揭开泰顺廊桥的神秘面纱

大笨钟

（温州市公路管理处    周一勤）

    近年来，泰顺廊桥已形成了一股热潮。2000年1月，温州电视台在泰顺拍摄的专题片《永远的廊桥》在中央电视台播出。2000年8月3日，《温州侨乡报》第7版以整版的篇幅刊载：《〈清明上河图〉中“虹桥”再现：泰顺廊桥》，文章以生动的语言、翔实的史料介绍了浙江泰顺崇山峻岭之中深藏着的美丽而古老的“虹桥”—— 泰顺廊桥，在社会上引起了很大的反响。2003年2月，泰顺廊桥作为温州著名的文化标志性建筑之一，入选市人民大会堂壁雕；2004年我省以泰顺廊桥为代表的浙南木拱廊桥列为6个申遗项目之一，排名在西湖之前；……把“泰顺廊桥”热又推向一个新的高潮。由于笔者从事桥梁工程专业工作，许多友人问及此事，有的想进一步了解泰顺廊桥方面的科学知识，有的还提议笔者写一篇介绍泰顺廊桥的科普文章，总觉得自己学识浅薄，不敢贸然动笔。但由于职业责任感和求知好奇心的驱使，抱着学习的态度，把有关泰顺廊桥方面的情况作一肤浅的介绍，以赏读者。
    从独木桥到木拱桥的代表作——虹桥
    早在远古的原始社会时期，人类智能和生产力水平低下，人类只能被动地适应自然。要生存就要解决交通问题，这时人们不可能象现在一样遇高山劈路、遇江河造桥。据考证，最原始的木桥梁就是独木桥，如一棵被大风刮倒的大树，恰好横卧在溪流上，就成了人们过溪流的桥梁。“桥梁”两个字是用木字边旁的，就是一个佐证。公元前4000年左右新石器时代，陕西西安半坡遗址就有木桥梁。

西安半坡遗址木桥想象图
    在大江大河上首先出现的是木浮桥，有文字记载的是公元前1135年周文王建渭河浮桥，公元前307年中渭河上出现了多孔木梁桥，公元前316年出现了栈道桥，三国时期的“明修栈道暗渡陈仓”是栈道桥修建的鼎盛阶段。公元312年，甘肃出现了木伸臂梁桥，扩大了单孔跨径，这是木梁桥发展史上的一个重要里程碑，如四川宝兴伸臂梁桥。
   
   四川宝兴伸臂梁桥

    如何使单孔跨径更加扩大，使受弯拉力的木头象石拱桥那样受压力，于是出现了八字

泰顺木八字撑梁桥（桥下的横细条为水管）撑梁桥。
    八字撑梁桥受力合理，是拱式桥的一个重要发展阶段。如图的泰顺木八字撑梁桥建于清代。
    虹桥是八字撑梁桥的进一步发展。虹桥首创于山东益都地区，历史文献曾有零星记载。宋朝的明道年间（公元1032～1033年），在青州洋水上修建不用中间桥柱的大跨径虹桥，因其结构先进、工艺精良，青州虹桥经历了五十多年尚未毁坏。《清明上河图》跨越汴河的这座著名虹桥就是模仿青州虹桥而建的，是一座单跨等边折线形的木拱桥，跨径近廿五米，净跨二十米左右，拱矢约五米，离水面净高5.5～6米，从图上可以看出，桥下净空基本满足航行要求。桥宽足有八米。矢跨比约1/5。桥堍和拱背培土垫层，减小了桥面坡度，所以桥上人马车轿往来尚算便利。

    至此，我国木桥完成了从从独木桥——多孔木梁桥——木伸臂梁桥——木八字撑梁桥——木拱桥的发展过程，虹桥是当时木桥的发展颠峰。
遮住泰顺廊桥的神秘面纱——桥廊
    正如《<清明上河图>中“虹桥”再现》一文所述：“1979年11月，在由著名的桥梁专家茅以升主持的《中国古桥技术史》一书的编写工作会议中，专门就发现的浙南叠梁拱——虹桥进行了深入研究。次年10月，编写小组的专家们特意到了实地进行考察。至此，桥梁专家们才确认北宋时期盛行于中原的虹桥技术并未失传，中国古代桥梁技术史的研究工作取得了重大突破。这一发现无异于在闽浙大地上发掘出了一座中国古代科技史中的“侏罗纪公园”，尘封了900多年的虹桥结构重见天日”。
    《中国古桥技术史》中也有类似的记载：“在很长一段时间里，认为虹桥的结构形式已经失传。最近发现在浙江西南、福建东北的洞宫山脉雁荡、括苍、鹫峰等山脉间，仍有不少此类木拱，当地称为蜈蚣桥，历来都以为结构上是八字撑架。经过实地调查，才证实确是演进了的虹桥式木拱桥”。
    其实泰顺廊桥是偶然发现的。发现人之一科技史专家唐寰澄教授是这样叙述的：1980年在杭州举行一次古桥史会议，浙江省交通厅介绍浙江地区有“木八字撑梁桥”。审看照片，极为怀疑，即赴桥址考察，发现是虹桥的衍变。
    在这里，泰顺廊桥是虹桥衍变的发现日期可能有些出入，但通过审看一张照片发现泰顺廊桥却是十分有趣的。

泰顺溪东廊桥
    那么，是什么原因使虹桥结构的泰顺廊桥被误认为是八字撑架即八字撑梁桥？一是它的外形（如图所示）把人们迷惑了，确实太象八字撑梁桥了！二是它的桥廊，把拱桥内部的结构用木板封闭起来，正是桥廊这一神秘的面纱遮住了泰顺廊桥的真面目！现在让我们来揭开泰顺廊桥的神秘面纱。
下面首先让来看看虹桥是一种什么结构？
    从《清明河上图》所取的透视角度，清楚地看出桥的结构。从桥下看去，在桥的宽度内一共并列有21组拱骨，拱骨为大圆木，径约40厘米，其上下两面锯或锛成平面。21组骨，共分有二个系统。最外面一组拱骨，称为第一系统，是2根长拱骨和2根短拱骨；再里面一组，称为第二系统，是由三根等长的拱骨组成。如此排比过去，共11组第一系统和10组第二系统。每一系统单独存在时是一个不稳定的结构，于是在二个系统拱木的交会点，设置横贯全桥宽度的横木，全桥共有五根横木。横木起联系拱骨，使成稳定结构和在横向分配活载的作用。横拱骨下面和上面两个与另一系统拱骨相交的倾斜面，也可能局部锛成平面，以使接触密贴，结构稳定。拱骨与横木之间的联结，从图上所画线条看，可能是捆绑式结构，或是某种特制的箍形铁件。每根横木端部，钉有长方木板一块，上画兽头，拱骨上横铺桥面板，顺拱势到接岸处成反弯曲线，使道路和顺，也增加了桥的美观。

这就是泰顺廊桥的内部结构示意图：


    泰顺廊桥的基本结构也可为二个系统。第一系统为5根短拱骨，较虹桥多一根拱骨，拱骨排成折边形，当地称为五节苗。第二系统为3根长拱骨，和虹桥相同，当地称为三节苗。拱骨联结的横木和虹桥不同，横木两侧开凿以纳拱木梢，成为榫接。当地称接头横木为牛头。五节苗的横木为小牛头，三节苗的横木为大牛头。第二系统端支点的横木，是端竖排架的下横木，形成一个很好的传递推力和垂直反力到石岸的结构。横木上的燕尾榫槽，不透梁底。结构闭合后，水平拱骨还可承受桥面载重，起梁的作用。第一系统的下横木，顶在端柱排架下部，避免两个系统拱骨交于一处集中过多的榫接。
    桥面布置和虹桥不同，除中间一段直接支承在第一系统水平拱骨上外，左右尚设桥面系。在第一系统的中间横梁上，设立三根短竖柱组成的小排架。桥面系9根木纵梁，一端顶住端竖排架上横梁，另一端顶住第一系统上横梁，并和第一系统的水平拱骨一起，组成一个从左岸到右岸联通顶紧的水平支撑。在结构上起到了平衡传递两岸端竖排架后端的水平推力的作用，又起到抵制第一系统，甚至整个结构在偏载作用下产生的侧移。这样的布置也是很巧妙的。因为所有的拱骨都是并列的，为了避免产生垂直于桥轴方向的侧移，在第二系统上横木和端竖排架之间设有剪刀撑。第一系统的侧移靠两系统拱骨之间的楔木来保证。
两个系统之间，没有象虹桥结构那样的捆绑或铁件联结，力的传递和共同作用，靠桥面纵梁和小排架，并且靠桥屋的自重作为压重，而在偏载活载的作用下，杆件里始终地压力。
    泰顺廊桥的内部结构与虹桥结力学构图比较见下图：
虹桥(左)与泰顺廊桥（右）的内部结构比较图

    由图示和上面的说明可以知道：泰顺廊桥的内部结构与虹桥结构是基本相同的。由于虹桥处于平原水网地带，虹桥拱脚处较低，利于人马通行；而泰顺廊桥处于深山峻岭，拱脚处可高可低，当拱脚与拱顶相平时，就更利于人行了，这就是泰顺廊桥的高明之处。
    泰顺廊桥在世界桥梁史上的地位——独创
    南宋在杭州建都以后，士农工商随之南下，也把虹桥的建造技术带到东南。而浙江西南、闽东北山区木材丰富，工匠们因地制宜、就地取材建造了大量的拱式木桥，于是虹桥式的木拱桥得以保存流传到今天。
同时，《渑水燕谈录》记有“汾、汴皆飞桥”，可见虹桥技术曾推广到山西。山西的木拱桥是以发源于甘肃的木伸臂梁，结合虹桥式木拱，建成富于曲线变化的美丽的桥梁。如甘肃渭源木拱桥，它是木伸臂梁桥与虹桥的绝妙结合，是我国木桥建造技术的高度升华和科学结晶。这说明虹桥结构，南北媲美，传之久远。
甘肃渭源木拱桥

    在世界桥梁史上，虹桥乃至泰顺廊桥的地位如何呢？桥梁史专家韩伯林在《世界桥梁发展史》中论述，虹桥和虹桥式的泰顺廊桥在世界桥梁发展史上具有辉煌的一页。作为木拱的重要发展阶段的我国独创的木伸臂梁桥，在公元3世纪传到印度。1030～1040年建造了虹桥，而1333年瑞士才出现罗伊斯（Reuss）木拱桥，比虹桥要迟300来年。
    同济大学杨士金教授是泰顺廊桥式叠梁拱桥的热心研究专家。据杨教授介绍，1999年，为了美国WGEH公司拍摄影片《中国虹桥》的需要，以《清明上河图》中的虹桥为蓝本，在上海青浦区金泽镇市河上建成一座结构独特、造型别致的人行木拱桥——普庆桥(见图)。因在国庆五十周年期间建成，故名为普庆桥。该桥全长21．1m，桥宽4m，跨度13．2m，矢跨比1/4。唐寰澄教授是建造普庆桥的总顾问。

上海青浦区金泽镇普庆桥
    普庆桥按照设计人群荷载推算，同时上桥的人数可为250人，此时拱顶的竖向计算挠度只有8mm，仅是跨度的1／1650。在普庆桥建成燃放焰火时，当时实际上桥观看焰火的人数足已超过300人，拱顶的挠度仍然很小。可见叠梁拱为梁构件组成的拱结构，能足够体现拱的受力性能，受力潜能大。在我国的一些旅游景区也有虹桥的仿制模型，如东阳横店影视城《清明上河图》的虹桥，从科学的角度来看，这些仿制品当然是不能与普庆桥同日而语的。
    当今混凝土配筋结构和钢结构十分成熟，我国特有的虹桥木拱结构技术可推广为钢筋混凝土结构和钢管拱结构，甚至是预应力混凝上结构。如施工拱架，尤其是立交通道下的拱架，还可制作标准化的钢管叠梁拱。2002年，杨教授在国内公路桥梁权威杂志《公路》上撰文《叠梁拱研究》，用现代计算机技术对叠梁拱进行深入的研究，提出钢筋混凝土结构和钢管拱结构的叠梁拱设计、施工新方法，这是国内的最新成果。
    木拱技术创始于900年前，是我国木结构桥梁独具匠心之作，在世界桥梁史上是绝无仅有的。木拱技术的发展方向也是独特的，单从虹桥出发，在我国就分成了南北两个体系，这两个体系同出一脉，各有所长，争奇斗艳，各领风骚。据统计我市泰顺县现存8座木拱廊桥，这是祖先留给我们的一笔丰富的遗产，我们要把它们继承下来，并发扬光大。美国WGEH公司出资在上海建造普庆桥、拍摄影片《中国虹桥》将在多个国家播放，这一事实足以说明上述问题。今年81岁的董师傅是泰顺县最后一位会造廊桥的民间匠人，现正忙于用传统工艺建造一座木拱廊桥。目前，泰顺廊桥的保护已列入当地政府的议事日程，以旅游开发促保护。可以相信，虹桥的叠梁拱结构曾经并将继续对世界近代桥梁产生深远影响。