1)追古溯源
中国最早的桥梁何时建造?位于何地?是什么样子?一直是人们探求的问题。早在新石器早期(距今10000~7000 年),农耕聚落就已形成。多处考古发掘发现,聚落有居住区、窑场和墓地三类遗存。居住区位于中央位置,外环以深沟防止野兽侵扰及其他部落入侵,深沟上设有桥梁式的跨空构件。因此,从众多的考古材料及丰硕的多方研究成果可以推断出,桥梁应该出现于新石器时代中晚期(距今7000~4000 年),人类已由渔猎文明向农耕文明转型。人类经过集群,原始村落已经形成,母系氏族进入繁荣阶段,桥梁是人类氏族社会的一个必然需求。
2)古桥演进的六个阶段
根据国家“商周断代工程”研究成果,我们把夏至西周共1300 余年的时期作为古桥的始创阶段。这一时期是中国奴隶制社会产生、发展并孕育危机的时期,也是古代中国文明开化时代的开端。商代开始了发达的青铜时代。当时,由于建造都城、军事运输、农业水利等的需要,桥梁技术有了很大的提高,出现了多跨木梁木柱桥、浮桥、城门悬桥、水闸桥。原始社会中出现的堤梁式踏步桥与独木、骈木梁桥已属常见。
第二阶段是发展阶段。时间在东周(春秋、战国)至秦朝,共五百余年。在这个时期,奴隶制社会逐渐向封建社会过渡,中国社会也从王权国家走向中央集权制的封建帝国。科学技术发展出现了第一次高峰,工、商、士、农社会人士诞生了,良匠、良工受到尊重。铁器取代了铜器,标志着生产力取得了突飞猛进的发展。战争成了时代的主题。各诸侯国从过去争奴隶、分胜负进入抢地盘、夺资源、争人才的战争,成为推动社会发展的强大动力。这个时期,索桥这一新的结构诞生了;像中渭桥那样的多跨木梁木柱长桥建成了,城市桥群成都七星桥出现了,栈道这一多种类型的木梁木柱式的特殊桥梁被广为建造,随着大型水利工程的修建,大量的石梁石墩桥及水闸桥被建造,在黄河上建起了长年使用的蒲津浮桥,诞生了复道、园林桥梁,开始出现了浮桥及木石梁桥的文字记载,在战国已有了石质拱墓,加上可锻铸铁(即韧性铸铁)的诞生,为创建铁索桥与有拱桥打下了基础。
第三阶段是成熟阶段。时间在两汉,近五百年。当时中国是世界上经济、文化、科学技术发达的国家之一,铁器极盛时代已到,并传授世界。木梁木柱已遍布全国各地,京城大型的木梁木柱骆驰虹桥有3 座,大型石梁石墩桥开始建造,随着“丝绸之路”的正式形成,索桥在西南、西北地区被广泛建造。并把建桥技术传到中亚、西亚各国;随着造船业的发达,高大楼船在中原、安徽与广东出现,浮桥在全国各地修建,并首次在长江上建造浮桥。东汉期间屡修栈阁,留下了珍贵的栈道石刻。特别是木拱、有拱桥的诞生,使梁、索、浮、担四种本桥型都已齐全,并出现了专门的交通建设的队伍。
第四阶段是鼎盛阶段。时间在晋、隋、唐时期,共六百余年,这个时期是中国极为昌盛辉煌的时代,有名可考的中小城市就有315 个,人口超过7 万户的城市达30 个;唐长安城人口有百万之众,其中外国人就有10 万人,是当时唯一的国际大都会,唐大明宫遗址面积是现今北京故宫的5 倍,唐代东都洛阳就有桥梁30 余座。晋朝创建了架在黄河上的伸臂木梁桥。隋朝创建了40 余孔,全长约400m 的石拱联拱桥和敞肩拱的赵州桥,成了划时代的绝唱,产生了李春等大匠师,唐代对秦汉三渭桥均整理重建,对关中到汉中的四条秦汉栈道进行了维护与全面改造,在木梁木柱桥上出现了最大倾角为10°的斜桩,还出现了薄墩、薄拱的驼峰式石拱桥与圆形石拱桥,对蒲津浮桥的改建更是达到了空前绝后的地步,大明宫太液池中的园林廊桥与佛寺、书院前的理念性桥梁均属首创。隋朝建了2 座,唐代建了11 座国家级桥梁,它们由水部郎中主持修建与日后管理,其下还有津令、典正、录事等官员负责。总之,这一时期在石拱桥、木梁木柱桥、浮桥建造方面达到了顶峰,反映出鼎盛阶段的特征。
第五阶段是全盛阶段。时间主要在两宋时期,共三百余年。此时,科学技术上有了四大发明,在土木工程领域诞生了木工喻皓写成的《木经》三卷与李诫编写的《营造法式》。在桥建设上继承前朝,经过全国南北同时展开和大规模进行的时期,出现了梁早期设计图样及建造试验模型,在石拱桥方面虽未达到隋朝的水平,但也产生了观音桥与卢沟桥那样的结构。而在修建临海大型石梁石墩桥、创建贯木拱桥及多跨索桥上更是独树一帜,创建了石梁石墩桥与浮桥相结合的肩闭活动式的广济桥。在梁、索、浮、拱各类桥构上均有建树,进入全盛时期。
第六阶段是迟滞阶段,由于缺乏专业技术的指导,经验难以发展成为科学,又无材料(19 世纪初才开始使用熟铁建造桥梁)、新技术的支撑,难以进入近代桥梁时代,时间在元、明、清,共六百余年。这个阶段古代桥梁的构造类型已经齐备。虽然建造、修复、改造了数十万座桥梁,可是在桥的结构与施工技术方面基本上还是传承过去,少有建树。建不起桥的地方,采用摆渡、建造浮桥来维持交通,乃至早期公路还是尽量利用原来的驿道和古桥,特别是石拱桥;铁路也是利用古石拱桥或运用建古石拱桥技术,多建石拱。在江南地区,多跨石拱桥中薄墩的建造、单边推力墩(制动墩)的出现、桥墩的干砌法、尖拱与压拱技术的运用、铁索桥铁索的锚固等均有所发展和创新。这一时期,在古桥梁文化上则有较大的发展,如园林桥梁、湘桂山间风雨花桥等,在石拱、石独梁石柱上桥联也有所出现,等等。(www.xing528.com)
古代桥梁主要是凭经验,以土、木、石等天然材料为主,运用石、木、骨、竹到铜制再到铁制的简单工具,通过实践建造起来,演进缓慢。从利用自然形成的桥梁到人为建造桥梁;从建造临时性桥到半永久性桥梁,再到永久性桥梁;从无到有,从小到大,从短到长;从能用到实用为主兼顾经济,再到实用与经济并重兼顾美观,中国古代的桥梁建造就是这样一步一步走过来的。尤其像赵州桥的建造,在实用、经济、美观三方面更是达到了高度的统一,成为中国古代石拱桥的标志。
从四种桥梁结构的基本形式诞生的时间来说,依次是木、石梁桥,浮桥,索桥,最后是拱桥。
3)中外古代桥梁的比较与交流
中国在公元前2100 年前后的夏代开始进入奴隶社会,比两河流域及古埃及等文明古国晚数百年乃至两千年,可是社会发展得比较快,奴隶社会时间比较短。就青铜的冶炼和锻造技术而言,在商代晚期至西周中期(前1400—前900)已达到极高水平,处于鼎盛期,西周的器铸铭——金文也到了全盛时期。西周社会的各个方面均显示出它是一个成熟的早期国家(王国)。到东周即春秋战国时期,中国进入了封建社会,比西方早800~1000 年。
浮桥与索桥均首创于中国,建于公元前1075—前1046 年商纣(帝辛)的钜桥,是一座多孔木梁骆驰虹桥,它比古罗马亚平宁山脉台伯河上建于公元前630 年的桩柱式木桥要早400 年左右。在浮桥方面,周穆王三十七年(前965 年)的浑脱浮桥作为中国的第一座浮桥,要比波斯王大流士侵犯希腊时在欧亚两大洲之间的博斯普鲁斯海峡上建造的浮桥(长期以来被公认为世界上最早的浮桥)还要早四百多年,但后者的难度要大于浑脱浮桥,造桥技术上也远优于浑脱浮桥。而石拱桥要比以造石拱桥著称的古罗马晚约500 年。在北京举办2008 年奥林匹克运动会到希腊古城奥林匹亚取火的仪式中,全球亿万人看到希腊取圣火的女祭司自古城宽约6m 的石砌拱门下通过。这座石拱门建于公元前4 世纪,比中国始建于东汉的石拱桥早四百余年。现存的西班牙阿尔坎塔拉(Alcantara)桥为六孔石拱,跨塔霍河(Tague),中间两跨跨度各约28m,于98 年建成,比中国赵州桥早五百余年,而欧洲到19 世纪才出现赵州桥样式的敞肩拱。1779 年,英国第一座跨度30.65m 的铸铁拱桥——Coalbrookd 桥的问世,标志着西方用木石建造桥梁时期的终结。在中国,至迟已在隋开皇(581—600 年)时建造了云南巨津州铁桥(铁链桥),似乎可以说,中国结束木石桥梁时代要比西方早约1200 年。然而事实上并非如此。虽然中国在公元5—6 世纪就独创了“灌钢”炼法,即以生铁水灌注熟铁的炼钢方法,可是直到清末还是用生铁建造铁索桥与铁梁桥,并没有告别用天然材料造桥的时代。
中国古桥创建时间早,持续时间长,技术进步缓慢;对周边国家如尼泊尔、不丹、巴基斯坦、缅甸、越南、朝鲜、韩国、印度、日本有直接影响,不仅把架桥技术与方法传给它们,还有中国匠师前去直接设计建造。如西藏唐东杰布在不丹境内建造索桥9 座,1634年江西僧侣如定为日本长崎市设计眼睛桥(石拱桥),1645 年中国林守殿(音)为日本建造鸣潼桥。自中国的唐朝开始,日本的桥梁就受到中国古桥的影响,日本江户时代隅田川桥、京都岚山渡月桥都是仿唐宋时的多跨木梁木柱桥。现存岩国市的五孔锦带木拱桥,跨度为27.5m,始建于1673 年,其图样来自中国,由东渡高僧独立禅师建造。东京皇宫御沟上的一座木梁石轴柱桥就是直接仿我国西安的灞桥(灞陵桥)建造而成的。中国的古式索桥也远传至印度尼西亚、新几内亚乃至南美的秘鲁。
随着1928 年《马可·波罗游记》(或称《东方见闻录》)在意大利问世,以卢沟桥为代表的中国石拱桥等即在欧洲传开。书中称卢沟桥是“一座极美丽的石头桥。老实说,它是世界上最好的、独一无二的桥。”它促使欧洲人开始欣赏中国桥梁建筑,称北京卢沟桥为马可·波罗桥,甚至误传是马可·波罗建造了卢沟桥。赵州桥建成后700 余年,法国的赛垩特(Pontdeceret)桥于1321—1339 年建成,首开欧洲敞肩圆弧拱桥的纪录,而该桥的大拱圆弧已接近半圆。欧洲的多跨薄墩石拱桥是18 世纪法国桥梁大师贝龙的相关理论诞生前后才建造的。欧洲早在1595 年已有建造索桥的设想。1665 年徐霞客的《铁索桥记》详细描述了建于明崇祯四年(1631 年)的贵州安南县(晴隆县)的北盘江铁索桥,1667年法国传教士出版了一本《中国奇迹览胜》,书中介绍了中国铁索桥。李约瑟博士指出:这两本书直接启发了西方人建造铁索桥的尝试。在西方各国第一座铁链桥建成的时间,英国是1741 年,美国是1796 年,法国是1821 年,德国和俄国是1824 年。但不久它们就超越了中国,如英国于1820—1826 年在梅奈海峡建造起跨度达177m 的锻铁链杆柔式悬索桥(道路桥),并能在桥面随坏随修的情况下使用至1940 年,而且在保持原貌的前提下,把锻铁链杆换成低合金钢杆。后来,西方又在中国古代双索吊桥的启示下,把索桥桥面悬吊在主索之上,并运用诞生不久的钢材,实现了用钢缆为主索的柔性钢悬索桥,如1883年建成的美国纽约布鲁克林桥——主跨486m 的公路悬索桥,成为现代大跨度悬索桥的先声,是在吸收、消化的基础上实现的创新。英国工程技术界自称受西藏木伸臂梁桥的启发,修建了近代大跨度钢伸臂梁桥——福斯河桥。美国于1916 年在纽约建成跨度为197.9m 的狱门桥,当时被誉为全球拱桥之冠,它模仿了建于18 世纪北京颐和园的玉带桥所采用的双向反弯曲线桥面的形式,在大拱的上弧弦两端采用了反向曲线,使拱桥显得特别高耸。
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