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张工说桥:百年拱宸桥 中国薄墩薄拱石拱桥典型技术

张工说桥:百年拱宸桥 中国薄墩薄拱石拱桥典型技术

前言:我是一个桥梁工程师。我做桥,我也爱桥。

2015年,我参加了一个读书分享演讲,我分享的是刘慈欣的科幻小说《三体》,讲书时我曾发下宏愿:交一些科幻的朋友,做一点科普的事情。

2016年,“张工说桥”系列公益科普讲座正式开讲,承蒙朋友信任支持,我在杭州市闻涛小学,每日商报小记者实践营等多个场合做过“张工说桥”的系列公益科普讲座,主要是做桥梁通识科普的主题,比如“什么是桥;桥梁分类;桥梁工程的历史、现状与未来动态;桥梁与我们的生活;桥梁中蕴含的数学物理等概念。”目的是带领同学们认识桥梁,喜欢桥梁,科普一些工程学原理,学科学以后如何用科学,如何用小学生的科学素养解读工程问题,如何培养科学理性思维等“。……讲得还成,孩子们爱听、爱问、爱说,我兑现了自己一年前那份“公益心,科普行,知行合一”的承诺。相比建造现实的大桥,给孩子们搭建对科学感兴趣,对逻辑有启发,对问题敢研究的桥也很有意义和成就感。

2017年,“张工说桥”微信公众号与知乎专栏初步建成,初步分为“张工说桥”(科普文章)、“以桥品史”(小品散文)、“以桥论道“(工程论文)三个版块。为了让讲座更好地有“本塘特色”,在朋友的建议下,公益讲座计划结合杭州桥梁做一些专题,比如“运河桥梁”系列,“钱塘江桥梁”系列,讲座地点可就近选在开讲桥梁附近的书院或茶座,让听众通过课堂讲述交流与实桥观察勘测对桥梁,有更直观深刻的认识和更浓厚的兴趣。我第一个想到的就是杭州拱宸桥。因为中国石拱桥按技术成就,大致可以分为敞肩圆弧拱(例如河北赵县安济桥即赵州桥)、厚墩厚拱(例如北京卢沟桥)、薄墩薄拱(例如杭州拱宸桥)三类石拱桥。其中,位于江南水网地区的薄墩薄拱石拱桥因结构轻巧。造型美观,是石拱桥的一大成就,在世界石拱桥历史上为中国所独有,杭州拱宸桥就是此类桥型的杰出代表。一座好桥,不仅是人类跨越的渴望、历史的见证,更是社会科技的结晶、文明的象征。所以,拟定题材后我立即做了资料收集整理并成文。文章主要分以下四个章节进行论述:

一、 京杭大运河及杭州运河桥梁概述

二、 运河桥梁经典之拱宸桥

三、 以拱宸桥为代表的中国南方薄墩薄拱石拱桥典型技术

四、 江南水网地区桥梁的选址与布局

丁酉年开春后,如果条件具备时间确定,“张工说桥”杭州运河桥梁系列讲座即告开幕。千年大运河,百年拱宸桥,期待你前来。

一、杭州运河桥梁概述

说到杭州运河桥梁,不妨先对京杭运河杭州段的历史与水系构成作一鸟瞰式的解读。

京杭运河又称大运河,北起北京,南止杭州,纵贯京、津、冀、鲁、苏、浙六省市, 沟通海河、黄河、淮河、长江和钱塘江五大水系,全长1747千米,是中国南北水运的大动脉,也是世界上开凿历史最为悠久、长度最长的人工运河。京杭运河全程分为7段:通惠河、北运河、南运河、鲁运河、中运河、里运河及江南运河。其中江南运河(镇江至杭州 )长约400千米,是大运河中历史最为悠久的一段。杭州段是江南运河的最南端。

江南运河的开凿,最早可以追溯到春秋战国时期。其时,吴、越两国出于区域开发和争霸战争的需要,着力开辟以大越(今绍兴)为中心的越地和以吴郡(今苏州)为中心的吴地之水上交通,除了利用原始的江河湖泊外,还开凿了人工运河, "百尺渎"便是其中之一。百尺渎南端入口为百尺浦(在今杭州萧山区) .然后由百尺浦西北而上,经语儿乡(今嘉兴南)、由拳辟塞(今嘉兴) ,直达吴国国都,是一条由南至北沟通钱塘江与"三江" (东江、吴淞江和娄江)水上交通的运河。

进入秦汉以后,出于经略东南的需要,江南运河屡有开凿,但其最终形成,并成为沟通南北的大运河的重要一环,则要到隋朝。隋大业六年(610) ,隋炀帝欲东巡会稽,乃"敕穿江南河,自京口至余杭八百余里,广十余丈,使可通龙舟" (《资治通鉴》卷一八一《隋纪五》 )。隋代江南运河是在秦汉以来所凿运河的基础上加以拓宽、疏浚、顺直而成的,北起今镇江东南,经丹阳、无锡、苏州、平望、嘉兴, 折向西南,经石门、崇福、长安、临平,循今上塘河路线至杭州西南的大通桥入钱塘江。自此,杭州在相当长的历史时期里,一直居于国内最具规模和最完备、最先进的水上交通链之中。杭州由此成为沟通江南运河、浙东运河、钱塘江和外海的河海水运枢纽。

南宋建都临安(今杭州)后,江南漕运更为繁忙,运河的地位也愈显重要。此时, 临安的城外运河主要有两段,即浙西运河和浙东运河。浙西运河即江南运河, 是南宋都城临安最重要的交通线。浙东运河指钱塘江与姚江之间几段互相连接的运河,因地处浙东,故名。

南宋城内河流交通主要靠盐桥河。盐桥河是临安城内河道最长、航运量最大的河,时人又称其为"大河" 。为防止泥沙淤积,此河得到经常性的疏浚。此外, 还有市河、清湖河、茅山河等。市河,俗呼"小河",位于盐桥运河西边。清湖河因湖水引自西湖, 河水清澈见底,故名;又因其流经杭城西隅,故俗称"西河" 。茅山河则自北宋后期起,就因专受潮水, 其底又高于盐桥河,而逐渐淤塞,至南宋已不再与钱塘江相通。

元代杭州段运河有多次疏浚和改造。元末至正年间,起义军张士诚车船往来苏杭,以旧河狭窄碍航,乃发动军民20万众开武林头至江涨桥段运河,称北关河。北关河长约22.5千米, 宽约66.7米,历时10年而成。此后,江南运河即走新开河道,经塘栖至杭州,代替了原经长安、临平至杭州的故道。在奉口河、北关河先后作为主要航道时,原上塘河航道仍在继续使用。

明淸时代运河水系基本沿袭元代格局。民国时期杭州城内外的运河水系,因城市马路交通的兴起,城内河道的交通功能渐渐下降。此时,城内中河、东河、市河、浣纱河4条主要河道均开始出现较大变化。如市河在20世纪三四十年代开始淤塞,民国三十五年( 1946 )填河筑路,市河不复存在。

1949年后,为了保持并提升运河的交通功能,对城外运河浅、窄、弯、险地段,有计划地进行了整治、扩建和疏浚。20世纪80年代,完成了京杭运河与钱塘江的沟通工程。运河与钱塘江的水再次相汇,结束了自明末以来近400年运河与钱塘江隔断的历史,使大运河水系、苕溪水系、钱塘江水系、浙东运河水系互相沟通,形成了以杭州为中心的内河水运网络,杭州由此再次成为全省的内河水运中心。

进入2000年后,杭州开始实施运河综合保护工程,由此运河的功能又开始了新的转型。杭州运河水系一方面仍承担重要的水运、排水等功能,另一方面又因其历史、文化价值,被看做是杭州重要的历史文化遗产加以整治、保护。与此相应,运河水系上的古今桥梁也得到了科学的维护、修缮和保护。

杭州运河水系桥梁不仅数量众多,类型多样,而且在注重交通功能的同时兼顾观赏功能,因此在技术与艺术两方面相得益彰。如稍加概括,我们大致可提炼出杭州运河水系桥梁的几个特点:

一是数量繁多。历史上杭州曾有过多少桥梁,目前已无法确知。《马可·波罗行纪》载当时临安"城中有大小桥梁一万二千座"。

二是类型多样。虽然现在所见的杭州运河水系古桥大多是石梁桥和石拱桥,但历史上杭州运河水系的桥梁,除了石桥,还有众多的木桥、竹桥、廊桥等。即使是当代仍到处可见的拱桥,也有"弧拱、圆拱、半圆拱、尖拱、五边形拱、多边形拱等"之别。

三是因地制宜。如仅从杭州运河水系现存的古桥看,拱桥有不仅"一间(拱)、三间(拱)乃至五间(拱) "的桥梁,而且还有"七间(拱) "的桥梁,如塘栖广济桥。有些梁桥还采用梁桥与拱桥结合的形式,有些则采用"八字"的布局方式。

四是技艺精湛。由于古代的施工设备和条件与现代无法相比,因此建造一座桥梁并不容易,如要建造一座大跨度的桥梁更加困难,尤其对杭州这一江南水网地质承载力较差的软基地区而言。现存的拱宸桥虽为三孔石拱桥,但横跨大运河,总长约98米。尤其是薄拱薄墩联孔的设计,成为江南地区软土基础石拱桥的典型代表。现存的广济桥,长度在83米以上,横跨于大运河之上,是目前京杭大运河上仅存的一座七孔石拱桥。拱宸桥、广济桥为明代兴建或重建,杭州运河水系的桥梁现存更早的可上溯到宋代,如留下镇的忠义桥就是宋代原物。运河水系古桥,它们历经数百年甚至上千年而不倒,正是合理的结构和精湛的构造技术为其长寿提供了先天条件。

五是富有艺术性。杭州运河桥梁,或平如坦途,或拱若彩虹,或小桥枕水,或长桥卧波,其造型多姿多彩。加之抱鼓、栏杆、雕刻、楹联等装饰,更增添了桥梁的艺术性。不仅如此,桥梁的选址、造型还与水光山色、市镇乡陌"对景"成影, "借影"成景。

二、运河桥梁经典之拱宸桥

杭州|运河桥梁以其技术性、艺术性和文化性,成为杭州运河文化的重要组成部分。拱宸桥等现存古桥梁无疑是其中突出的代表。

杭州老话"城隍山上看火烧,拱宸桥头乘风凉",说的是,过去杭州城里高大建筑不多,海拔不足百米的城隍山亦算制高点,城里何处起火,站在山上一目了然;拱宸桥一带,临河而居大多属低矮平房,横卧在运河上的拱宸桥显得突兀高耸,夏日夜晚,或站或坐在桥面上, 八面来风,何等畅快。

拱宸桥位于大关桥之北, 东连丽水路、台州路, 西接桥弄街,连小河路,是杭城古桥中最高最长的石拱桥,也是古时京杭运河进入杭州域的标志。

拱宸桥桥长约98米, 高约16米,桥面中段宽5.9米, 两端桥境处宽12.2米。为三孔薄墩联拱驼峰桥,边孔净跨11.9米,中孔15.8米。拱券石厚0.3米,中墩厚约1米、眉石厚0.2米。采用木桩基础结构,拱券为纵联分节并列砌筑。桥身用条石错缝砌, 上贯穿长锁石,桥面呈柔和弧形,桥墩逐层收分。桥面两侧由长约3米、宽0.5米的素面石栏板围护。中孔桥面两侧作石质霸王靠。拱壁顶部有浮雕"双龙戏珠",中拱券内还有浮雕荷花。拱壁上尚有题记痕迹,可情已经难以辨清。拱宸桥敦厚朴实,气势雄伟。由于拱宸桥有过被货船撞击的遭遇,有关部门在桥墩外端设计安装了4个石兽防撞墩。石兽名为蚣蝮,据说是龙的九子之一, 爱趴在河面上,是桥的守护神。2005年11 月,一条300多吨的货船撞上了拱宸桥,所幸,蚣蝮保护了古桥,桥没有受损,船却撞沉了。

拱宸桥始建于明崇祯四年( 1631) ,据《古今图书集成·杭州桥梁考》和康熙《杭州府志》载,由明末商人夏木江所倡建。《钱塘县志》所载略有不同,此书记载说是当时这里地处要冲,苕溪与城内之诸水道皆集于此,货运十分频繁,于是由举人祝华封,募集资金造桥。此桥在清代几经毁坏重建。顺治八年( 1651) ,桥身曾坍塌。康熙五十三年(1714) 由浙江布政使段志熙倡率捐筑,云林寺的慧辂竭力捐募款项相助,到康熙五十六年(1717)竣工。不料重修3年方成的拱宸桥,不久后就开始出现裂缝,渐渐坍塌。雍正四年( 1726) ,右副都御史李卫率属捐俸重修,把桥加厚2尺,加宽2尺,并作《重建拱宸桥记》。咸丰十年( 1860) ,太平军攻占杭州后,在拱宸桥上筑堡垒, 数千太平军兵土驻扎于此。同治二年( 1863 )秋,左宗棠率湘军及"常捷军"向杭城的太平军猛攻,由于拱宸桥桥心设有太平军堡垒,经战火洗劫,桥再次濒于倒塌,至光绪间,桥身完全坍毁。光绪十一年( 1885) ,在杭人丁丙的主持下重修,今人得见拱宸桥之模样。光绪二十三年(1897) ,杭州开埠,拱宸桥地区沦为日本租界,号为"洋关" , 日本人在拱宸桥桥面中间铺筑2.7米宽的混凝土斜面,以通汽车和人力车。抗日战争胜利后,洋关废除。1949年后,为保护古桥,禁止机动车通行。

桥名"拱宸"两字, 一说其意为四方归向,既表示吉祥,也是一种寄语。另一说,相传在古代, "宸"是指帝王住的地方,是皇帝的代称; "拱"即拱手,两子相合表示敬意。每当帝王南巡,这座高高的拱形石桥,象征对帝王的相迎和敬意。无论是哪种解释,都表明了拱宸桥在杭州运河文化中的非凡地位。

明清时期的拱宸桥地区是客商云集之地。进入清末,该地区成为杭州近代工业的发生地。光绪十五年( 1889) ,杭州富绅丁丙、王震元和南海富商庞元济等在杭州拱宸桥筹建通益公纱厂,光绪二十三年( 1897 )投产,当时有纱锭15040枚,年产纱5000件。民国三年(1914) ,高懿丞租赁通益公纱厂,改名为鼎新纺织股份有限公司,并于民国六年( 1917) 增设电动布机110台,这是杭州最早使用电动布机的厂家。光绪二十一年( 1895) ,湖州庞元济和杭州丁丙集资30万元在拱宸桥如意里合建世经缫丝厂,此为杭城第一家近代缫丝厂。不过该厂在3年后倒闭。

1895年中日甲午海战后,中国被迫与日本签订了《马关条约》。当时日方要在杭州等城市开辟通商口岸,于是拱宸桥一带被划做日本租界,租界地域面积"径直三里,横约二里"。光绪二十四年( 1898) ,杭州海关在拱宸桥正式开关,从此拱宸桥翻开了一段耻辱的历史。开埠之后,日本的商人、侨民定居于此。日本人在这里设置了邮政所,兴办汽轮会社等,一些烟馆、戏馆、妓馆、赌馆和菜馆也陆续兴办,一个初具规模的商业中心逐步建立起来。至20世纪30年代,拱宸桥地区进入了一个畸形的繁华时期。抗日战争胜利后,中国政府收回日租界。

1949年以后,拱宸桥地区成为杭州市的主要工业区和仓储区,大批厂房和配套设施相继兴建,这里进入了一个崭新的发展时期。在老杭州人的记忆里, 20世纪六七十年代,拱宸桥真是一个熙来攘往、人声鼎沸的地方。桥西的杭一棉有6000名工人,桥东北的浙麻有7000名工人,桥东南的杭丝联有5000名工人。每天下午两三点,恰逢三家大厂早班下班时分,桥上桥下人潮汹涌,即使用人山人海来形容也并不为过。80年代以后,伴随着企业改制、产业升级的脚步,这一地区迎来痛苦而充满希望的转型期。随着桥周边杭一棉、浙麻、杭丝联兰家大型纺织企业的消失,当年那种人潮汹涌的场面再也见不到了,老桥多少显得有些冷清和落寞。近年来,作为运河保护、整治和开发的重彩之笔,拱宸桥地区经过综合整治、开发与修缮,体现了"运河怀古"的历史风情, 再现拱宸桥桥西历史街区,并建成桥东运河文化广场、中国运河博物馆,形成京杭运河杭州市区段第一个景观区。

历经数百年的沧桑,拱宸桥见证了流逝的岁月和人世间的悲欢离合,也见证了古运河河畔的巨大变化。如今的拱宸桥犹如一位长者,依然注视着静静流淌的运河,倾听着运河的兴衰与繁荣。古桥在几经修整后依然是人来人往。走上高陡的桥面,望运河北去,拱宸桥就如同一个维系点,将这条腾龙系于杭州这片土地,里面是家、是根,外面则是一片闯荡的世界。对于老杭州人来说,拱宸桥更有特殊的意义。在那个汽车、火车不发达的年代,京杭运河也是游子们外出或回家的主要通道,而拱宸桥则是京杭运河到达杭州终点的标志。过了拱宸桥,杭州就到了。

三、以拱宸桥为代表的中国南方薄墩薄拱石拱桥典型技术

中国石拱桥按技术成就大致可以分为敞肩圆弧拱、厚墩厚拱和薄墩薄拱石拱桥。

1、敞肩圆弧石拱桥(例如河北赵县安济桥也就是赵州桥,张工说桥下期栏目将作详细阐述)

世界上第一座敞肩圆弧石拱桥—一安济桥屹立于大地已1300余年之久。现巳列为世界文化遗产其在技术上的成就是:首先采用了矢跨比较小的圆弧石供以代替习用的半圆形拱。

敞肩圆弧石拱桥是中国行拱桥的一大类型,除安济桥外,还为数甚多。以我国隋代安济桥为典式的,由实腹拱过渡的敞肩圆弧拱,开世界近代敞肩圆弧石拱桥之先河,亦为近代钢筋混凝上拱桥的典型模式。

2、厚墩厚拱石拱桥(例如北京卢沟桥,张工说桥下期栏目将作详细阐述)

在北方,河流流水大都具有季节性涨落的特点。洪水时流速大,冲刷严重,冬季虽水浅,但有流冰现象,故桥墩要求厚重,并设有分水尖和破冰棱,甚至避免在水中修桥墩。北方历来的交通以陆行为主,依靠车马,载重较大,桥道平坦。除敞肩圆弧拱桥型较扁外,大多采用多孔联拱石桥,拱石较厚。典型桥梁如北京卢沟桥。

厚墩厚拱的石拱桥,由于过去凭经验建造,尺寸厚实,潜力较大,即使对于近代交通工具,静活裁的比例仍以恒载为主,故大都可改为公路桥。

3、薄墩薄拱石拱桥(杭州拱宸桥)

位于江浙地区长江和钱塘江三角洲冲积地带的石桥大部分属于薄墩薄拱式石拱桥。这一带水网贯通,属潮汐性河流,水位比较稳定。历来交通运输依靠船只,陆上只有肩挑而无车运,所以桥上载重较北方为轻,而桥下净空由于考虑通航船只所以要求较高。一般都拱顶高耸以利通航,桥面以坡道上下,成为驼峰式桥梁。河床土质松软,石拱桥要求节约用料.减轻重量,同时又能适应一定限度的不均匀沉陷。所以南方石拱桥都夯打大量小木桩以加固土壤,采用薄墩薄拱以减轻重量。

最薄拱券的石拱桥为元成宗大德二至四年(公元1298—1300年)建成的江苏苏州灭渡桥。桥为圆弧形拱券,净跨20m,拱矢高8.2m,拱厚0.3m,厚孔比为0.015,不及厚拱0.04的一半。

苏州灭渡桥

杭州拱宸桥

浙江余姚广济桥

多孔联拱薄墩最薄者二邻孔的拱石相接,于是墩孔比可为0.03到0.08,只及一般厚墩0.25的三分之一。

我国江南众多的多孔薄拱薄墩石拱桥,为国外桥梁工作者所钦佩。美国康乃尔大学彼得斯教授考察后致函作者称:“高度的石雕技术和轻巧美丽的石拱桥不能不引起任何一个即使对桥墩推力问题略有认识有的钦佩。”

法国有名的桥梁专家佩洛涅特(Perronet,公元1708—1794,清康熙四十七年到乾隆五十九年)曾修建过不少石拱桥,其主要贡献:一是扁拱拱矢比自1/4到1/11;二是薄墩,使拱的恒载推力互相平衡。罗马的石拱桥墩厚和拱跨之比为1/3.当时一般桥梁为1/5,而佩氏的桥则为1/9。但比我国的扁拱和薄墩分别晚了约一千一百年到九百年。我国的薄墩墩厚和拱跨比已小到1/20。

薄墩薄拱的江南石拱桥,经过多少年的演进,其各部分石块都有明确的不同作用。

中国南方薄墩薄拱石拱桥结构各部构造图

桥墩用桩基,既可密实土壤,又可传递力到下面较密实的持力层。桩头用片石嵌紧保护。桩顶顶端搁置整长的桩帽石,亦称水盘,使桩基联成一个整体。

拱券采用横联分节(或称分段)并列砌筑法,即并列数块曲面拱板,拱扳厚一般为25—30cm。两节(段)拱板间用水平锁石(亦称龙筋)横联之。曲面拱板两端有凸榫,销石两侧有凹槽(水盘上亦有凹槽)。这一砌法,有赵州桥并列拱券的优点,也克服了各券间互不相联的缺陷。同时,较现在习用的横联砌法石块数量大为减少。

横联分节并列的砌法不能用尖拱的方法,但因其构造精密,亦不必用尖拱的方法。并列的曲面拱板长度,从拱脚至拱顶逐段减短,并非按等长分布。推其原因,由于龙筋起横向分布活载的作用。实腹拱填充拱顶薄而到拱脚处增厚。活载集中荷裁在桥横向的分布宽,亦由拱顶至拱脚而增宽,故龙筋上密而下稀。

拱顶不用中间一块合拢的龙门石,而是用短拱板合龙。并列的诸拱顶拱板,靠干斤石起压重和横向分配活载的作用。小桥千斤石一般与桥面同宽。较宽的石桥,干斥石宽约60一80cm。长为桥面平台长度,成为河门(拱净跨)的1/3到1/4,厚约40cm。

拱券两侧,各大于拱墙厚度,设有护拱石,亦称伏券,既起保护拱券石在砌筑时不受山花墙石(北方称撞券)撞击券石,也起到券脸石不受路面水淋,故伏券又称眉石。代券在受力时亦起积极的作用。伏券厚度一般为10一20cm。

拱券外侧护拱石以上砌筑山花墙。为了减薄如挡土墙作用的山花墙的厚度,用天盘、对联石、楔石或石斗榫卯组合的石框架,在对联石两侧开有整长凹槽,山花墙靠对联石处有凸榫,以拉扯住桥曲侧的山花墙。桥正面对联石上刻有对联,点景标题,增加桥的诗情画意。

龙头石(桥耳朵、假天盘、天门)亦起类似的结构和装饰作用。

桥台背后填充灰土,上铺踏步板

桥面成坡道。一方面适合南方水陆交通的需要,也使恒载分布受接近于圆弧拱轴线合压力线的要求。

多孔桥梁大小孔的分布,可使中间墩恒载水平推力接近平衡。

桥墩的稳固与否,直接影响到桥梁的安全与寿命,而桥墩的稳固则在很大程度上取决于桥基的牢固与合理。因地处江南水网地区,杭州运河桥梁建造之地多属软土地带,故桥基的处理显得格外重要。

杭州运河水系的大、小桥梁,并不是将桥基直接放置在软基之上,而是经过精心的谋划与处理,将桥墩放置在纵横交叉的条石或成排的木桩基础上面。有些还将条石基础与木桩基础相结合, 塘栖的广济桥便是典型一例。在修缮广济桥时就发现,广济桥的桥墩下不仅有条石基础,而且有密集的木桩基础。每根木桩直径一般在25-30厘米之间,长度在3米左右,木桩之间的净距在20-30厘米之间,平面上呈交叉排列。木桩均匀分布在每个桥墩的基底,并在平面上沿桥墩基础外轮廓向外延伸2-3米的范围。木桩周围抛石填充,这样木桩、抛石和周围的士基形成复合地基机制,共同承受桥体的荷载。木桩之上用多层长条石交错叠砌。这种木桩基础,与当前在软土地基上普遍应用的小桩密植技术基本相近。这说明,古代运河桥梁基础技术已达到很高的水平。

古桥桥基及桥墩的施工方式,主要有水修法和干修法两种。干修法是在旱地上先建桥,然后在桥下挖通河道。这种方法建造桥基和桥墩虽然比较容易,也经济方便,又能保证质量,但运用并不普遍,在平原地区只是在河道截弯取直时常被运用。与其他水网地区-样,杭州运河水系的桥梁主要采用水修法。水修法建桥就是在有水的河道上直接修建桥基、桥墩。通常利用枯水期围堰绝水、打桩筑基、构石为墩。所用木桩大多为松木。一是松木常见,取材容易;二是松木具有"千年不烂水底松" 的特性。所用石料多为周边丘陵地区开采的硬度较高的青石及武康石。

薄墩薄拱石拱桥在东南水网地区到处可见,为数众多。浙江一省目前尚有干余座。仅苏州城区,据志籍记载有石桥359座,其中一部分为石梁桥。目前桥虽越来越少,也尚存44座石拱桥。而苏州用直一个小镇,镇上纵横二道小河,尚有石桥72座,其中半数为石拱。所有这些石拱桥,点缀水乡景色,秀丽可观。桥由单孔到十余孔,最长者近百孔,内中众多名桥。苏州阊门外枫桥和江村桥俱在寒山寺附近.因唐代张继《枫桥夜泊》诗而得名。诗中有“江枫渔火对愁眠”之句,有解作即指此二桥。枫桥长26m,桥高7m,现存者为清同治六年(公元1868年)所重建。江村桥重建于清康熙四十五年(公元1706年)。

南方薄墩薄拱石拱桥,结构轻巧,造型美观,是石拱桥的一大成就,在世界石拱桥历史上为中国所独有。

四、江南水网地区桥梁的选址与布局

杭州运河桥梁不仅数量众多,类型多样,而且在桥式确定、桥墩营建、桥跨设计、等方面均显示出浓郁的地域特色和高超的营造技艺。有些做法在今天仍有借鉴意义。

1、桥梁选址

杭州运河水系上的古桥梁,除少数由官府拨款,主持建造之外,绝大多数都属于民间义举。多种多样的民间修桥行为,使得桥梁的建造过程也充满浓郁的民间色彩。古人造桥,不仅仅是为了便于交通,他们往往还要和当时的信仰习俗联系在一起。认为造桥关系到这一带人的祸福安危,于是又使得整个造桥的过程充满了神秘感。

桥造在哪里,桥的布局走向应该如何,这里大有讲究。与传统的房屋建造一样,桥梁坐落地的选择也需要"相度地势"、"相基度地"。旧时往往要请堪舆师,也就是风水先生来踏勘。按风水说法,凡水来处谓之"天门",水去处谓之"地户”。“地户”和“天门”总称“水口”,古人选择村落或住宅基地,求"天门"有来水,代表"有滚滚财源来";"地户"必须关锁,防止财源的流失。在地理环境不如人愿的时候, "风水补救"便应运而生。在"地户"建造桥梁,被当做是留住风水的最好办法。水口建造桥梁, 在进行风水改造的同时,也实施了聚落及住宅景观的营建。一些大户人家,还会在自己住宅的后门口建桥,也应是出于这种考虑。

除去"风水"等文化因素,桥梁的选址重点考虑的是实用与技术因素,杭州运河水系桥梁也不例外。

首先是满足交通的需要。拱宸桥的修建,即出于交通的考虑。据康熙《钱塘县志》所载,因为此处在当时是交通要冲,苕溪与城内之诸水道皆集于此,货运十分频繁,为方便运河两岸交通,于是举人祝华封于崇祯四年( 1631 )开始募集资金,建造桥梁。清初章藻功在《拱宸桥记》一文中阐明了建拱宸桥的重要意义: "漕艘之所出入,百货有贾民船之所来往,风起冲击,势之险也。术家又言, 省会地气,向东南而趋西北,直泻不留,不可不有以锁镇之相。厥地形为扼要处所,则拱宸桥以宜亟建也。"


由于桥梁大多位于交通要冲,因此使利用桥梁设关设卡来实施交通管理、税收管理甚至军事防御成为可能。杭州运河上的大关桥便是典型一例。大关桥原名永安桥。宋哲宗时,僧舜钦所建。南宋绍兴( 1131-1162) 、嘉定( 1208-1224 )年间曾两次重修,改名北新桥。明宣德四年( 1429) ,设钞关于此,上为桥,下为水门,曰北新关,以桥为名。北新关为当时全国七大关口之一,仅清康熙二十五年( 1686) 一年收税银就达11万两之多。北新关又俗呼大关,故桥又名大关桥。关于大关桥的得名,另有一个悲壮的故事:传说南宋时,金兵铁骑大举南下,两军在此交战,当地军民浴血奋战,顽强抵抗,最后金兵死伤惨重,狼狈北逃。这个地方,成了侵略者永远无法逾越的钢铁关卡,所以人们就把这里称为"大关"。后来在此建了桥,就叫大关桥了。传说毕竟是传说,但也说明此地确实为交通要冲,也是军事防御重地。

其次是考虑技术因素。一些桥梁大多选择在河床较窄处或水流转弯处,目的就是可缩短桥梁的跨度,或减少水流对桥墩的直接冲击。建造桥梁尤其是较大型的桥梁,在古代并不是一件容易的事。一方面需要募集大量资金,另一方面还要受技术条件的制约。有些桥梁因特殊的原因,必须坐落在河流较开阔处,但古代桥工仍想方设法缩短桥梁的净跨度。如拱宸桥位于杭州运河的主航道上,所处河段水面开阔。为尽可能缩短桥梁的净跨度,桥工们将两端的桥台深深伸人河内。这样,原先可能需用五孔甚至七孔的桥梁,用三孔就能横跨运河两岸。拱宸桥总长约98米,三孔净跨加上墩厚约为42米。也就是说两边桥台及引桥部分约56米,占桥梁总长的近60% 。多孔拱桥如此,一些单孔拱桥也常常采用此方法。一些建于较开阔河段的梁桥也是通过建造长桥台来缩短净跨度。如位于杭宁古道上的良渚杜甫桥,横跨杜甫河,为五孔石梁桥。如果没有两岸深入河内的长长桥台,可能用十孔也不一定能跨越整个河面。

二、桥梁布局

单体桥梁的选址,尚不存在布局的问题。如果一地有两座及两座以上桥梁,则必须考虑桥梁与桥梁间的关系。由于杭州段运河地处水乡泽国,无论是城镇还是乡村,在一个不大的区域内,往往建有几座甚至数十座桥梁。虽然这些桥梁并不是一时所建,但从它们的分布来看,显然是经过布局考虑的。

运河边的古镇塘栖,是典型的水乡,域内河多、漾多、塘多,那波光粼粼的碧水像把剪刀将塘栖的土地裁剪得一块一块。塘栖又是个桥乡,古时塘栖的桥有"三十六爿半"之说。那一座座长长短短、高高低低的石板桥、石拱桥、单孔桥、多孔桥犹如一条条纽带,将那些被河湖港汊分割了的陆地又重新连成一片,形成了一个繁华的水乡集镇。除了广济桥,至今被塘栖人一直念叨着的旧时古桥还有不少:北小河上有仓桥,此桥虽然并不高大,却是三十六爿半桥中辈分最高的一卦。北小河上还有两座桥,一座是与市河花园桥相邻的皮匠桥,另一座是思古桥。东小河上有马家桥,又称东龙桥。西小河上则有西龙桥和安乐桥。西龙桥的两边地势高低不同,因此桥南没有桥阶,而桥北则有桥阶两级,故又被称为"半封头桥" 。在水北的东北角,还有一座桥里桥,此桥要走到桥后面才能看见石桥下面还有一座小桥。此外,还有花园桥、月波桥、胡家桥、月龙桥、车家桥、圆满桥、鱼桥、卧龙桥、龙眼睛桥、顺德桥、八字桥、里仁桥、北新桥、东陵桥、日晖桥、源通桥、东观音桥、西观音桥、闻家桥、王家小桥、德桥、大河坝桥等。

这些横跨在包括运河在内的大小河道上的桥梁,粗看其分布似乎并无章法,但细细分析,它们之间相互关联,共同构筑起了古镇的陆上交通。其布局有两个明显的特点:一是选址在交叉河口的桥梁较多。对于水乡古镇而言,交叉河口既是水路交通重津,常常也是陆路交通的要冲。因此,多条河流交汇处,往往是古桥的集中分布区域。交叉河口桥梁设置通常有两种情形:一种情形是在每条河上建一桥。在十字河口,常常可见到二桥、三桥、四桥甚至更多的桥梁。另一种情形是在河口架设二接桥、三接桥甚至五接桥连通各河岸。塘栖古镇也不例外。只是近代以来因填河筑路,己难以见到上述情形。不过,站在广济桥头,仍可见到一些原先建在汇入运河的河流河口的古桥梁,如顺德桥等。二是桥连街河布局方式。在江南水乡,河港成网,沿河设街是一些古镇的惯用方法。街与河的格局主要有两种情形:一种是两街夹一河,另一种是一街一河。当然也存在有河无街的情况。塘栖古镇的市河两边就有东、西小河街,构成了典型的两街夹一河的水街情形。短短的一条不足200米长的市河,因两岸的东、西小河街均为商贾闹市,故桥梁密如纽扣,将两边的街道扣到了一起,堪称一道景观。由北至南数来,市河上的桥梁分别为花园桥、月波桥、胡家桥、月龙桥、车家桥共5 座桥,平均四五十米就有一座桥梁。只可情20世纪70年代前后因旧城改造,市河被填,古桥也不复存在。近年来,随着恢复市河等工程的实施,或许能弥补些许遗憾。

八字桥——丁字河口交汇处的桥梁典型布局

古时杭州城内的桥梁也是如此。这一点从中河、东河的众多桥梁中,就可窥见大概。流经城市中央的中河,从武林水门到凤山水门,这条10余里长的城内运河曾经是这个城市的动脉。清代有桥20余座,自北而南依次有小新桥、梅登高桥、平安桥、贡院西桥、登云桥、仙林桥、联桥、油局桥、丰乐桥、回回新桥、荐桥、柴垛桥、抚桥、铁佛寺桥、三圣桥、新宫桥、望仙桥、通江桥、里桥、秸接骨桥、部院仓桥、六部桥等桥梁。东河在南宋时是杭州的护城河,元末随着州城的东扩,成了一条城内河。清代有桥10余座,自北而南依次有坝子桥、宝善桥、广安新桥、太平桥、菜市桥、万安桥、淳祐桥、装驾(章家)桥、安乐桥、斗富三桥、斗富二桥、斗富一桥等桥梁。

当时杭州城街道狭窄,行车不便,日常的交通运输全靠运河中的船只。而这些桥梁则如固定的小船,将两边因河而分离的空间重新融为一体,给中河、东河两岸的人们带来便利。由此河道两岸特别是桥头,成了商贾闹市。目前中河、东河上有50余座桥梁,包括古时的石拱桥、现代的公路桥等,有些地方桥与桥之间相距不过百米。在这些桥梁中,有始建于宋朝的老南星桥、六部桥、回回新桥、柴垛桥等,有明代始建的化仙桥、海月桥等,有清代时建的新横河桥,民国时出现的复兴桥以及近年新建的一些钢筋混凝士桥、钢拱木板桥等。宋、明始建的古老拱桥早就崩塌,只留下桥的名字。水澄桥、化仙桥、海月桥、六部桥等仍保留有清代桥梁的遗风。它们见证了千年的变迁,看尽了人世的离合。

这些千姿百态的石桥,通过合理的布局,不仅把河流两岸连成一体,而且将两岸打扮得生机盎然。小桥流水使运河水乡具有了别样的风情。

后记:

本文参考文献:

《中国石拱桥研究》——罗英,唐寰澄

《中国科学技术史 桥梁卷》——茅以升,唐寰澄

《绍兴石拱桥》——陈从周

《水乡的桥》——陈从周

《杭州运河桥梁》——王国平 赵怡 冯倩 项隆元

《杭州运河桥船码头》——王国平 陈述


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