。桥宽4.1米。桥堍为喇叭形，桥端宽6.1米。桥堍两端所存石狮、石塔为南宋时的物件，明朝正统十一年（1446年）的桥形就是今天的式样。宝带桥是隋朝开凿的大运河南段（名江南河）边上的一座纤道桥，元朝僧人善住经过此桥时，写下了这样的诗句：“借得他山石，还将石作梁。直从堤上去，横跨水中央。白鹭下秋色，苍龙浮夕阳。涛声当夜起，并入榜歌长。”既然是纤道桥，就不宜用江南常见的驼峰隆起的石拱桥，因而建成跨径小的多孔、狭长和平坦的桥型。为使较大的船舰通过，主航道上有三个大孔；其他的孔为了宣泄澹台湖的水流，桥墩做得狭窄，约厚60厘米。全桥桥墩属柔性桥，一孔受载，波及相邻数孔；一孔倒坍，全桥株连。倦圃野老的《庚癸纪略》记载，1863年八月十九日为了通汽船，捉民夫拆去宝带桥两孔，接着连续坍去二十五孔，压死兵勇五人。戈登在寄回英国的信中称，这条汽船就是这个英国殖民主义者坐着去指挥洋枪队攻袭太平军时“飞而复来”号轮船，信中还说：“桥崩塌时发出震人的响声，我的小船险些被碎片击沉。……这桥的崩塌恐怕应归咎于我，因为我曾拆去它的一个拱洞让汽船驶入太湖，这桥的拱洞是一个重叠在另一个上面，拆去一个拱洞，自然其余的便随之倒塌了。”为掩盖其罪行，戈登曾严嘱家人及同伙不要发表有关信件。那为什么二十七孔以后的各孔却安然无恙呢？原来在二十七与二十八孔之间是由两个桥墩并立而成的，宽度为2.23米，为其他墩宽的三倍多，而且比其他墩长80厘米，上面还放置着“镇妖”石塔一尊，成了可靠屏障。这种墩今天称为刚性墩，因它能承受单向拱推力，亦叫单向推力墩。现在建造多孔连拱桥时，每隔3至5孔必须建造一座刚性墩。这种墩不仅宝带桥有，江苏吴县的行春桥（九环洞桥）等也有，说明五百年前我国桥工已形成了这样的概念，这是桥梁技术史上的一大成就。宝带桥桥跨（最大跨为6.95米）与墩宽比是11.6∶1，从而使桥下泄水面积达85%，居世界古拱桥的首位。古罗马及欧洲的古石拱桥都采用厚墩，如十三世纪初建成的英国老伦敦桥，桥跨与墩宽的比竟达1.3∶1（34呎：26呎），阻水面积大，桥型显得笨重。直到十八世纪法国桥梁大师贝龙（1708～1774年）从理论上证明桥跨与墩厚比可以大到12∶1～10∶1，欧洲才出现薄墩桥，但还不及宝带桥桥墩薄。使我们清晰地看清我国古代能工巧匠的惊人智慧。
北宋末年大画家张择端在《清明上河图》这一长幅画卷中，对汴梁（今开封）虹桥作了实录。虹桥是座结构新颖的木拱桥，它用较短小的木条，纵横交错搭置、互相承托、组成拱骨架受力，上加桥面，添设栏杆成桥。桥座落在北宋京都闹市区的东水门附近，跨阔约合16.4米的汴河，该桥跨度估计达19米，宽达8～9米。当时以桥为中心形成“桥市”，桥上人群熙攘，车马往来，通宵达旦，十分繁闹。还有成队骆驼穿城过桥而出。当时有一种叫“太平车”的大型运输车，载重达数十石（估计有2～3吨），需骡、驴二十余头或五至七头牛拖拽。可见桥的载重能力很大。汴河、广济河、惠民河是沟通汴梁漕运的河道，其中由汴河运进的皇粮每年达六百万石，为其他两条河运粮数的十倍。由于汴河漕运是京师命脉所在，航运一日不可中断，原来在汴河建造的有木柱墩的木梁桥，又经常发生船只碰撞柱墩，以至船毁桥塌人亡的事故，迫切需要建造一种不用桥墩的“无脚桥”。当时在山东青州（今盖都）根据一位曾当过牢狱卒子的能人献出的方案，在洋水上建成了无中间桥柱的青州虹桥，并已使用了三十余年。汴梁虹桥就是按照青州虹桥的式样建成的，后来毁灭于宋金战火之中。这种桥型当时在山东、河南、安徽汴河及其附近的河道上，广为修建，风行一时。长期以来，人们一直认为虹桥桥型已湮没失传八百余年，据1980年我们在浙南山区、福建东北山地的调查，泰顺的仙居桥、福建屏南县棠口千乘桥及云和的梅崇桥都是这种桥型的变种，很可能是随着宋朝政治中心的南移，把建造虹桥的技艺从北方传到了南方。
被马可•波罗誉为“世界上最好的独一无二的桥”的北京卢沟桥，于金明昌三年（1192年）建成，是一座十一孔、全长266.5米的大型石拱桥。它每个桥墩都很粗厚，都能承受单边推力，以抵挡春夏之交从永定河上游渲泄而下的大量冰块的冲击。它已经历了近八百年的车风冰雨和战争的侵害，仍傲然挺立。1975年，为了国家建设的需要，在科学试验的基础上，装有重达四百多吨化工设备的超限大件平板车也在这里安全通过。试验时，共分七次加载，最后加载达429吨，取得了三百多个数据。桥孔瞬时最大挠度①东起第二孔（清康熙时曾修理过）为0.42毫米，第五、六孔（金代原物，未经修理过，是跨度最大的两孔）分别为0.52和0.49毫米。全桥十一孔，受力均处在弹性状态，工作正常。足见我国古桥工设计施工技艺的高超。它不仅在工程上有许多突出成就，而且桥上的华表、桥栏、石狮等雕刻精美生动，常为古今中外游人赞美。元朝文学家张埜、卢亘以“卧虹千尺”、“苍龙北峙飞云低”等词句描写石桥的雄姿。桥上石狮众多，早在四五百年前就流传着“卢沟桥的石狮子——数不清”的民间传说，1962年曾为此进行了清点，共有四百八十五个大小狮子。栏杆望柱头上281个大狮子和这些大狮子身上的小狮子198个，桥东端顶着栏杆当抱鼓石用的大狮子2个，桥两头四根华表柱头上的石狮子4个。可是在1979年在河中又挖出一只石狮。这些石狮千姿百态、惹人喜爱，特别是桥南边栏杆东部有一只石狮，高竖起一只耳朵，好似在倾听着桥下潺潺的流水和过往行人的谈话。
有“花桥烟雨”之称的广西桂林东门外花桥，跨漓江支流小东江，明景泰七年（1456年）始建木桥，1540年改建为石拱桥。它由4孔水桥6孔旱桥组成，总长134.66米。水桥上有桥廊琉璃瓦屋面，旱桥下满铺海底石，宽达25米，秋冬枯水时，水仅由水桥流出，春夏泛期，水旱桥共同排洪。旱桥衬托水桥，起引桥作用，以缓桥坡。旱水桥结合，构思新颖。桥基犹如福建泉州石梁桥的“睡木沉基”，木筏基宽2.4米，厚半米多，木筏下有38厘米厚的碎石垫层。全桥比例匀称，形态优美，桥脚纤细。水桥四孔，倒影成圆，玲珑富丽，引人入胜。人行桥上，七星诸峰近在咫尺，为桂林胜景之一。花桥在风景秀丽的桂林，起着画龙点睛的作用，值得今天桥梁工作者借鉴。
云南建水县城西的双龙桥，座落在泸江与塌村河会合处，为17孔尖拱石拱桥，全长148.73米，在清乾隆年间与道光初年分别修建。整个桥的艺术风格国内少见，它在桥中与两端建有飞阁三座，桥头还有一对石象守护，为云南特有。飞阁三层，面阔、进深各五间，上两层覆以歇山式屋顶，飞檐交错，巍峨壮丽，底层为桥身的通道，中间设佛像盒，西北角有楼梯上阁，可登高远眺。三座飞阁互相辉映，极其瑰丽，可惜北端桥亭已毁，石象亦不复存在。
卞桥是最近在山东省发现的古石拱桥，可能是全国罕见的晚唐建筑。它位于泗水县东南五十里的卞桥镇，跨泗水，是三孔联拱石桥，为兖州十景之一。拱脚处有莲花托石，拱顶上有巨兽头探出桥外，神态奇特。全桥13块栏板和14根望柱上都有飞禽走兽、山水桥梁、人物花卉等精细雕刻，并刻有“金大定二十一”等多种刻字。中孔拱圈石上还刻着“卞桥镇重修石桥，金大定二十一年（1181年）八月一日起工至二十二年四月八日谨记”，说明重修至令已有八百年。据记载，每当中秋之夜，桥下月印双影，故亦名双月桥。
在我国古园林及名山秀水的游览胜地中，有一些古石拱桥为园林添景、山水增色。如北京颐和园的玉带桥、十七孔桥，扬州瘦西湖的五亭桥，庐山石拱桥，杭州苏堤上的“六桥烟柳”、断桥，贵州南明河桥等。玉带桥建于清乾隆年间（1736～1795年），全桥用白色玉石琢成，主拱圈采用蛋形尖拱，配上双向反弯曲线的桥面，如驼峰突起，特别高耸，俗称驼背桥。座落在绿树丛中，桥下水面荡漾，倒影成环，显得柔和刚健，变幻多姿。本世纪初美国在纽约东河上建成了狱门桥，主拱上弧弦两端采用了反向曲线，当时被称为全球拱桥之冠，据说，其桥型就是选自玉带桥。五亭桥又名莲花桥，因它座落在四周被莲花包围的莲花埂上，远眺全桥犹如盛开的莲花。桥横跨瘦西湖，是往观音山、平山堂的必经之地，为瘦西湖著名的风景之一。桥建于清乾隆二十二年（1757年），这一年乾隆皇帝第二次下江南游玩，两淮盐政高为讨好皇帝请工匠设计建造了这座有十五个拱洞、具有四翼、上盖五亭的特殊风格的桥。据说每逢农历十五日月圆时，十五个拱洞中各衔一月，晃漾殊观。庐山石拱桥横跨山涧，涧水穿桥而下，落入数十丈的深潭。宋代文人苏东坡曾作诗把它比喻为瞿塘三峡，故名栖贤寺三峡桥。该桥建于宋祥符七年（1014年）至今已近千年。拱圈是并列砌筑，如赵州桥式样，拱石用凹凸接口，其接头形式有四种，为古拱桥中所稀有。
建造石拱桥的技艺，至迟在明朝时就东传日本，甚至直接为他国修建。如1634年中国僧侣如定设计的眼镜桥和1645年中国林守壂（音）建造的鸣潼桥 眼镜桥在长崎县中岛川上，与附近二十座古桥雁列栉比，彼此相距不足百米，形成了“长崎石桥群”。其中半数是中国人出资构筑的，眼镜桥即由中国人设计建造。日本的史书赞美眼镜桥为“日本最古最有名的石拱桥之一”。本世纪五十年代在一次大水灾中，眼镜桥附近的钢筋混凝土现代桥梁全遭冲毁，唯有眼镜桥安然无恙，使当地桥务官员大为吃惊，认为“不可思议”。自此，眼镜桥被日本国定为国定重点文物，成了两国人民邦交敦睦、人民友好的象征。
除了以上四种古桥型外，还有浮桥和梁桥结合的广济桥。它位于广东潮安县东，跨韩江，桥由东段12孔石梁、西段7孔石梁和中间由8只木船浮桥组合而成，全长517.95米，宽约5米。于宋宝庆二年（1226年）建成，建桥时间化了五十六年。今天我们见到的立体交叉桥形式在古代也有，如河北满城县南关外的通济桥，清康熙十三年（1674年）重修，桥上下都可通“车舆”。秦汉时建造的阁道、复道堪称为古代的天桥。
我国古桥不仅种类齐全，而且稠密度大。以苏州为例，在清末，苏州府所属吴、元和、长洲三县的城外桥数为七百座左右；苏州城内有桥三百十余座，平均每平方公里有桥十五座。桥梁之多，大大超过了世界著名的意大利威尼斯。而且苏州在唐朝就有桥梁三百九十座，宋有“画桥四百”，都多于清末。正如明人莫旦在《苏州赋》中说：“坊市棋列，桥梁栉比”。
综览上述，我国古桥先有梁桥，后有浮桥和索桥，拱桥最晚出现。根据现有资料，自独木桥、堤梁式桥出现，到上世纪末、本世纪初铁路、公路等近现代桥梁开始设计建造的几千年中，我国古桥在由低级演进到比较高级，由简陋到逐步完善的过程中，大致可分为四个发展阶段。以西周春秋时代为主，包括西周以前为创始时期。以秦汉为主，包括战国及三国为创建发展时期，四种基本桥型都已出现并初具规模。以隋唐宋为主，包括两晋、南北朝、五代为全盛时期，在建造各种桥型桥梁的技术上都有突破和创新，把古桥建筑推到了高峰。由元朝至清末为继承发展时期。十分明显，桥梁建筑的发展依赖于社会生产力的发展，而桥梁的发展使交通运输畅通，又促进一个国家或地区的政治、经济、文化的繁荣发达，有利于社会生产力的提高。
