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[文化] 《中国木拱桥》连载之六: 虹桥及其变异(二) [复制链接]

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桥梁网 发表于 2011-5-25 09:33:22 |显示全部楼层 |          |
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《中国木拱桥》连载之六:  

虹桥及其变异(二)

文/唐寰澄


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浙闽贯木拱桥构造

        所有前述浙闽贯木拱桥都上有顶盖,旁有遮掩,好像用一只无底的匣子罩住了桥,所以从侧面看来,难怪都误认为是“八”字撑架桥。
' [& M. S. ]) F" n        在调查浙江云和梅崇桥时,作者从边板的隙缝间爬入桥“匣”内,站在木拱空腹部分观察其构造,拱架上满布尘埃,并筑有鸟巢。在那里细审各部分作用,并勾画出一些草图,回来后作透视图。二十多年后,又得福建寿宁郑多金建桥木工师傅所绘草图和福建屏南黄春财木工师傅所绘万安桥图(图1A,B,C,D)。* f4 ?7 o7 }- T8 z9 F


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        通过亲历实际仿建的两座仿《清明上河图》上汴水桥的经验、分析研究,知浙闽贯木拱桥基本上不出此两图,但对汴水虹桥有若干改进的地方。计为:- S( l. L! I' s6 F" Z- n

平缓坡桥面

        汴水虹桥是反弯曲线曲桥面桥。《清明上河图》上所示和《东京梦华录》所记桥式陡峻坡道,车辆上桥需多牛牵挽,下桥又需双驴倒捶,实际仿造的桥,两端须做踏步,否则上下桥不易。& I! t; ~3 m) N3 N- f1 w- w
        改进的构造,桥面和拱骨分离,或为平坡,或为缓坡,行走自然舒适。虽然山区道路不一定走车马,而且桥头两侧不一定在同样标高。多数桥梁仍在出桥门后一端或两端用踏步上下。造成这样的原因,也有因溪涧涨水过高,为了避免洪水毁桥而抬高拱脚所致。/ P+ X; i! n+ V- j, Z; `% y
        无论如何平缓,坡桥梁便于桥的应用,但反弯曲线比较美丽。
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拱骨变化


, @% U8 j  _+ Z  R        根据诸图,贯木拱桥拱骨有两个系统,第Ⅰ系统有三根等长的拱杆,一平两斜,俗称“三节苗”。苗即树干的意思,或大木而细言之。第Ⅱ系统不似虹桥有二长二短,共四根,而是一横四斜共五根,称“五节苗”。其中间杆为平杆,同时却在第Ⅰ系统的平面里和其平杆对齐。观其原意,似乎是两杆相叠,增加水平杆的弯曲刚度。& {: Z8 K# o( Y& Z7 O! ^  x
        虹桥第Ⅰ系统夹在第Ⅱ系统中间,并列排比过去,所以第Ⅱ系统总片数较第Ⅰ系统多一片。浙闽贯木拱反之,第Ⅱ系统夹在第Ⅰ系统之间,比第Ⅰ系统多一片。因为外侧是第Ⅰ系统,所以等于是强调了一平二斜的八字撑架,外观成八字撑架桥。两个系统相贯或相织成贯木拱。
1 E- R5 h- n! \8 z  R        和虹桥不一样,第Ⅱ系统的下斜木拱脚端,并不和第Ⅰ系统下斜木拱脚相交在一个理论点,而是斜向上嵌在第Ⅰ系统拱脚横木和其上桥台前将军柱的夹角中。这样便于施工。
  }) r, M5 L0 x+ q, [8 L- [        将军柱成排竖立,柱后建桥台。% n! w1 |$ x$ I& |( O: r( `" {
        在两个系统之上还有桥面系统,俗称“地坪苗”,就是支撑桥面地坪的梁木。理论上讲,这一系统只受桥面静活载的弯矩,事实上,由于桥面地坪梁一端抵住第Ⅱ系统水平杆横木,另一端抵住将军柱顶横木,亦即抵住桥台,当两侧桥面向下倾斜时,便和第Ⅱ系统横杆组成第“Ⅲ”系统。
+ W, E4 y2 l8 B$ c        在桥面系统和贯木拱之间还有剪刀撑(或称“加剪”)和支撑在两者之间的立柱。
. \) O- {% e) d  S; `% ]( b; ]        绝大部分闽浙贯木拱桥都是这样的构造,不过具体桥梁还有变化。
4 [: \7 F+ j! i- P" M) U        ◆ 浙江庆元大济村双门桥
* E/ e) R' c, i3 @7 m        第Ⅱ系统水平杆长度几近于零。桥全长13.15米,拱跨9.3米,宽4.46米。始建年代存疑待考。1992年重建(图2,图3,图4)。# H3 Q* }* B" B/ ?+ U

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        ◆ 福建南屏顺昌兴隆桥+ y* q) l( A, W+ I" C
        此桥构造有别,其第Ⅱ系统的水平杆特别长。两系统水平杆之间垫以6根横梁。第Ⅰ系统平斜杆不等长,而第Ⅱ系统亦只三根杆件,和第Ⅰ系统相同。这是一座用两组第Ⅰ系统组成的贯木拱桥(图5,图6)。  {! o8 ~/ j) X$ R
        桥长45.7米,拱跨20.14米,宽约5米。始建年代不详,清同治十三年(1874年)重建,1994年再建。1 I2 ?& k% w5 @3 d. l+ g


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        ◆ 福建南屏峡阳镇八字桥
0 b$ T. X/ ~) m2 C) r( D7 g, X        桥长17.51米,跨19.9米,宽4.81米。桥始建年代不详,1929年重建。1979年,因桥相邻的山沟建设水电站,需依赖此桥运送沙石、水泥等材料。原桥亦是两组第Ⅰ系统的贯木拱,当时又在原桥台之前加宽石台,再在原桥水平杆下再加一道八字撑架(图7,图8),成为三组第Ⅰ系统的贯木拱桥,当然第三组和前二组并不相贯。实是八字撑架加固了的贯木拱桥。) v/ x. ^9 l7 [. u
        主拱杆尺寸随桥跨而异,一般直径自0.2~0.5米。汴水虹桥两个系统干径一致,且全杆长同样直径,浙闽贯木拱以第Ⅰ系统(三节)为主,较第Ⅱ系统(五节)为粗。且每杆除水平杆同径外,斜杆都按原材粗细,有梢径较细,端径较粗。梢径在上,端径在下。
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横向刚度


, |& ?. w6 ~5 \8 A% \        汴水虹桥和浙闽贯木拱桥都是组合两个系统的平行拱木而成,所以横向刚度不足。1958年第一座仿建虹桥的武汉汉阳莲花湖桥建成。通行之日,大家觉得新奇高兴,同时也感觉到横向似乎有些晃动。因为武汉长江大桥通车之日,数十万人上桥,因人们脚步参差而使桥梁产生横向激震晃动,正式通车后桥十分稳定。所以人们对莲花湖虹桥晃动已认为是“为然”的事。事后,顽皮的孩子们有时上桥,攀住木栏杆,故意晃动桥梁取乐!作为桥梁工程师和设计者,就知道桥梁结构中自有不足之处。
0 h/ f/ `; f& S% ^7 a. s" ]6 ~/ Y3 J9 D        1980年发现考察浙江梅崇桥,一下就认识到剪刀撑,即“加剪”的作用!知道浙闽桥工们在实际引用虹桥结构时也曾碰到同样的经历而予以改进。4 t" g$ ]6 {- @9 C! s8 b
        浙闽贯木拱桥一般在第Ⅰ系统的两侧斜杆背加桥宽内的剪刀撑,或在第Ⅱ系统的两下斜杆背面再加一道剪刀撑。成为两道剪刀撑(图9)。
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( u7 ]' p+ V: F( E2 `9 ^        虽然剪刀撑在全桥跨度里仅在桥两端存在,桥中部横杆上没有,不过从结构力学角度看和实际使用中都觉得够了。作者在1999年布置设计上海、青浦、金泽镇第二座仿汴水虹桥木拱时,就有意识地把桥面板下拱骨上面的桥面布置成斜格形,效果十分明显。
, L* W6 J) G7 q! K0 A  X8 x& e        若剪刀撑都暴露在视线之中,结构显得混乱。好在有挡板遮住,不影响外观。
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榫卯接合

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        从《清明上河图》上看汴水虹桥,其两系统拱杆和五根横木相连接的方式是用篾索或麻捆扎起来的。在中国民间简陋的住宅或临时施工脚手架,也有此类“捆绑建筑”,因此认为汴水虹桥即是不用铁件或榫卯的构造。& {, J+ T' N$ i6 I3 u% z( {
        当仿建第一座汉阳莲花湖公园桥时,发现拼架捆绑施工并不容易,节点的定位不易准确,因此未用篾索而用临时建筑习惯使用的铁“马钉”。作为改进,闽浙贯木拱桥采用榫卯结构(图10)。! Q' |3 R! B# f4 ~
        汴水虹桥的横木与拱杆联系的方式是穿插叠架各拱杆相顶受力。闽浙贯木拱联系的方式是横木榫卯接合,把横木称为“牛头”,第Ⅰ系统斜杆和平杆接合处为“大牛头”,第Ⅱ系统下斜杆和中斜杆、中斜杆和平杆接合处为“小牛头”。; k, }. }( F' F# w8 X
        榫卯的形式和施工步骤有密切联系。! T, P1 N0 N) d/ s& |
        第Ⅰ系统斜杆和第Ⅱ系统下斜及中斜杆上端都是中心方形榫卯,第Ⅱ系统中斜杆下端和第Ⅰ,Ⅱ系统平杆两端都有“隼尾榫”(亦称“燕尾榫”)。中心榫互相套合,安装时用横木套诸斜杆木。“燕尾榫”则从上将木榫放入卯内。此式榫卯可受拉压,施工过程中可将两系统挤紧。燕尾榫做不到杆件全高。
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防水措施

        木材的特点是需要防水,否则容易腐朽。中国谚语称材料:“干千年,湿千年,不干不湿只一(或三)年。”树木倒在涧中,泡在沉积物里可千年不朽。中国保存在隔水严实的封土中的木椁棺,打开后不见腐朽,如1996年考古发掘的浙江绍兴2500年前的印山越国王陵木椁棺便是。作者于展出后不久,便去参观,并保存有一片椁木(图11)。
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◆ 廊屋  v2 h9 D! T; ~2 X
        贯木拱桥防水措施主要便是盖廊屋。无论中外,古木桥能保存至今者都有廊屋。廊屋的主要功能是防水。最有效的防水为全封闭式(全封式),即廊屋的两侧直到拱底都包以木挡板,此式牺牲了从桥上欣赏周围风景的功能。《闽小记》记:“第以闽地多雨,欲便于憩足者。两檐下类似木板,深辄数尺。俯栏有致,游目无余,似畏人见好山色故障之者。予每度一桥,辄为忾叹。”绝大部分闽浙贯木拱桥廊桥属全封式。
! J# s: }) Z4 ^, G' M7 C5 h# w        第二种在檐口到栏杆扶手以上不封,或称3/4封式。$ S$ i4 d3 @( {8 f: d
        第三种在檐口到整个栏杆高度内不封,或称1/2封式。9 \7 [! [* p& `" n( ]; e
        以上两式统称半封闭式。往往在檐口以下再加一道挑檐,以尽可能地挡住斜雨,或桥面加防水。/ m( X" j$ c8 D6 D' E
◆ 防水桥面, |% D0 ?9 Y) a
        桥面以上两侧不封对赏风景有利,可是桥面总要着雨不利防腐,所以多铺以卵石加石板、砖桥面。如浙江庆元兰溪桥、咏归桥、福建武夷余庆桥(图12)都是卵石桥面,福建周宁登龙桥(图13)、后龙桥、古田田地桥等都是砖桥面。铺砌桥面可以防水,亦可水火兼防。
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/ p  B* E& ?1 I5 S, u# N- r        值得注意的是桥面防水不是仅靠砖、卵石和石板。前述印山越式王墓在墓坑底先垫一层1.8米厚的木炭,然后在人字形墓椁外包厚0.25米。140余层的树皮,树皮外再增1米厚的木炭,木炭外又包0.1米厚树皮,最后是清膏泥,夯填到墓坑顶。6 h% n0 j% |" C1 _$ C, b+ O
木桥面的防水,中国有传统的做法和经验,如陕西西安灞河桥,始建于汉(清代的灞河桥构造如图14)。木梁上铺板枋,板枋两端砌矮砖墙,两墙内填埋土,上砌平石板路面,可行车马。; O' \2 }- I, [  V6 f/ m/ t$ \
        上海青浦金泽迎祥桥,始建于元代至元年间(1335~1340年),明代重建,清代乾隆卅二年(1767年)再建(其桥面构造如图15A,B)。和上图相比,连木梁的侧面都镶上了嵌缝方砖,所以是三面防水,更为优越。木梁是现在很少用的贵重的楠木梁。227年后的1994年,作者在地方交通主管的陪同下,亲临验证,其楠木色泽香木气如新。该桥桥面是砖砌,若干距离凸起一些,如坡道上的。没有将桥面局部开挖验证。
( q! T; ?1 r6 p: s, f        浙江丽水庆元兰溪桥是主跨35.87米,宽4.8米的贯木拱廊桥,始建于明万历二年(1574年),1983年移址拆迁。桥为3/4型密封,卵石桥面,桥面构造是在木桥面板上重叠密排干燥箬叶,上铺木炭,再铺砌卵石桥面。因为桥面要求不透水,所以不能干砌。按照中国石拱桥经验,其灰浆是用石灰三合土加糯米汁。, `+ L. ]% X; s+ o8 G& Y3 V0 l


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◆ 桥台拱脚6 }3 D& S: w0 d" }7 A  y
        所有木桥怕水的另外一个原因是桥轻,遭水淹后会漂浮而去。虽然贯木拱廊桥有廊屋镇压,还是不断有水毁的记