拱橋：古代橋梁史的后來風(fēng)行者
2010-06-07 來源：中國(guó)橋梁網(wǎng)
拱橋在橋梁史上出現(xiàn)的時(shí)間最晚，但是流風(fēng)所及，不僅主導(dǎo)了古代橋梁的發(fā)展走向，也在現(xiàn)代橋梁體系獨(dú)樹一幟。
磚的發(fā)明有人認(rèn)為始于東漢，但據(jù)考古發(fā)掘，中國(guó)早在戰(zhàn)國(guó)時(shí)期（公元前475 年至公元前221 年）就已經(jīng)出現(xiàn)了磚墓室。磚的發(fā)明是建筑史上的一次革命，磚與石、木不同的不僅僅在于它是人造建材，更在于它便于成型，外觀整潔，尺寸規(guī)范，易于施工，這就為拱的發(fā)明提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。世界上對(duì)拱結(jié)構(gòu)的起源眾說不一?；蛘J(rèn)為起源于自然界溶洞天然拱，或認(rèn)為起自崩落的堆石拱，或認(rèn)為由于砌墻開洞，逐漸由“假拱”演變而成。在中國(guó)，拱的起源據(jù)文獻(xiàn)記載始于公元前2 世紀(jì)末的西漢王朝。漢武帝元朔二年（公元前127 年）所建的麻彌圖一號(hào)墓墓室就是磚券頂，凈跨達(dá)到1 . 64 米。“券”即現(xiàn)代漢語的拱圈之“圈”，是“拱”的意思，“法券”、“卷甕”都是中國(guó)古代的建筑術(shù)語，意為“砌拱”。更早的記載還有《 禮記》 “蓬戶甕牖”之說，即用破壇子砌造窗戶。陶甕則是一種更早的人造“建筑材料”，當(dāng)然那時(shí)所砌的并不是真拱，更不是拱橋，只是拱的雛形。從墓葬結(jié)構(gòu)及僅存實(shí)物來看，自東漢（公元25 至220 年）起，券頂、彎頂都比較完善，磚拱技術(shù)已十分成熟。現(xiàn)存有文字記載最早的橋梁― 方順橋是一座石拱橋，建于公元309 年，晚于東漢磚拱頂100 多年，規(guī)模已相當(dāng)宏大，長(zhǎng)13 米，寬8 米，大拱跨徑達(dá)13 . 3 米，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了同時(shí)代石梁橋的跨徑。
石拱橋是在墩臺(tái)之間以拱形構(gòu)件承重，構(gòu)件在承受荷載時(shí)，墩臺(tái)支點(diǎn)處產(chǎn)生水平推力，使拱內(nèi)產(chǎn)生軸向壓力，減小了跨中彎矩，使石材的耐壓特性得以充分發(fā)揮，因此石拱的跨越能力大大高于石梁橋，從而提高了橋梁跨徑。石拱橋的出現(xiàn)使中國(guó)古代橋梁進(jìn)人了一個(gè)新紀(jì)元。
這個(gè)新紀(jì)元的扛鼎之作― 趙州橋，一舉將中國(guó)古代石拱橋技術(shù)提高到一個(gè)令人瞠目的程度。建于隋朝的趙州橋是一座單孔空腹坦拱石拱橋，主橋孔凈跨37 . 02 米，凈矢高7 . 23 米，矢跨比達(dá)到l 比5 . 12 ，是一座很坦的圓弧拱橋，全橋長(zhǎng)50 . 83 米，寬9 米，主拱圈并列28 道，拱厚1 . 03 米，拱石長(zhǎng)1 米，最大重量為l 噸。在主拱圈之外，鑲有自拱腳處厚度為24 厘米、拱頂處厚度為16 厘米的變厚度護(hù)拱石。護(hù)拱石在空腹段為滿鋪，實(shí)腹段僅鑲于橋的兩側(cè)。拱圈外形尤如變截面拱。為減輕橋梁自重，大拱之上，兩側(cè)各伏有兩個(gè)小拱?？拷澳_處的小拱，凈跨為3 . 8 米，另一小拱凈跨為2 . 85 米，圈石厚65 厘米。每個(gè)小拱圈的東西兩外側(cè)，各鋪設(shè)一層厚約16 厘米的護(hù)拱石。小拱亦為并列砌筑。趙州橋的石拱橋跨徑紀(jì)錄，直到1959 年湖南黃虎港橋的建成才被打破，長(zhǎng)達(dá)1300 余年。趙州橋制作精良，結(jié)構(gòu)獨(dú)創(chuàng)，造型上既穩(wěn)重又輕巧，正如橋頭關(guān)帝閣兩楹對(duì)聯(lián)所寫：“船從碧玉環(huán)中過，人在蒼龍背上行”。趙州橋的建成令當(dāng)時(shí)相當(dāng)杰出的小商橋、橋樓殿橋都黯然失色，不僅如此，其橋式成為后世建造單孔空腹坦拱石拱橋的范本。
厚墩聯(lián)拱石拱橋的出現(xiàn)略晚于空腹式石拱橋。從技術(shù)結(jié)構(gòu)上講，厚墩聯(lián)拱是單拱的集合體，每拱單獨(dú)受力，一拱受力或受損，不及其他，墩臺(tái)粗大厚重，承重能力很強(qiáng)，特別適合北方以車為主要交通工具地區(qū)，此外，這種橋式還具有較強(qiáng)的抵御洪水沖擊能力，因此在南方山區(qū)亦很實(shí)用。著名的北京市的盧溝橋、云南省的雙龍橋均屬此列。北京市頤和園十七拱橋也采用這種橋式，可能是要體現(xiàn)皇家園林的氣派，昭示帝王基業(yè)的穩(wěn)固，并無實(shí)際價(jià)值。
與厚墩聯(lián)拱相對(duì)應(yīng)的是薄墩聯(lián)拱石拱橋，多見于南方軟基水網(wǎng)地區(qū)，一般采用木樁基礎(chǔ)的柔性墩臺(tái)，一孔受力，引起橋墩變形，將力傳遞到相鄰拱圈，令體拱協(xié)助受力，分解了作用在墩臺(tái)上的水平推力，這種結(jié)構(gòu)減少了墩臺(tái)重量和體積，不僅降低了水下工程量，也便利船只航行。此類橋式在以水運(yùn)為主要交通方式的江浙地區(qū)非常多見，其中最著名的是建于唐朝的蘇州寶帶橋。
石拱橋是中國(guó)古代橋梁建設(shè)中最普遍采用的結(jié)構(gòu)形式，拱圈類型也多種多樣，浙江省嵊縣公元1836 年建成的玉成橋，其石拱已呈現(xiàn)代拱橋常用的懸鏈線狀，接近現(xiàn)代拱橋，中國(guó)古代拱橋的技術(shù)成就由此可見一斑。
