不同地質條件和地域文化對橋梁結構形式的影響

黃志同，鐵發宇，高子璐

（蘭州交通大學 土木工程學院，甘肅 蘭州 730070）

橋，在中華文明史中是一個非常重要的存在。中華民族不僅開創了獨特的建橋工藝體系，積淀了豐富的橋梁科技知識與成果，而且創造和形成了自身獨特而富有魅力的橋梁文化。在源遠流長的中華橋梁文化中，“橋”被中華民族以自身獨特的生活實踐賦予了豐富的意涵——橋的內在本質在于交通，橋的基本作用在于流通，橋的文明價值在于連通，橋的至善訴求在于融通。中國橋梁建設輝煌成就的背后，閃耀著中華民族的創造偉力與濟世情懷。“地理環境的特性決定著生產力的發展，而生產力的發展又決定著經濟關系以及隨在經濟關系后面的所有其他社會關系的發展。”這說明地理環境是通過“生產”的形式來左右人類活動。針對橋梁這個單一的建筑載體來說，它承載了科學、技術、藝術、社會、宗教等多方面的內容，然而其根本區別是由不同的地理環境造成的。中國古代橋梁是我國古代科學的重要結晶與標志，具有極高的歷史價值、技術價值和藝術價值。我國幅員遼闊，地形地貌千差萬別，湖澤縱橫交錯，不同的地理環境和社會條件造就了風格迥異的橋梁文化以及悠久輝煌的橋梁建設史。周麗以大量實例的調查、相關資料和文獻為基礎，總結歸納出了湖南省古代橋梁的主要類型，并充分結合湖南省的自然地理條件、社會文化因素及歷史的發展等狀況，從各方面分析了湖南省各類古代橋梁的特點。楊榮杰通過探析巢湖浮橋與抱書橋建造與維修歷史，探索挖掘其所蘊含的歷史與人文價值。黃正良等以云龍古橋為研究對象，就其分布、類型、歷史源流、歷史價值、科學價值和藝術價值進行了探析。蔡曉津以沙河古橋遺址及環境為依托，構建了能夠提升公眾對橋梁遺產的價值認知的設計策略與具體方法，進而使古老的遺址展示文化價值，融入當代城市環境，豐富現代城市生活。酈文俊等從文化、美學及現代景觀設計學等方面著手，全面、系統地論述橋梁的文化內涵、美學意義并分析橋梁在城市景觀中的作用。

文章通過研究不同的地質條件、地域文化對橋梁結構形式的影響，分析各種不同橋梁結構形式的發展歷程。

1 渡河方式與橋的演變

橋梁是人類文明的產物，也是人類社會進步與發展的一個重要標志。隨著人們對渡河方式需求的變化，橋梁材料及結構也逐漸演變。古往今來，人們的渡河方式發生了巨大改變，探索渡河方式和橋梁發展過程對現代橋梁的設計具有較好的啟示意義。

1.1 浮囊

以黃河流域為例，在橋梁成為主要渡河方式之前，最早人們渡河方式之一為浮囊。中國以浮囊為渡由來已久，《后漢書》載，護羌校尉在青海貴德領兵士渡黃河時，“縫革囊為船”。羊皮筏由十多只羊皮袋扎成，牛皮筏一般由90個牛皮袋扎成，便于短途運輸。

1.2 浮橋及木梁木柱、石臺橋

《詩經·大雅·大明》中對于浮橋有最早的記載：“大邦有子，伣天之妹。文定厥祥，親迎于渭。造舟為梁，不顯其光。”最早浮橋往往是軍事行動的必備品。《竹書紀年》推算建造浮橋的時間在公元前1229~1227年。接著秦昭王五十年(前257年)為兼并韓、魏等國，在黃河上建造了長年使用的蒲津浮橋。其中，廣州的潮州廣濟橋最為著名，由浮橋逐步自岸至河中改建石橋，是一座別致的石橋和浮橋相結合的橋梁。

1.3 索橋

索橋最早稱笮橋。四川《鹽源縣志》記：“周赧王三十年(前285年)秦置蜀守，因取管，笮始見于書。”笮橋后稱“繩橋”。險峻的地勢使得浮囊不能應對所有的情況。索橋在西域的開拓與屯田戍邊等方面發揮了重要作用。北宋淳華元年的四川都江堰市的安瀾橋，古代又稱評事橋、珠浦橋，是一座多孔連續并列竹索橋，是世界第一座多跨竹索橋，分別跨越岷江、壽江與白沙江。

1.4 伸臂木梁橋

宋代將起源于公元4世紀初的青海、甘肅的單伸臂橋(又稱刁橋或折橋，古稱“河歷”)從單跨變為多跨，由單伸臂改進為雙伸臂和斜撐伸臂；建造地由山區走向平原，從西部地區到東南沿海地區，并且橋上普遍建有橋屋或橋廊、橋亭、橋塔。

1.5 石拱橋

中國拱橋的歷史一直難以考證，并始終在探索中。鑒于中國石拱橋要晚于以拱橋著稱的古希臘、古羅馬數百年，中國拱橋歷史上一直較難統一。宋時，石拱橋已經在全國開始建造，現存建于金明昌三年的北京盧溝橋為全國重點保護單位；建于宋咸淳元年（1265）單孔圓弧石拱橋的上海清浦普濟橋；在崇圣寺枯木庵的金鰲橋等，都是現存較為古老的石拱橋。

拱橋外形曲折，古時稱其為曲橋、飛梁、虹，是我國古代的主要橋型，也是唯一耐久性高不需要定期養護維修的橋梁。但由于其原料開采加工、運輸成本高、需要較為專業，大型的支架等，一般石拱橋需選在地形合適，地質條件良好且方便取材的地方。

2 地理環境與橋梁結構形式

中國的社會生活起源于黃河及長江流域，逐步向周圍擴展延伸，地區發展極不平衡，加上各地的自然條件和風土民俗、民眾性格的不同，中國古橋的地區和民族特點十分鮮明。黃河兩岸，自黃帝、堯、舜以來是王朝都城、諸侯首府眾多的地方，這里物資運輸頻繁，人員往來多賴騾馬大車、手推板車，以橋面彎曲如虹的木梁柱橋和平坦宏偉的石拱橋和石梁橋居多；東南水鄉，河道縱橫，湖沼棋布，運輸以舟船為主，所以遍布著如駝峰般隆起的石拱橋和高低相配的石梁橋；西北和西南，峰巒層疊，谷深崖陡，水流湍急，難以砌筑橋墩，故多用藤、竹、木等材料建造的索橋和伸臂木梁橋；閩中南、粵東等地，質地堅硬的花崗石滿山遍野，因而歷代所建石梁、石拱橋比比皆是，而索橋卻從未有過；云南傣族等地區，竹林繁茂，隨處可見獨具一格的竹笆橋、竹梁、竹吊橋。從風格上看，北方以及南方山區的多跨石拱橋，橋墩粗獷穩重，俗稱厚墩；江南水鄉的多孔石拱橋橋墩纖細輕盈，俗稱薄墩。兩種不同風格的橋墩，折射出北方民眾淳厚樸實和江南民眾機智、靈巧的不同性格。各式古橋均是從大量實踐中誕生的，又經過不斷失敗與成功，總結出經驗，并一代一代通過口授身教傳遞了下去。

李約瑟在《中國科學技術史》第四卷第三分冊中對于中國古代橋型的分布情況有一個大致的分類：主要以華北石拱、華南石梁、西南懸索、東南駝拱來劃分由于地理環境不同而造成的中華橋梁文化的差異。

“臥沙者易以沉”這是軟土基礎的問題，因此東南沿海一帶的橋梁多釆用梁式結構。作為世界上的第一座海港梁式大橋，泉州洛陽橋最早在建設中使用了“筏型基礎”，閩浙等地所造石橋大多要建造在泥沙淤積、基礎松軟的河口或海灣上，于是當時的橋工發明了筏型基礎、拋石固基法、睡木沉基等技術。這種地基處理技術在中國建橋史都留下了濃墨重彩的一筆。當時的橋工還因地制宜，發明了“種蠣固基”法，利用繁殖蠣房膠固石基的方法使全部石基成為一個整體。同時洛陽橋上部結構施工中，利用潮汐的原理發明了“浮運架梁”法，大大減輕了工人的勞力，并且解決了大體積石料的吊裝問題。

甘肅渭源灞陵橋是全國獨一無二的純木質疊梁拱橋，國內唯一現存的古“握橋”，是由中國古老的伸臂木梁橋與貫木拱橋組合而成的拱橋結構體系，建成于1919年，2006年列入全國重點文物保護單位，著名橋梁大師茅以升在他的《中國古橋技術史》中對該橋的評價僅次于河北趙州橋。

在結構上，灞陵橋巧妙地將發展于西北地區和東南地區的橋梁形狀做一結合，使其在造型上有了新的突破。同時在結構上有了保證。

3 地域文化與橋梁結構形式

中國古代曾因地制宜，就地取材建造了木橋、石橋、磚橋、藤橋和竹橋，還建有罕見的鐵橋、土橋、葦橋、冰橋和鹽橋。作為我國第一座瀕臨海灣的橋梁洛陽橋，首創了新型橋基“筏形基礎”，發明了利用牡蠣加固橋基、橋墩和利用潮汐架設石梁的方法等。南宋時在泉州地區及周邊區域，又把建造石梁橋的技術大步推進，無論在長度、跨度、重量、建造速度、施工技術，橋型等方面，都達到了新的高度。誕生了“天下無橋長此橋”的安平橋，世界上最長，最重的石梁橋虎渡橋。為了滿足快速建造石梁石墩橋的需求，則根據橋梁所跨水流的水文情況，采用雙邊船形、單邊船形、長方形石橋墩等多種橋墩形式；采用睡木沉基替代費工、費料、費時的“筏形基礎”；采用懸臂式橋墩增加石梁橋跨度和橋下凈空。到目前為止，洛陽橋依舊作為泉州歷史標志性建筑，“站著像東西塔，臥倒像洛陽橋”也成為了泉州城市文化的一張名片。此外，石筍橋、順濟橋、金雞橋、盤光橋等相繼使用，泉州因此博得了“閩中橋梁甲天下，泉州橋梁甲閩中”的美譽。

4 對橋梁設計的啟示

中國橋創建時間早，持續時間長，對周邊國家產生著重大影響。日本江戶時代隅田川橋、京都嵐山渡月橋都是仿唐宋時的多跨木梁木柱橋。隨著《馬可·波羅游記》在歐洲的廣泛傳播，以盧溝橋為代表的中國橋梁文化也隨之傳播，它促使歐洲人開始欣賞中國的橋梁建筑。1665年徐霞客的《鐵索橋記》詳細描述了建于明崇禎四年（1631）的貴州安南縣（晴隆縣）的北盤江鐵索橋，1667年法國傳教士出版了一本《中國奇跡覽勝》，書中介紹了中國鐵索橋。李約瑟博士指出：這兩本書直接啟發了西方人建造鐵索橋的嘗試。

西方在中國古代雙索吊橋的啟示下，把索橋橋面懸吊在主索之上，并運用誕生不久的鋼材，實現了用鋼纜為主索的柔性鋼懸索橋，如19世紀末建成的主跨486米的公路懸索橋——美國紐約布魯克林橋，成為現代大跨度懸索橋的先聲，是在吸收與消化的基礎上實現了創新。英國工程技術界自稱受西藏木伸臂梁橋的啟發，修建了近代大跨度鋼伸臂梁橋——福斯河橋。美國于1916年在紐約建成跨度為297.9米的獄門橋，當時被譽為全球拱橋之冠，它模仿了建于18世紀北京頤和園的玉帶橋所采用的雙向反彎曲線橋面的形式，在大拱的上弧弦兩端采用了反向曲線，使拱橋顯得特別高聳。中國古代橋梁設計承載了地域、文化的豐厚底蘊，對現代橋梁設計具有良好的借鑒意義。

5 結論

（1）渡河方式的轉變往往與橋的演變互相關聯，人們從最開始的浮囊逐漸到橋，從奴隸制制度到封建社會過渡，中國社會也從王權制度走向中央集權制的封建帝國，使得生產力大大提升，科學技術突飛猛進的發展，橋梁自然而然地成為人們渡河的主要依靠對象。

（2）古代橋梁建設需要綜合考慮地理環境、自然條件的影響，因地制宜、合理分析地選擇正確的施工方法，不僅體現了中國古橋梁的施工水平和施工能力，還為今天的工程提供了借鑒的方向。就地取材，敢于創新。

（3）中國古代橋梁的種種技術與建設方式為中國周邊國家乃至世界的橋梁建設都起到了重要的推動作用，中國古代橋梁設計不僅承載了地域、文化的豐厚底蘊，而且對現代橋梁設計具有良好的借鑒意義。