劉振宇

（魯東大學(xué)土木工程學(xué)院，山東煙臺 264000）

最早的非人工橋是自然形成的天生橋、倒在溪流上的樹木以及淺水中散亂的石塊。當(dāng)人類有意識地推倒樹木或者排列石塊以跨越障礙時橋便產(chǎn)生了，這一造物活動來自于生活經(jīng)驗和對自然的模仿，形成的原始橋梁可能是獨木駢木、亂石汀步、藤蔓蕩索。陜西西安半坡村新石器時代遺址（4500 B.C.）發(fā)現(xiàn)在氏族部落周圍挖有環(huán)壕用以防御野獸侵襲，其外壕北部寬6～8m，東南部寬1～1.5m[1]，因有出口設(shè)計，很難判斷其上是否有橋。但根據(jù)半坡遺構(gòu)復(fù)原情況[2]來看，此時梁柱結(jié)構(gòu)已在房屋中使用，架設(shè)獨木駢木已不是難事。榫卯結(jié)構(gòu)則以浙江余姚河姆渡遺址第4文化層發(fā)現(xiàn)的為最早（7000B.C.）[3]，隨著南北技術(shù)的交流融合，木結(jié)構(gòu)不斷發(fā)展，至戰(zhàn)國時期，黃河流域已普遍建造木梁木柱橋了[4]，而石橋的歷史才剛剛開始。冶鐵術(shù)源自古西亞（1400 B.C.），經(jīng)新疆（1000 B.C.）[5]傳入中原漢地，在春秋末戰(zhàn)國初期（500 B.C.）出現(xiàn)了生鐵冶煉和鑄鐵柔化技術(shù)，極大地促進(jìn)了石料開采，在秦漢時期出現(xiàn)了石柱、石梁、石橋面等新構(gòu)件，也為石拱橋的出現(xiàn)提供了條件[6]。石材相對于木材來說屬于新材料，對其材料性能尚未準(zhǔn)確把握的古代工匠便用這種新材料來仿制舊結(jié)構(gòu)，因此石橋發(fā)展過程中保留了一些木結(jié)構(gòu)的特征，這些特征在現(xiàn)存的一些古代石橋中有所體現(xiàn)。本文主要從新材料仿制舊結(jié)構(gòu)的角度對中國古代石橋的發(fā)展過程進(jìn)行研究。

1 石梁的榫卯與石梁橋墩

木梁木柱易燃易水毀耐久性差，在石材進(jìn)入建筑領(lǐng)域之后，開始出現(xiàn)以石柱代木柱、以石梁代木梁的情況，雖施工不便且跨徑較小，但堅固耐久。由于木橋多為原木桿件，故石材最初也以石梁的面目出現(xiàn)，用以模擬木梁木柱，石梁連接處也往往模擬榫卯。

始建于宋的湖南江永壽隆橋[7]便是應(yīng)用榫卯結(jié)構(gòu)的石梁橋（圖1），橋墩由蓋梁和兩個石立柱構(gòu)成，蓋梁兩端鑿有榫眼，立柱榫頭穿過榫眼并夾住上部石梁，除榫卯屬于木構(gòu)特征外，其結(jié)構(gòu)形式與木梁木柱橋一致，跨徑也相近。這種橋在石材易得、水流淺緩地區(qū)應(yīng)用較廣，并一直沿用至明清，如廣東惠州陂頭壩永遠(yuǎn)橋便建于清康熙五十九年（1720 A.D.）。若橋面較寬，則橋墩需采用石排架（圖2），其構(gòu)造特點類似于木排架，并出現(xiàn)對抬梁式木結(jié)構(gòu)的模仿。

圖1 湖南江永壽隆橋（蓋梁與石立柱之間為榫卯連接，與木梁木柱結(jié)構(gòu)一致圖片來源：http：//panyifu.blog.163.com/blog/static/59473999201091602058972/）

圖2 浙江瑞安八卦橋（下部結(jié)構(gòu)為石排架 圖片來源：http：//blog.sina.com.cn/s/blog_713c50e80102uxhs.html）

石立柱易斷且縱向穩(wěn)定性不好，便產(chǎn)生了截面較大的石軸柱。石軸柱是由多層圓柱形石軸疊砌而成，上下石軸通過陰陽卯及粘結(jié)材料連接，其構(gòu)造符合石建筑最大力學(xué)特點——通過石塊擠壓承載外力，雖然還有木結(jié)構(gòu)的榫卯特征，但木結(jié)構(gòu)的影響已明顯變?nèi)?。?dāng)石柱發(fā)展到石墩時，石梁橋便徹底擺脫了木結(jié)構(gòu)的影響，唯一與木結(jié)構(gòu)似有聯(lián)系的便是石梁在石墩中的大量應(yīng)用，但這主要是因為中國古代一直沒有較好且便宜的膠凝材料，只能通過石梁縱橫堆疊來保證石墩的整體性（圖3），這也是古代工匠的一大技術(shù)創(chuàng)新。

圖3 福建泉州洛陽橋（石梁縱橫堆疊形成橋墩 圖片來源：https：//www.toutiao.com/i6396890519753982465/）

2 石伸臂（石疊澀）

古地中海伊比利亞半島的圓頂墓（Beehive Tombs，3000 B.C.）為較早的石疊澀穹隆，古希臘的阿瑞凱迪克橋（Arkadiko Bridge，1300 B.C.）為最早的石疊澀拱橋。中國已知最早的疊澀應(yīng)用是西漢南越王墓（200 B.C.），磚疊澀穹頂則直至河南襄城茨溝漢墓（132 A.D.）才出現(xiàn)[8]。在地中海及西亞地區(qū)是先有疊澀后有發(fā)券，但在中國由于存在“外來技術(shù)吸收”和“本土技術(shù)改進(jìn)”兩條并行技術(shù)發(fā)展路徑而很難厘清技術(shù)之間的演進(jìn)關(guān)系，發(fā)券拱與折邊拱孰先孰后的問題也是如此，若無明晰并有實證支持的演進(jìn)譜系，任何判斷都只能是推測。疊澀演進(jìn)也可以從新材料仿制舊結(jié)構(gòu)的角度來推測如下：木挑梁→木伸臂（木疊澀）→石梁伸臂（石梁疊澀）→磚石疊澀。即由木結(jié)構(gòu)發(fā)展出疊澀并用于橋梁和墓葬，石梁替換木構(gòu)件后出現(xiàn)疊澀石梁橋及大石梁疊澀拱頂。該推測的依據(jù)有三：青海都蘭縣諾木洪搭里他里哈遣址（900 B.C.）的木構(gòu)技術(shù)[9]已足以制作簡易木伸臂橋；甘青地區(qū)四世紀(jì)時成熟的木伸臂橋構(gòu)造[10]則意味著該橋式在當(dāng)?shù)氐玫搅顺浞职l(fā)展；南方木材豐富地區(qū)的仿木石橋說明“石梁代木”是一種較為普遍的發(fā)展模式，可以應(yīng)用在木伸臂橋上，從而實現(xiàn)木伸臂到石梁伸臂這一環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)換。

疊澀是原木或磚石分層縱向堆疊并層層縱向外挑，但橫向聯(lián)系較弱，用在跨徑比房屋和墓葬大得多的橋梁上容易損毀，因此需添加橫梁以使橫向受力均勻，從而形成伸臂橋。木伸臂橋常見形式有單向伸臂（圖4）和雙向伸臂，前者常見于藏區(qū)，后者常見于湘桂，在“石梁代木”中均被完全模仿（圖5）。石伸臂橋在發(fā)展的過程中漸漸意識到石梁質(zhì)脆易斷，便逐漸增加橫梁數(shù)量，最終演變出石梁縱橫堆疊、形似疊澀實為伸臂的橋式（圖6），與石梁橋墩和睡木基礎(chǔ)[6]屬同一工法。

圖4 西藏玉曲伸臂橋（木橫梁間隔布置 圖片來源：http：//www.mafengwo.cn/traveller/article.php.id=475）

圖5 浙江文成接龍橋（石橫梁間隔布置 圖片來源：http：//nb.ifeng.com/a/20160616/4653066_0.shtml）

圖6 福建永春東關(guān)橋（石橫梁緊密布置 圖片來源：http：//www.chnjzl.com/bbs/read.php?tid=10284）

3 石撐架與折邊拱

木橋除伸臂外，還有駢木（簡支木橋）、木撐架和編木（疊梁拱或貫?zāi)竟埃┤N結(jié)構(gòu)。其中的木撐架是駢木與編木之間的過渡，即在駢木下加斜撐形成八字撐架，以提高駢木的剛度。后在斜撐頂端加木縱梁與兩斜撐構(gòu)成三折邊（三節(jié)苗），再加次縱梁與兩岸相連，以此來增大跨徑。若在三節(jié)苗下再穿插斜撐則形成編木橋（三節(jié)苗加兩節(jié)苗），慢慢演化出流行于浙閔一帶的木拱廊橋（三節(jié)苗加五節(jié)苗）。

編木由于桿件細(xì)長、構(gòu)造復(fù)雜，僅適合于木構(gòu)，若改為石梁則易斷，故未見仿制的編石結(jié)構(gòu)。木撐架由一主縱梁、二次縱梁、二斜撐、二節(jié)點橫梁組成，橫梁的作用依然是為了提高橋梁橫向整體性并使橫向受力均勻，這些桿件均可由石梁代替成為石撐架（圖7）。石撐架在演進(jìn)過程中取消了次縱梁，而代之以實腹式填料，這樣更符合石材抗壓的材料特性，并使整體性得到進(jìn)一步加強，此時已近似于拱橋，被稱為三折邊拱（圖8）。由三折邊而五折邊、七折邊，石梁橋便轉(zhuǎn)化為石拱橋[6]。但折邊畢竟是直線，其轉(zhuǎn)化為曲線真拱的過程很可能是借鑒了外來發(fā)券拱的樣式，即將直石梁加工為曲石梁，初期應(yīng)用于外側(cè)拱券作為裝飾（圖9），后遂用于所有石梁，成為真正意義上的石拱橋（圖10）。

圖7 浙江麗水河橋（有次縱梁的石撐架，與木撐架結(jié)構(gòu)一致 圖片來源：http：//blog.sina.com.cn/s/blog_92c83e520100wcqj.html）

圖8 浙江臨海大善橋（取消次縱梁，成為實腹式三折邊拱 圖片來源：http：//yywhyc.com/home_1.aspid=581&ClassID=86&action=look）

圖9 浙江紹興永昌橋（兩側(cè)為曲梁、中間為直梁 圖片來源：http：//blog.sina.com.cn/s/blog_713c50e80102v0tx.html）

圖10 江蘇蘇州吳門橋（拱券全部由曲石梁構(gòu)成 圖片來源：http：//www.subaonet.com/2013/0819/1194362.shtml）

4 發(fā)券拱（真拱）

發(fā)券拱可能最早出現(xiàn)在古西亞或古埃及，在已發(fā)掘的烏爾城（City of Ur）中已見完整的磚發(fā)券拱（2160 B.C.）[11]。羅馬斷橋（Ponte Rotto）是凈跨20m的石發(fā)券拱橋（142 B.C.）。中國發(fā)現(xiàn)最早的拱券是麻彌圖廟一號墓凈跨1.64m的扇形磚券墓拱頂（127 B.C.）[12]，最早有文字記載的石拱橋是旅人橋（282 A.D），現(xiàn)存最早的石發(fā)券拱橋是凈跨13.3m的河北滿城方順橋（309 A.D）。

從現(xiàn)有資料來看，發(fā)券拱自域外傳入的可能性較大。漢墓中凡發(fā)現(xiàn)的拱頂構(gòu)造從造型到技術(shù)均已成熟，并且有些還帶有無效的本土技術(shù)嫁接，比如楔形券磚上帶有榫卯；空心磚折邊拱和發(fā)券拱有并置現(xiàn)象，未見折邊至發(fā)券的演進(jìn)關(guān)系；并列和橫聯(lián)磚券技術(shù)同時應(yīng)用，未見并列至橫聯(lián)的演進(jìn)關(guān)系[8]。發(fā)券拱技術(shù)可由古西亞直接傳入，也可由秦漢之際海陸絲綢之路傳入，應(yīng)用于橋梁時受木橋影響較小，僅少數(shù)石拱橋拱肋有榫卯殘留。發(fā)券拱對本土折邊拱的影響主要是使石梁由直變曲，折邊數(shù)量增加的同時石梁尺寸也變短，兩者漸趨融合（圖11）。偶有石拱橋兼用發(fā)券拱和折邊拱，即在下部用疊澀或發(fā)券，上部用三折邊甚至一折邊，屬于兩種技術(shù)的簡單搭接。

圖11 河北滿城方順橋（拱券兩邊為短石梁折邊拱、內(nèi)部為發(fā)券拱 圖片來源：http：//blog.sina.com.cn/s/blog_14555c7cf0102wmir.html）

5 結(jié)語

中國古代本土石橋脫胎于木橋，通過“石梁代木”實現(xiàn)了材料轉(zhuǎn)換，通過經(jīng)驗積累和技術(shù)交流實現(xiàn)了結(jié)構(gòu)演進(jìn)。石橋在對木橋的模仿過程中保留了大量木橋的桿件和結(jié)構(gòu)特征，但兩者材料性能畢竟不同，因此石橋在演進(jìn)過程中不斷做出結(jié)構(gòu)調(diào)整，比如石梁橋榫卯的取消、石疊澀橫梁的增加、折邊拱折邊的曲化等，從而使石橋逐漸擺脫木橋影響并找到了符合自身材料性能的橋式。中國古代石橋形式多樣，本文僅從石橋模仿木橋的角度對石橋演進(jìn)做了粗淺梳理，以期對古建筑研究有所助益。

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