中國古代石橋對木橋的模仿與演進

劉振宇

（魯東大學土木工程學院，山東煙臺 264000）

最早的非人工橋是自然形成的天生橋、倒在溪流上的樹木以及淺水中散亂的石塊。當人類有意識地推倒樹木或者排列石塊以跨越障礙時橋便產生了，這一造物活動來自于生活經驗和對自然的模仿，形成的原始橋梁可能是獨木駢木、亂石汀步、藤蔓蕩索。陜西西安半坡村新石器時代遺址（4500 B.C.）發現在氏族部落周圍挖有環壕用以防御野獸侵襲，其外壕北部寬6～8m，東南部寬1～1.5m[1]，因有出口設計，很難判斷其上是否有橋。但根據半坡遺構復原情況[2]來看，此時梁柱結構已在房屋中使用，架設獨木駢木已不是難事。榫卯結構則以浙江余姚河姆渡遺址第4文化層發現的為最早（7000B.C.）[3]，隨著南北技術的交流融合，木結構不斷發展，至戰國時期，黃河流域已普遍建造木梁木柱橋了[4]，而石橋的歷史才剛剛開始。冶鐵術源自古西亞（1400 B.C.），經新疆（1000 B.C.）[5]傳入中原漢地，在春秋末戰國初期（500 B.C.）出現了生鐵冶煉和鑄鐵柔化技術，極大地促進了石料開采，在秦漢時期出現了石柱、石梁、石橋面等新構件，也為石拱橋的出現提供了條件[6]。石材相對于木材來說屬于新材料，對其材料性能尚未準確把握的古代工匠便用這種新材料來仿制舊結構，因此石橋發展過程中保留了一些木結構的特征，這些特征在現存的一些古代石橋中有所體現。本文主要從新材料仿制舊結構的角度對中國古代石橋的發展過程進行研究。

1 石梁的榫卯與石梁橋墩

木梁木柱易燃易水毀耐久性差，在石材進入建筑領域之后，開始出現以石柱代木柱、以石梁代木梁的情況，雖施工不便且跨徑較小，但堅固耐久。由于木橋多為原木桿件，故石材最初也以石梁的面目出現，用以模擬木梁木柱，石梁連接處也往往模擬榫卯。

始建于宋的湖南江永壽隆橋[7]便是應用榫卯結構的石梁橋（圖1），橋墩由蓋梁和兩個石立柱構成，蓋梁兩端鑿有榫眼，立柱榫頭穿過榫眼并夾住上部石梁，除榫卯屬于木構特征外，其結構形式與木梁木柱橋一致，跨徑也相近。這種橋在石材易得、水流淺緩地區應用較廣，并一直沿用至明清，如廣東惠州陂頭壩永遠橋便建于清康熙五十九年（1720 A.D.）。若橋面較寬，則橋墩需采用石排架（圖2），其構造特點類似于木排架，并出現對抬梁式木結構的模仿。

圖1 湖南江永壽隆橋（蓋梁與石立柱之間為榫卯連接，與木梁木柱結構一致圖片來源：http：//panyifu.blog.163.com/blog/static/59473999201091602058972/）

圖2 浙江瑞安八卦橋（下部結構為石排架 圖片來源：http：//blog.sina.com.cn/s/blog_713c50e80102uxhs.html）

石立柱易斷且縱向穩定性不好，便產生了截面較大的石軸柱。石軸柱是由多層圓柱形石軸疊砌而成，上下石軸通過陰陽卯及粘結材料連接，其構造符合石建筑最大力學特點——通過石塊擠壓承載外力，雖然還有木結構的榫卯特征，但木結構的影響已明顯變弱。當石柱發展到石墩時，石梁橋便徹底擺脫了木結構的影響，唯一與木結構似有聯系的便是石梁在石墩中的大量應用，但這主要是因為中國古代一直沒有較好且便宜的膠凝材料，只能通過石梁縱橫堆疊來保證石墩的整體性（圖3），這也是古代工匠的一大技術創新。

圖3 福建泉州洛陽橋（石梁縱橫堆疊形成橋墩 圖片來源：https：//www.toutiao.com/i6396890519753982465/）

2 石伸臂（石疊澀）

古地中海伊比利亞半島的圓頂墓（Beehive Tombs，3000 B.C.）為較早的石疊澀穹隆，古希臘的阿瑞凱迪克橋（Arkadiko Bridge，1300 B.C.）為最早的石疊澀拱橋。中國已知最早的疊澀應用是西漢南越王墓（200 B.C.），磚疊澀穹頂則直至河南襄城茨溝漢墓（132 A.D.）才出現[8]。在地中海及西亞地區是先有疊澀后有發券，但在中國由于存在“外來技術吸收”和“本土技術改進”兩條并行技術發展路徑而很難厘清技術之間的演進關系，發券拱與折邊拱孰先孰后的問題也是如此，若無明晰并有實證支持的演進譜系，任何判斷都只能是推測。疊澀演進也可以從新材料仿制舊結構的角度來推測如下：木挑梁→木伸臂（木疊澀）→石梁伸臂（石梁疊澀）→磚石疊澀。即由木結構發展出疊澀并用于橋梁和墓葬，石梁替換木構件后出現疊澀石梁橋及大石梁疊澀拱頂。該推測的依據有三：青海都蘭縣諾木洪搭里他里哈遣址（900 B.C.）的木構技術[9]已足以制作簡易木伸臂橋；甘青地區四世紀時成熟的木伸臂橋構造[10]則意味著該橋式在當地得到了充分發展；南方木材豐富地區的仿木石橋說明“石梁代木”是一種較為普遍的發展模式，可以應用在木伸臂橋上，從而實現木伸臂到石梁伸臂這一環節的轉換。

疊澀是原木或磚石分層縱向堆疊并層層縱向外挑，但橫向聯系較弱，用在跨徑比房屋和墓葬大得多的橋梁上容易損毀，因此需添加橫梁以使橫向受力均勻，從而形成伸臂橋。木伸臂橋常見形式有單向伸臂（圖4）和雙向伸臂，前者常見于藏區，后者常見于湘桂，在“石梁代木”中均被完全模仿（圖5）。石伸臂橋在發展的過程中漸漸意識到石梁質脆易斷，便逐漸增加橫梁數量，最終演變出石梁縱橫堆疊、形似疊澀實為伸臂的橋式（圖6），與石梁橋墩和睡木基礎[6]屬同一工法。

圖4 西藏玉曲伸臂橋（木橫梁間隔布置 圖片來源：http：//www.mafengwo.cn/traveller/article.php.id=475）

圖5 浙江文成接龍橋（石橫梁間隔布置 圖片來源：http：//nb.ifeng.com/a/20160616/4653066_0.shtml）

圖6 福建永春東關橋（石橫梁緊密布置 圖片來源：http：//www.chnjzl.com/bbs/read.php?tid=10284）

3 石撐架與折邊拱

木橋除伸臂外，還有駢木（簡支木橋）、木撐架和編木（疊梁拱或貫木拱）三種結構。其中的木撐架是駢木與編木之間的過渡，即在駢木下加斜撐形成八字撐架，以提高駢木的剛度。后在斜撐頂端加木縱梁與兩斜撐構成三折邊（三節苗），再加次縱梁與兩岸相連，以此來增大跨徑。若在三節苗下再穿插斜撐則形成編木橋（三節苗加兩節苗），慢慢演化出流行于浙閔一帶的木拱廊橋（三節苗加五節苗）。

編木由于桿件細長、構造復雜，僅適合于木構，若改為石梁則易斷，故未見仿制的編石結構。木撐架由一主縱梁、二次縱梁、二斜撐、二節點橫梁組成，橫梁的作用依然是為了提高橋梁橫向整體性并使橫向受力均勻，這些桿件均可由石梁代替成為石撐架（圖7）。石撐架在演進過程中取消了次縱梁，而代之以實腹式填料，這樣更符合石材抗壓的材料特性，并使整體性得到進一步加強，此時已近似于拱橋，被稱為三折邊拱（圖8）。由三折邊而五折邊、七折邊，石梁橋便轉化為石拱橋[6]。但折邊畢竟是直線，其轉化為曲線真拱的過程很可能是借鑒了外來發券拱的樣式，即將直石梁加工為曲石梁，初期應用于外側拱券作為裝飾（圖9），后遂用于所有石梁，成為真正意義上的石拱橋（圖10）。

圖7 浙江麗水河橋（有次縱梁的石撐架，與木撐架結構一致 圖片來源：http：//blog.sina.com.cn/s/blog_92c83e520100wcqj.html）

圖8 浙江臨海大善橋（取消次縱梁，成為實腹式三折邊拱 圖片來源：http：//yywhyc.com/home_1.aspid=581&ClassID=86&action=look）

圖9 浙江紹興永昌橋（兩側為曲梁、中間為直梁 圖片來源：http：//blog.sina.com.cn/s/blog_713c50e80102v0tx.html）

圖10 江蘇蘇州吳門橋（拱券全部由曲石梁構成 圖片來源：http：//www.subaonet.com/2013/0819/1194362.shtml）

4 發券拱（真拱）

發券拱可能最早出現在古西亞或古埃及，在已發掘的烏爾城（City of Ur）中已見完整的磚發券拱（2160 B.C.）[11]。羅馬斷橋（Ponte Rotto）是凈跨20m的石發券拱橋（142 B.C.）。中國發現最早的拱券是麻彌圖廟一號墓凈跨1.64m的扇形磚券墓拱頂（127 B.C.）[12]，最早有文字記載的石拱橋是旅人橋（282 A.D），現存最早的石發券拱橋是凈跨13.3m的河北滿城方順橋（309 A.D）。

從現有資料來看，發券拱自域外傳入的可能性較大。漢墓中凡發現的拱頂構造從造型到技術均已成熟，并且有些還帶有無效的本土技術嫁接，比如楔形券磚上帶有榫卯；空心磚折邊拱和發券拱有并置現象，未見折邊至發券的演進關系；并列和橫聯磚券技術同時應用，未見并列至橫聯的演進關系[8]。發券拱技術可由古西亞直接傳入，也可由秦漢之際海陸絲綢之路傳入，應用于橋梁時受木橋影響較小，僅少數石拱橋拱肋有榫卯殘留。發券拱對本土折邊拱的影響主要是使石梁由直變曲，折邊數量增加的同時石梁尺寸也變短，兩者漸趨融合（圖11）。偶有石拱橋兼用發券拱和折邊拱，即在下部用疊澀或發券，上部用三折邊甚至一折邊，屬于兩種技術的簡單搭接。

圖11 河北滿城方順橋（拱券兩邊為短石梁折邊拱、內部為發券拱 圖片來源：http：//blog.sina.com.cn/s/blog_14555c7cf0102wmir.html）

5 結語

中國古代本土石橋脫胎于木橋，通過“石梁代木”實現了材料轉換，通過經驗積累和技術交流實現了結構演進。石橋在對木橋的模仿過程中保留了大量木橋的桿件和結構特征，但兩者材料性能畢竟不同，因此石橋在演進過程中不斷做出結構調整，比如石梁橋榫卯的取消、石疊澀橫梁的增加、折邊拱折邊的曲化等，從而使石橋逐漸擺脫木橋影響并找到了符合自身材料性能的橋式。中國古代石橋形式多樣，本文僅從石橋模仿木橋的角度對石橋演進做了粗淺梳理，以期對古建筑研究有所助益。

投稿須知

1、作者投稿請上我社官方網站http://cqjz.cbpt.cnki.net首頁的作者投稿欄注冊投稿。郵箱cqjz2002@126.com僅為作者與編輯部聯系的公共郵箱，不作投稿之用。

2、來稿必須是原創稿件，務必立論新穎，論點明確，文字精煉，數據可靠，每篇論文（含圖、表）一般在4000字左右，必須包括（按順序）：題目（中文一般不超過20個漢字，英譯）、作者姓名（英譯）、作者單位（英譯）及郵政編碼、中文摘要（150～300字，英譯）、關鍵詞（3～8個，英譯）、正文、參考文獻。

3、作者承諾所投稿件未在任何載體上公開發表過。

4、摘要以提供文章內容梗概為目的，不加評論和補充解釋，應簡明、確切地記述文獻重要的內容。

5、關鍵詞不應重復標題和摘要中已有的詞語，而應在文中找出重要的術語、最有特點、最具專業性和獨有性的詞語。

6、量和單位符號等必須符合國家標準的規定。稿中外文字母、符號必須分清大、小寫，正、斜體，黑、白體；上、下角標的字母、數碼和符號，其位置高低應有明顯區別。

7、文中圖、表，隨文出現，圖一般不超過6幅。插圖切勿過大，寬度不超過7cm（半欄）或14cm（通欄）。請用計算機繪圖。圖中文字符號應與正文一致，字體為六號宋體。照片要清晰，層次分明。文章表格一律采用 “三線表”。

8、文中章節編號采用三級標題頂格排序：一級標題形如1、2、3…排序； 二級標題形如1.1、1.2、1.3…排序；三級標題形如1.1.1、1.1.2、1.1.3…排序。

9、參考文獻一般不少于4篇，必須是公開發表且在文中確實引用的專著、期刊文章、論文集文章、學位論文、技術標準等，按文中引用的先后順序編號。參考文獻著錄格式如下：

專著 主要責任者.文獻題名（版本第1版不著錄）[M].出版地：出版者，出版年：起止頁碼.

期刊 主要責任者.文獻題名 [J].刊名，出版年，卷（期）：起止頁碼.

論文集析出文獻主要責任者.文獻題名[C]//論文集編者名，論文集.出版地：出版者，出版年：起止頁碼.

技術標準 標準編號.標準名稱[S].出版地：出版者，出版年：起止頁碼.

10、來稿請提供作者簡介，注明姓名，出生年份，性別，籍貫，民族（漢族可不注），學位（或在讀學歷），技術職稱，主要從事的工作或研究方向 ，聯系電話、郵箱及通訊地址、郵編。來稿為科研基金課題項目的請注明課題名稱和項目編號，獲獎的請提供證書復印件一份；發表后該項目獲獎的，請函寄獲獎證書復印件一份給本刊。

本刊編輯部