中国古代桥梁桥型调查报告

./中国古代桥梁桥型调查报告中国是一个有5000年文字记载历史的伟大国家,我国幅员辽阔,地形东南低而西北高,河道纵横交错,有著名的长江、黄河和珠江等流域,这里孕育了中华民族,创造了灿烂的华夏文化。在历史的长河中,中华民族曾建设了数以千万记的桥梁,成为华夏文化的重要组成部分。桥梁是人类文明的产物,是人类社会进步和发展的一个重要标志。在人类最基本的生活需求——衣食住行中,桥梁是为人类的"行"服务的。从古到今,桥与人们的生活、生产紧密相依,息息相关,还与战争、、戏剧、民俗等有着千丝万缕的关系。从它诞生的那一天起,就默默地为公众服务着。桥梁是跨河越谷的人工构造物,是架空的路,让行人、车辆、渠道、管线等安全通过。增强桥梁的跨越能力,以克服江河湖海、深谷陡崖、断层软基、风雪雨及地震等险境始终是桥梁建设者不断追求的目标。中国古代桥梁的辉煌成就举世瞩目,曾在东西方桥梁发展史中,占有崇高的地位,四大发明是中国对人类文明的重大贡献,而在古代桥梁方面,中国的祖先也有许多创造性成就为世界所公认。英国科技史学者约瑟博士在他所著的《中国科学技术史》和《中华科学文明史》中对中国古代的梁桥、浮桥、拱桥和索桥等桥型的发展都作了详细的评述和考证。梁桥我国历史上最早记载的梁桥为钜桥。该桥建于商代<公元16-公元前11世纪>。"周武王伐纣,克商都朝歌〔今省曲周县东北,发钜桥头积粟,以账济贫民。"自周代以迄汉,中国多造石柱、木梁桥。古代的石梁桥一般跨度都在10米以下,最大的石梁长达23.7米。迄今仍保留的中国古代石梁桥当推始建于宋八年<1138年>的安平桥,该桥共362孔,全长5里<2223米>。意大利人马可·波罗在1275年所著游记中对此都有记述。两宋时,无论是城市或乡村,在建造大批石梁石墩桥的同时,又把大量的木梁木板桥的木梁、木板改造为石梁、石板,木柱、木墩改造为石柱、石墩。200多年间,仅一地,见于古籍的桥梁就有110座,其中名桥10座。安平桥,有362孔,桥长5里〔2223m,故又名五里桥〔现桥长2100m>,保持了700余年的桥长记录,被誉为"天下无桥长此桥"。桥始建于宋八年〔公元1138年,成于二十一年〔公元1151年,历时13年,坐落在县安海镇和海安县的水头之间,是跨越海湾的大石桥。据《安平志》记载,因桥太长,建桥时在桥上造了5座亭子,以便行人休息。这座世界上少见的古长桥,被人们认为是1905年黄河大桥建成以前的七八百年中我国最长的桥梁。又如万安桥,俗称桥,共有47孔,建于洛入,桥总长约890m,桥宽3.7m。桥始建于宋皇佑五年〔公元1053年,完成于宋嘉裕四年〔公元1059年。两桥均为国家重点文物保护单位。〔安平桥〔万安桥虎渡桥又名江东桥,位于龙海县北溪下游,南宋淳祐二年〔公元1242年由木梁桥改建为石梁桥。20XX被列为全国文物保护单位。宋代黄朴在《虎渡桥记》中说,每一桥孔有3根石梁,最大桥孔的石梁每根"长八十尺,广博皆六尺有奇"。新中国成立后,文物保管部门曾进行过实测,该桥最大的石梁长23.7m,宽1.7m,厚1.9m,与史书记载基本相符。按花岗石的容重为2.7吨/立方米计,最大的石梁重达207吨。根据强度理论验算,当石梁长为23m时,在自重的作用下,跨中界面的弯拉应力达到花岗石抗拉极限应力的90%。在材料力学诞生前500多年,是如何找到这个依据的,很值得探讨。〔虎渡桥木兰陂回澜桥位于市西南木兰村木兰山下,坐落在汹涌的木兰溪水和兴化湾海潮汇流处,是一座具有引水排水、蓄水灌溉、挡潮防洪、航运交通的综合工程,是宋代大型水利设施。1988年被国务院列为国家重点文物保护单位,其名为"木兰陂"。木兰陂由枢纽工程、渠系工程、堤防工程和人行桥组成。枢纽工程由溢洪堰、南北渠道进水闸、冲沙闸、导流堤等组成。溢洪堰高7.5m,长219m,分32孔。闸堰式坝身由闸室、上游护堤和下游阶梯式消能坦水组成,长111.13m,分29孔,总净宽70.4m。在溢洪堰的两端建有进水闸道。石桥是整个工程的配角,为行人所需,石桥墩是为搁置石梁供人过水和墩土上凿槽,供上下水闸门之用。南闸回澜桥,两孔石梁石墩,宽6.1m,建于南宋八年〔公元1138年。整个工程采用筏形基础。工程建成后的900多年以来,一直保护与灌溉这良田20多万公顷。〔木兰陂回澜桥八字桥建于南宋保祐四年〔公元1256年,是城市桥梁布局的佳作,在处理桥与周围街道、河流的关系方面有独到之处。桥为单孔石梁,长条石并列,微微上拱,净宽3.2m,净跨4.5m,高5m；石柱壁式桥台,利于水上交通,西面桥台设有纤道。桥下西面第5根石柱上刻有"时保佑丙辰仲冬日建"字样。〔八字桥江东桥的石梁最为巨大。该桥于宋嘉熙元年〔公元1237年由木梁桥改为石梁桥,计有15孔,每空三片石梁。石桥现存5孔,其中最大的石梁长23.7m,宽1.7m,高1.9m,重量达2000kN<200t>。这样巨大的石梁,在没有重型起重设备的古时,其采、运、安装等工作都是十分艰巨的。〔江东桥不论木梁或石梁,为了加长桥跨,采用了多层并列梁,由下向上逐层外挑的方法,以支撑中部的简支梁。在当时石梁称为叠涩；木梁称飞桥或称握桥,即为伸臂梁桥。木伸臂梁在公元4世纪时已有记载。石桥叠涩,出檐不远；木桥伸臂达到20m。现存清代重修的文县阴平桥为单孔木伸臂桥,桥跨达60余米,桥上建有桥屋。宋代将起源于公元4世纪初的、的单伸臂桥从单跨变为多跨,由单伸臂改进为双伸臂和斜撑伸臂；建造地由山区走向平原,从西部地区到东南沿海地区,并且桥上普遍建有桥屋或桥廊、桥亭、桥塔。木伸臂梁利用木料,横直相间,层层挑出成伸臂,两边伸臂之间搁简支梁,是木梁桥的跨越能力增加约4倍。据古籍记载及1949年尚存的、始建于宋代的伸臂木梁桥,在、、、广西等东南省份较有名的至少有12座。伸臂木梁桥上均建有桥屋或桥廊,桥台上建桥阁,桥墩上建楼或亭。这是出于运用重力平衡的原理增加桥跨的考虑,挑梁的根部必须由一定的重量压紧压牢,并形成整体,否则就难以建造,即便建成也容易倒塌。广西三江侗族自治县的程阳永济桥,是一座4孔5墩的木伸臂桥屋,全长644m,建于1916年,5座墩台上均建有桥亭,用桥廊把桥亭互相贯通。桥亭起着重力平衡做用,把装饰与功能有机结合在一起。拱桥世界上对拱结构的起源众说不一。或认为导源于自然界溶洞天然拱；或认为起自崩落的堆石拱；或认为由于砌墙开洞,逐渐由"假拱"演变而成。在中国,从墓葬结构及仅存实物,显示出拱是由梁与侧柱逐渐演变为三、五、七等折边拱,然后演变为圆拱。跨度亦由小变大,由二三米而到达净跨37.02m,并保持了千余年的世界记录。中国现存最早,并且保存良好的是隋代州安济桥,又称州桥。桥为常见圆弧石拱,拱券并列28道,净跨37.02m,失高7.23m,上狭下宽总宽9m。主拱券等厚1.03m,主拱券上有护拱石。在主拱券上两侧,各开两个净跨分别为3.8m和2.85m的小拱,以宣泄洪水,减轻自重。桥面呈弧形,栏槛望柱,雕刻着龙兽,神采飞扬。桥始建于隋开皇十五年〔公元595年,开工于隋大业元年〔公元605年。安济桥制作精良,结构独创,造型匀称美丽,雕刻细致生动,列代都予重视和保护,1991年列为世界文化遗产。〔州桥中国石拱因南北河道性质及陆上运输工具不同,所以构造不同。北方大多为平桥〔或平坡桥,实腹厚墩厚拱。南方水网地区则为驼峰式薄墩薄拱。的永济砖拱桥,旧名响岔桥,其拱的砌法与城门砖拱同,桥为3孔,长约45m。现存石拱桥有34座,建于五代1座、宋代6座。其中建于五代的闽侯县金鳌桥和建于宋初的周宁县纯池镇的豪阳桥,均为单孔卵石拱桥。金鳌桥长17m、宽5m、净跨12m。桥在崇圣寺枯木庵旁,古时通往闽北的石板古道上。豪阳桥拱跨7.2m,全长13m、宽3m。两座石拱桥用大小不一、形状各异的河卵石叠砌而成,是迄今为止现存最古老的卵石拱桥。观音桥桥跨三峡之间,又名三峡桥,也称栖贤寺桥。桥为文人学士所青睐,宋黄庭坚的《栖贤桥铭》,宋王十朋的《三峡桥》诗,宋东坡《栖贤桥诗》和王伟《三峡桥游记》等均有提及。桥以山石作基,单券石造,南高北低,单孔石拱,净跨径10.33m,全长20.45m,宽4.1m。拱圈为9道券并列砌筑,厚95cm,现东西两侧各已毁一道,存7道。拱石非常别致,子母榫卯相接,共有107块。观音桥用四种不同的子母榫卯石。在弯板拱石为凸榫,于联锁龙筋则为凹卯,榫卯不外露,外形则美观。子母榫卯相接的构造方式,最早使用与西汉末年东汉初期的砖砌墓拱中。〔观音桥宛平卢沟桥在门外30里,跨永定河。桥始建于金大定二十八年〔公元1188年,完工于金明昌三年〔公元1192年。桥全长212.2m,共11孔,净跨不等,自11.4m至13.45m,桥宽9.3m。墩宽自6.5m至7.9m。拱券接近半圆形。桥墩迎水面有尖端镶有三角铁住的分水尖,背水面为削角方形。桥面上石栏杆共269间,各望柱头上,雕刻有石狮。金代原物简单统一,自后历朝改换,制作精良,石狮形态各异,且有诸多小狮,怀抱背负,足抚口噙,趣味横生。桥上及华表柱上等的石狮子,已成为鉴赏重点,亦是统一变化的美学原则的具体应用。卢沟桥早已列为全国文物保护单位。〔卢沟桥南方江浙一带水网地区,以舟行为主。潮汐河流,软土地基,因此即使是石拱桥亦尽量减轻重量建造为薄墩薄拱。桥孔自单孔多到85孔〔吴江垂虹桥,已塌,尚存残孔8孔。薄拱的拱厚最小者仅及拱跨的1/66.7,而一般拱厚则为1/20左右。唐继《枫桥夜泊》名诗中的现存枫桥〔清代建也是薄拱。薄墩之薄,相邻两拱券拱石相接,特别是三孔连拱薄墩桥,中孔大、边孔小,两岸以踏步上桥。桥成驼峰形,造型美观。如拱宸桥创建于明崇祯四年〔公元1631年,清光绪十一年〔公元1885年重建。中孔净跨15.8m,两边孔各为11.9m。拱券石厚30cm,为拱跨的1/52.7和1/39.7。中墩厚约1m,合大孔的1/15.8。现存最长的多孔薄拱薄墩连拱为宝带桥。桥建始于唐,历代多次重修,现存桥共计53孔,全长316.8m,中间有3孔隆起以通船只,桥宽4.1m。桥头建有石狮、石亭、石塔。中国古典园林中亦常见石拱桥,即起交通引路作用,更与园林景色有机结合,或是主景,或是衬景。如瘦西湖中的五亭桥〔又名莲花桥就是佳作。〔宝带桥〔五亭桥中国的木拱桥肇始自宋。宋代择端的《清明上河图》,在画面高峰处有北宋都城汴京〔现跨汴水的一座木拱桥,名为虹桥。为了漕运,水中无桥墩,桥采用了宋明道年间〔公元1032-1033年有一守牢卒子所发明的"贯木"架桥,即大木穿插叠架为木拱。虹桥桥跨约18.5m,拱矢约4.2m,桥面总宽9.6m,其结构模式见图。桥毁于金元之际,几百年来一直认为已是绝唱。近十多年来调查研究发现,随着北宋南迁,在今、山区中有数十座古木拱桥,结构与虹桥相类似且有所改进,桥跨增加到35m左右。如云和梅崇桥,桥建于清嘉庆七年〔公元1802年,其结构透视和构造模式见图。又如泰顺县的泗溪溪东桥。桥长41.7m,跨径25.7m,矢高5.85m,桥宽4.86m。桥上建有美丽的廊屋,为了保护木料,两侧钉有蓑衣式木板。桥始建于明隆庆四年〔公元1570年。泰顺县的叶树阳桥竟存世511年。〔虹桥断面示意图〔溪东桥现存23座木拱廊桥,其主拱基本构造与虹桥大致一样；而其拱骨联结的横木、桥面布置、第一系统之间设有小排架等均与虹桥不同。主拱骨架均有单层三边形和双层多边形两种组合而成。三边形骨架,两端斜梁以仰角伸向跨中,通过横系梁与跨中平梁,以榫铆嵌合,上承桥面铺装成整体；多边形双层骨架,系在三边形骨架之间穿插五边形骨架；纵横圆木交错相架,上下纵梁夹住横梁,相互挤压,使上下两层组成一体。为加强整个骨架的稳定性,两端斜梁均以剪刀木撑加固。在拱脚、拱背的主柱盖梁上架设纵梁面板；为防止火患,有的桥还在木桥面板上铺砌青砖、石板、卵石。始建于南宋的闽清合龙桥和屏南千乘桥均为双跨木拱桥,与虹桥的结构更为相似。始建于宋初的屏南县长桥镇公济桥,原名万安桥。《八闽通志》载："宋初建,累石为墩,而构亭其上。"桥全长97.4m,宽4.7m,五墩六孔。花岗石垒砌桥墩,用粗大圆木从墩上并列斜式起架,交替搭置,互相承托,顶排横架为梁,形成桁架拱式,横板为桥面。仅拱与主柱,就是用了430多根杉木。公济桥为现存建造年代最早、最长的六孔木拱廊桥,为省重点文物保护单位。〔公济桥浙闽木拱桥的跨度要比木梁桥大3-4倍,最大的跨径达42m,是"虹桥"的两倍多。由于浙闽木拱桥均建有桥廊,并设有防雨篷,极好地保护了木拱桥,延长了使用寿命。闽清合龙桥,至今已存在了835年。应该指出的是,浙闽木拱廊桥的第一系统采用5根拱骨,而虹桥第一系统是3根拱骨,因此,造就了虹桥的第一、第二系统主要力是纵向受压,而浙闽木拱廊桥第二系统的跨中拱骨主要是受弯。浙闽木拱廊桥除了有拱桥特征外,还有梁桥因素,在力的传递和构件共同作用方面也与虹桥不同。虹桥的第一、第二系统之间必须靠横木捆紧挤压形成整体,而浙闽木拱廊桥主要靠桥面纵梁和小排架,并且靠桥屋的自重为压重。因此,虹桥不必建廊屋,而浙闽木拱结构本身必须建廊屋,同时,也可保护木拱桥不受雨雪风霜的侵害。虹桥等木拱结构为中国所独创,尚有其他别致的结构形式的竹木拱桥,亦与世界同类桥梁有异。索桥索桥的索有藤、竹、皮绳和铁链等几种。历史记载,公元前285年便有笮桥〔竹索桥。冰蜀守〔公元前256-前251年造7座桥于盖州〔现,其中一座是竹索桥。铁索桥传说起自汉初,西汉大将樊哙在褒城县〔今留坝县古栈道上建成的樊河桥〔公元前206年,很可能就是铁索桥。有确切记载的横江铁锁〔即铁索是西晋伐吴〔公元280年吴守将用铁锁多道,横截长江三峡的西陵峡口以挡舟师。为了维护西南各省的交通,宋代继续使用索桥。始建于北宋淳化元年〔公元990年的都江堰市的安澜桥,是一座多空连续并列竹索桥,是世界上第一座多跨竹索桥。都江堰市境原有索桥15座,分别跨越岷江、寿江与白沙河。安澜桥长340m,经江中岛跨、外江。桥分8孔,最大一孔跨径达61m,宽3m多,高近13m,两岸桥头各有桥屋。全桥用细竹篾编成粗5寸的竹索24根,其中10根作底索,上面横铺木板做桥面,压板索2根。还有12根分两组排列与桥两侧。每隔1-2米有一个有横木梁与两侧的竖直木条组成的U形木框,通过横木梁与底索紧固,竖直木条与侧索夹扎一起,使桥形成一个整体,行人与车辆在成排的U形框过。〔安澜桥永平县霁虹桥,跨澜沧江,是中国现存最古、最宽、铁索最多的铁索桥,桥净跨57.3m,全长113.4m,桥宽约4.1m。桥底有索16根,左右栏杆索共两根,桥位于通往印度、缅甸的千年古道上。相传当年造铁索桥时,原有的木桥被江水冲毁,要把每根手臂粗,数千斤重、百余米长的铁链从当东岸送到西岸十分困难。一位年轻的工匠从射箭狩猎得到启发,根据他的建议,工匠们在陡峭的东岸用数根粗细不等,与铁链一般长的麻绳由细至粗结好,然后把粗头系在铁链上,细头系在箭尾上,射到西岸,西岸的工匠把麻绳捆在绞车上,摇动转轮,将铁链拖到西岸,固定在埋入地下几米深的铁铸万年桩上。霁虹桥西岸绝壁上刻有历代文人墨客书写的"西南第一桥"、"悬崖奇渡"、"金齿咽喉"等等；著名地理学家徐霞客曾到过此桥。〔霁虹桥泸定铁索桥,跨越大渡河,位于川、藏要道,是铁索桥中现存制作最精良的一座。桥始建于清康熙四十四年〔公元1705年,次年完成。桥净跨100m,桥宽2.8m,上铺木板。底索9根,每根索长约128m,两侧各有两根栏杆索,由善于制作铁索桥的天全州修建。两岸石砌桥台,用台身自重来平衡铁索的拉力。为首批国家级重点文物保护单位。铁索桥是一种柔性的可变体系。泸定桥运用东桥台高出西桥台68cm,让铁索斜置,有利于克制桥的侧向摇晃。桥在静载作用下,水平中垂2.3m,由于斜置,最大中垂量减为1.62m。鉴于铁链断裂多次,曾对过桥作过如下规定：一次过桥不得超过15-30人,不能集伍过桥,不能在桥上跳蹦等等。这些都是合理的,是避免索桥过度晃荡、振动,防止共振所必需的。泸定桥台后落井自锚,利用桥台自重作压重来承受铁索的拉力,是古桥建造的一项重大技术成就。〔泸定桥浮桥古代在大江大河中不可能修造桥墩,为过河需要,用舟船组合建造浮桥。浮桥又称桥航、舟梁。最早的浮桥记录是《诗经》中记周文王亲自迎娶,在渭水上造的浮桥,时在公元前12世纪。据史料记载,古代曾在黄河上9处和长江上5处建造过大量浮桥。1989年,在永济发掘出唐代蒲津浮桥东岸锚锭浮桥铁索的4头各10多吨重的铁牛和4名真人大小的铁人,铸造精细,气韵生动。据考证,蒲津浮桥的前身是春秋鲁昭公元年〔公元前541年建成的临时性的浮桥,昭襄王五十年〔公元前257年正式修建蒲津浮桥。浮桥一直以竹索系船,至唐开元十二年〔公元724年才改竹为铁链,在东岸和河心洲上各铸4牛4人以锚挂铁链,挂上巨船成浮桥,桥长约3