摘要:現(xiàn)存的閩浙木拱橋與宋代的汴河虹橋存在著結(jié)構(gòu)上的相似性,但其技術(shù)經(jīng)過很大的改進,流傳范圍廣,延續(xù)時間長,適應(yīng)性較強,表明其體系相對獨立,可能有著自己的發(fā)展脈絡(luò)。

關(guān)鍵詞:虹橋;木拱橋;結(jié)構(gòu)

Abstract:Existing wooden arch bridges of Fujian and Zhejiang are similar to the Hong Bridge on the Bian River of the Song Dynasty in structure. However, technology of the wooden arch bridges was greatly improved and spread to many places, used for a long time and greatly applicable. These factors reflect that the system is relatively independent and likely to have its own development procedure.

Key words:Hong Bridge;wooden arch bridges;structure

中圖分類號:TU997文獻標識碼:A 文章編號:1674-4144(2009)08-36(5)

作者簡介:曹春平廈門大學(xué)建筑系副教授

木拱橋是指由木桿構(gòu)件縱橫相貫形成的拱狀木橋,因其形如虹,俗稱虹橋。木拱橋是我國木結(jié)構(gòu)橋梁中的一種獨特類型,它使用大木縱橫相貫、交錯搭接的結(jié)構(gòu)形式,創(chuàng)造性地以較短的木料構(gòu)成較大跨徑的結(jié)構(gòu)技術(shù)。

北宋張擇端《清明上河圖》描繪了清明時節(jié)東京東水門附近汴河上的景象。畫中以寫實的手法描繪了以大木縱橫相貫、架成木拱的虹橋,使我們可以大致了解北宋晚期的虹橋形象與技術(shù)特點。

北宋的木拱橋久已不存,而與汴河虹橋結(jié)構(gòu)相類似的木拱橋在福建、浙江交界的山區(qū)仍有大量遺存。它們主要分布在福建北部的壽寧、屏南、周寧、福安、福鼎及浙江南部的泰順、景寧、慶元、龍泉等縣市。

一、閩浙木拱橋的結(jié)構(gòu)

閩浙木拱橋的外觀雖不盡相同,但木拱的結(jié)構(gòu)與構(gòu)造基本上是一致的。木拱的結(jié)構(gòu)由兩個拱骨系統(tǒng)穿插組合。第一拱骨系統(tǒng)由3列拱骨組三折邊形,閩浙兩地稱它為“三節(jié)苗”,即由中間的平苗與兩邊的斜苗組成八字形,平苗與斜苗通過稱為“大牛頭”的橫木連接,橫向成排。根據(jù)橋面的亮度、跨度及結(jié)構(gòu)需要,平苗、斜苗的數(shù)量可以是3至11組不等。第二拱骨系統(tǒng)由5列拱骨組五折邊形,稱為“五節(jié)苗”。五節(jié)苗由中間的平苗與上斜苗、下斜苗組成,苗與苗之間是橫向的“小牛頭”。五節(jié)苗的數(shù)量一般比三節(jié)苗少1根,兩者相互穿插(圖1)。

三節(jié)苗是一個穩(wěn)定的支撐系統(tǒng),可以有效抵抗垂直向下的荷載,但對水平推力的抵抗能力很弱。三節(jié)苗一般比五節(jié)苗粗壯,它的跨度決定了橋面的跨度,高度決定了橋拱的高度。五節(jié)苗是一個不穩(wěn)定結(jié)構(gòu),它的用料也相對小些。三節(jié)苗與五節(jié)苗貫穿,形成一個整體,并以其他構(gòu)件輔助,共同承擔(dān)橋面的荷載。

三節(jié)苗的斜苗的底端做出榫頭,抵在稱為“墊苗木”的地上。由于斜苗石受壓構(gòu)件,它的根部可以易以石柱,以便防潮。墊苗木上立一“將軍柱”。橋面的一部分重量通過將軍柱下傳,以穩(wěn)定三節(jié)苗的拱腳。五節(jié)苗的墊苗木則卡在將軍柱與三節(jié)苗的斜苗之間。小型的木拱橋,也可以省去三節(jié)苗的墊苗木,或者不使用墊苗木,三、五節(jié)苗的斜苗直接抵在橋墩上。

平苗與斜苗通過橫木相抵,當(dāng)?shù)厝诵蜗蟮胤Q橫木為“牛頭”,牛頭斷面呈矩形。三節(jié)苗的牛頭粗壯,稱“大牛頭”,斜苗與大牛頭用柱狀的圓榫連接。三節(jié)苗的平苗與大牛頭用銀錠狀的燕尾榫連接,簡單的也可改用L形企口榫連接。

由于三節(jié)苗、五節(jié)苗的所有斜苗、平苗都是平行并列的,在側(cè)力作用下容易產(chǎn)生垂直于橋軸方向的側(cè)移,所以在兩個系統(tǒng)之上都設(shè)有X字形剪刀撐,當(dāng)?shù)胤Q為“剪刀苗”。三節(jié)苗的剪刀苗上端抵于大牛頭上,下端抵在將軍柱上。五節(jié)苗的剪刀苗上端抵在下小牛頭上,下端抵于墊苗木上,也有的抵在將軍柱上。剪刀苗下端抵在將軍柱上,它的平面與三節(jié)苗或五節(jié)苗的平面形成一個角度,可以更有效地發(fā)揮斜撐的作用。剪刀苗的兩根斜苗相交處多用鐵箍加固,或在中間打通卯口,用鐵拴拴緊。平苗、斜苗與牛頭相接處也用鋦釘釘牢,或用木楔卡緊,以限制木拱結(jié)構(gòu)的幾何變形。也有的木拱橋用一組剪刀苗,而且剪刀苗設(shè)于三節(jié)苗之下,例如福建省德化縣上涌鄉(xiāng)的山茶橋。

為了減小橋苗的跨度,跨度較大的木拱橋還在五節(jié)苗的下牛頭上增設(shè)一組排架,并用斜撐穩(wěn)定,閩浙形象地稱之為“青蛙腿”、“馬腿”。青蛙腿由立在五節(jié)苗下牛頭上的兩根或四根立柱與上面橫梁組成,成∏形。再在橫梁兩端用斜撐加固,斜撐下端抵在將軍柱上。青蛙腿大致與五節(jié)苗的下斜苗垂直,這樣橋面的荷載便有一部分傳至五節(jié)苗,以抵減它向上的反彈力。

二、閩浙木拱橋施工程序推測

閩浙木拱橋有以下幾個細節(jié)特點:① 三節(jié)苗在下而用料最粗。② 五節(jié)苗的下斜苗與三節(jié)苗的下斜苗平行。③ 木拱的斜苗與牛頭之間用管腳榫連接,而平苗與牛頭之間則用燕尾榫或企口榫連接。從木拱橋結(jié)構(gòu)、構(gòu)造與榫卯細節(jié)可以推測木拱的施工程序,即首先安裝三節(jié)苗,以它為基礎(chǔ)安裝五節(jié)苗,然后安裝剪刀苗、青蛙腿、橋苗等輔助構(gòu)件(圖2)。但根據(jù)橋跨、橋墩、河床等不同情況還應(yīng)有不同的施工方法。

1958年在湖北漢陽蓮花湖公園,曾建造了一座實驗性的小型木拱橋。其施工方法是,在河床上搭起八字形的臨時性支撐,架設(shè)三節(jié)苗,在三節(jié)苗的基礎(chǔ)上穿插五節(jié)苗。這種施工方式簡單、有效,但只有河床很淺或水流平緩時利用船只輔助才有可能,條件限制較大。

2001年,福建壽寧縣坑底鄉(xiāng)的造橋工匠鄭多金應(yīng)中央電視臺《虹橋?qū)ほ櫋分?在坑底鄉(xiāng)小東村也建造了一座實驗性的木拱橋。其施工方法與蓮花湖公園木拱橋相似。首先在橋臺前樹立“水架柱”,水架柱由兩根立柱、兩根橫木構(gòu)成“開”字形。水架柱的下橫木可以上下調(diào)整,三節(jié)苗的斜苗擱于橫木上,確定木拱的高度與跨度。然后安裝大牛頭,再用絞車懸吊平苗,由上而下安裝。三節(jié)苗安裝完成后,以它為“跳板”,再安裝五節(jié)苗、剪刀苗等。最后撤去水架柱,安裝橋苗及廊

屋①。這種方法確實簡便可行,應(yīng)該是閩浙地區(qū)木拱橋普遍的施工方法。

在一些跨度很大、河床很深的溝壑地區(qū),還可能采用一種無支架的方法進行施工。福建屏南縣棠口鄉(xiāng)千乘橋橋頭所立的清道光二年(1822年)石碑,記述嘉慶二十五年(1820年)重建千乘橋:“臨淵累石,下同鼎峙;橫木凌霄,秋千上擬?！鼻С藰虻氖┕た赡懿扇×死|繩懸空牽引的方法。這種方法的具體步驟大致是:先將三節(jié)苗的墊苗木、斜苗、大牛頭在地面上組裝好,用將軍柱固定底部的墊苗木,再用纜繩系住上部的大牛頭,懸放至河道上空正確的位置,然后逐根吊起平苗,使其兩端嵌入大牛頭的燕尾榫卯口之中,形成八字撐拱。從穩(wěn)定的三節(jié)苗出發(fā),繼續(xù)安裝五節(jié)苗與橋面苗。

三、木拱結(jié)構(gòu)比較

中國古代由圓木縱橫相貫形成的木拱橋,主要有兩種結(jié)構(gòu)類型:一種出現(xiàn)于宋代,在宋代《清明上河圖》中描繪的“汴河虹橋”就是它的典型形象。另一種閩浙地區(qū)的由兩套木構(gòu)系統(tǒng)組成、以榫卯聯(lián)結(jié)的“閩浙木拱橋”。據(jù)文獻記載,汴河虹橋類型的流傳范圍是北宋都城汴京及汴水、泗水等河道上,但它的延續(xù)時間很短,在宋代以前就已經(jīng)失傳,而它的發(fā)明時間又很短促。閩浙木拱橋的出現(xiàn)時間雖然可能略晚,但它的技術(shù)更為豐富,一直流傳至近代。這兩種木拱橋雖然在技術(shù)上有相似之處,但在主體結(jié)構(gòu)、關(guān)鍵節(jié)點上還是有很大差別的(圖3)。

汴河虹橋的結(jié)構(gòu)有以下特點:

1.其結(jié)構(gòu)由3排10根并列和4排11根并列的長木交叉貫穿、搭接而成,以較短的構(gòu)件形成較大的跨度。

2.其木拱骨架僅由兩組拱骨系統(tǒng)組成,構(gòu)件節(jié)點通過鐵件等箍扎,連接簡單,施工方便。

3.木拱構(gòu)件的規(guī)格統(tǒng)一,可以定點預(yù)制,現(xiàn)場裝配,還便于拆卸,重復(fù)使用。

通過對汴河虹橋的結(jié)構(gòu)分析,可知這種木拱結(jié)構(gòu)是一種特殊的桁架拱,它的受力在整體上呈現(xiàn)拱券受壓,但組合它的單個桿件呈現(xiàn)壓彎的應(yīng)力狀態(tài),其次還有節(jié)間的桁架作用②。與汴河虹橋相比,閩浙木拱橋的結(jié)構(gòu)做了很大改進,主要體現(xiàn)在:

1.其拱骨系統(tǒng)的中央拱骨都是水平的,第二系統(tǒng)發(fā)展為5根拱骨,但以第一系統(tǒng)為主,雖不能再像對汴河虹橋那樣擴大拱骨數(shù)量,但系統(tǒng)穩(wěn)定,可以精確施工。

2.拱骨之間不再以鐵件綁扎固定,而是根據(jù)需要,改用不同類型的榫卯連接,這樣的節(jié)點構(gòu)造,使木拱的整體受力仍呈現(xiàn)拱券受壓,但組合的單個桿件更多地呈現(xiàn)柱式受壓狀態(tài)。民間俗語云“立木頂千斤”,因整體性與承載力大為提高,可有效發(fā)揮木材性能,同時也有利于懸臂拼裝施工。

3.使用剪刀苗與青蛙腿等輔助構(gòu)件,既加強了主體結(jié)構(gòu),又改善了橋面系統(tǒng),使橋面水平,并在此基礎(chǔ)上使橋面由單跨發(fā)展為多跨,具有較強的適應(yīng)性。

四、木拱的其他結(jié)構(gòu)方式

汴河虹橋的結(jié)構(gòu),由兩組拱骨系統(tǒng)組成,第一組是三根長度相當(dāng)?shù)墓肮?組成八字形;第二組是五根拱骨,組成人字形。兩組錯開搭交,每根拱骨擱于另一組拱骨中間的橫木上,并用捆綁或箍扎聯(lián)系?！稘扑嗾勪洝访枋鲢旰雍鐦?“取巨木數(shù)十相貫,架為飛橋”,故有人稱這種結(jié)構(gòu)上拱木互相穿插的橋為“貫?zāi)竟皹颉?以區(qū)別于竹子或細木彎成拱形的“弓弓橋”③。這種貫?zāi)竟皹蚪Y(jié)構(gòu)用一組火柴?；蚩曜蛹纯纱畛珊唵蔚哪Ｐ?在中國南方民間俗稱“筷子橋”。西人達·芬奇(Leonardo da Vinci,1452-1519)曾畫出這種結(jié)構(gòu)的素描圖樣,表明他對這種結(jié)構(gòu)做過詳細研究(圖4)。貫?zāi)竟鞍粗鞴肮羌芸v向構(gòu)成分類,3根橫梁是其基本類型,這種主拱骨架只能適應(yīng)很小的跨徑(圖5)。隨著跨度的增加,可以采用4根、5根、6根橫梁,甚至更多。5根橫梁就是汴河虹橋的結(jié)構(gòu)形式。6根橫梁就是現(xiàn)在閩、浙的木拱橋的主拱骨架形式。

除了兩套系統(tǒng)交叉的木拱橋外,還有在結(jié)構(gòu)相對簡單的八字撐橋,例如福建大田縣大橋鎮(zhèn)瑞巖村的觀音橋、浙江泰順縣下洪鄉(xiāng)上洪村的宮橋(圖6),只有第一系統(tǒng)的三節(jié)苗,三節(jié)苗上用通長的橋板苗。這種八字撐橋在中國南方其他省份有發(fā)現(xiàn)。浙江新昌上三坑的普濟橋,由第一系統(tǒng)的呈八字狀的三節(jié)苗與第二系統(tǒng)的呈人字狀的兩節(jié)苗穿插而成;福建南平市峽陽鎮(zhèn)的八字橋,則由三套三節(jié)苗系統(tǒng)組成,前兩套三節(jié)苗相互交叉,作為主體結(jié)構(gòu),后一套三節(jié)苗輔助,結(jié)構(gòu)奇特(圖7)。這類拱橋的存在既反映了閩浙木拱結(jié)構(gòu)的多樣性,也在一定程度地表現(xiàn)了,本拱橋在它發(fā)展的不同時期,有著不同的形制。從另一個側(cè)面表明,閩浙木拱橋是簡單木拱技術(shù)與經(jīng)驗積累到一定階段的成果,而且這種技術(shù)流傳范圍廣,延續(xù)時間長,適應(yīng)性較強。

雖然現(xiàn)在閩浙木拱橋最早的實物晚至明代,根據(jù)閩浙兩地的縣志、族譜、碑刻等鄉(xiāng)土文獻記載,這種類型的結(jié)構(gòu)技術(shù)可能起源于宋代。

五、木拱橋的形象

閩浙木拱橋上都有廊屋覆蓋,當(dāng)?shù)厝艘不\統(tǒng)地稱這種橋為“厝橋”?，F(xiàn)在一般性介紹往往稱為閩浙廊橋,這很容易埋沒木拱橋的結(jié)構(gòu)特點。橋上覆廊,除了南方多雨,建廊以保護橋身,便于行人通行、休息外,還可以借助廊屋的重量,穩(wěn)定木拱結(jié)構(gòu)。明人王世懋《閩部疏》說:“閩中橋梁甲天下,雖山拗細澗,皆以巨石梁之,上施榱棟,都極壯麗……蓋閩水善怒,故以數(shù)十重重木壓之,中多設(shè)神佛像,香火甚嚴,亦厭鎮(zhèn)之意也?！遍}浙兩地對木拱橋有各種特有的形象稱呼,如閩北周寧、松溪地區(qū)稱“蝦蛄橋”、“竹筷橋”,浙南慶元、泰順地區(qū)稱“鵲窠橋”、“蜈蚣橋”等。其中“蝦蛄”、“鵲窠”、“蜈蚣”都是針對廊屋的造型而言。廊屋作通廊處理,在橋身上分成幾間或十?dāng)?shù)間,每間以相同的穿斗構(gòu)架組成。廊屋中間隨橋身隆起,神龕就設(shè)在心間,神龕面對著來水方向。為了留出人行通道,有的神龕往往懸挑在外。建于村鎮(zhèn)附近的木拱橋,其廊橋在中間、兩端則突出亭、閣、牌樓等,豐富廊屋的造型(圖8)。

廊屋兩側(cè)檐下柱方多橋拱,兩側(cè)多釘掛木板條保護,稱為“魚鱗板”。檐柱外側(cè)的魚鱗板斜置,以便通風(fēng)。板上開窗洞,但尺寸都很小。清人周亮工說:“閩中橋梁,最為巨麗,橋上架屋,翼翼楚楚,無處不堪圖書……兩檐下,類覆以木板,深輒數(shù)尺,俯欄有致,游目無余,似畏人見好山色,故障之者。予每度一橋,輒為愾嘆。”(周亮工《閩小紀》上卷)

根據(jù)廊屋梁架上的落墨、保存至今的造橋橋約等,可知每一座木拱橋的木拱與廊屋均出自同一主墨木匠。這也有助于理解木拱結(jié)構(gòu)眾多構(gòu)件以榫卯聯(lián)系的原因。

六、結(jié)論

木拱橋是我國傳統(tǒng)技術(shù)的獨特成就,結(jié)構(gòu)科學(xué)而靈活,在歷史上曾發(fā)揮重大作用。通過對汴河虹橋、閩浙木拱橋及其他木拱的結(jié)構(gòu)比較分析以及閩浙木拱橋的施工過程推測,有以下初步認識:

1.閩浙木拱橋與宋代的汴河虹橋存在著結(jié)構(gòu)上的相似性,但其技術(shù)已有很大的改進。

2.木拱橋中一平兩斜的三節(jié)苗是木拱的基本系統(tǒng)。它可以與木梁、人字撐、四折邊或五折邊及伸臂梁組合,具有很大的靈活性。

3.閩浙木拱橋的體系相對獨立,可能有著自己的發(fā)展脈絡(luò)。

(責(zé)任編輯:吳偉)

參考文獻:

[1]王闢之.澠水燕談錄[M].北京:中華書局,1981.

[2]金大鈞.橋梁史話[M].上海:上?？茖W(xué)技術(shù)出版社,1979.

[3]杜連生.宋清明上河圖虹橋建筑的研究[J].文物,1975,(4).

[4]茅以升.中國古橋技術(shù)史[M].北京:北京出版社,1986.

[5]方擁.虹橋考[J].建筑學(xué)報,1995,(11) .