2.1 主要型式

中国古桥的几种主要型式,在我国以公元纪年前就已经基本具备,大致来说,古桥按照结构形式可以分为梁桥、拱桥、索桥和浮桥四种类型。索桥又称悬桥,通常架设在峡谷处,在山崖较陡、水流湍急的地方使用,是现代吊桥的雏形。浮桥是将可浮体连接,使其漂浮于江河之上,无须做墩,一般用于水面宽阔、水流平缓的水域。

由于上海地处冲积平原,地形平坦,水资源丰富,因而没有自然形成的天生桥,也没有索桥、浮桥,现存古桥只有梁桥和拱桥两大类。它们又可以细分成几种结构类型。这些桥梁类型在上海及其周边地区十分常见,受当地自然地理、建筑材料、结构特点、建造技术以及社会需求等要素的影响而逐步发展形成。

2.1.1 梁桥

梁桥是出现最早的一种桥梁类型,又称平桥、跨空梁桥,以桥墩做水平距离承托,在上面架设横梁并平铺桥面。其在历史上出现得很早,且应用极为普遍。汉代许慎《说文解字》释“桥”曰:桥,水梁也,从木,乔声;释“梁”曰:梁,水桥也。 许慎.说文解字[M].北京:中华书局,1963.意思表示砍斫树木,横倒在水道沟渠上,以木跨水则为桥。最早的梁桥是独木的木梁桥,在过水的堤梁或步墩上搁置木梁,是早期木梁桥的形式。当早期单跨独木梁不能满足较宽河道的需求时,就发展出以堆石为墩的多跨木梁桥。通过考证汉代画像砖(石)刻(见图2-1)可以看到,在汉代多跨木梁桥已经成为较为普遍的一种桥梁建造类型。

图2-1 东汉画像石《车骑出行图》

原件现藏山东兰陵县图书馆,图中可见两坡形双孔大桥,坚实宽大。

因为木梁柱桥不仅要面临木材的腐朽问题,还存在着被水冲走梁柱的危险,为了获得更加坚固耐久的桥梁,人们开始使用石材来代替木材。唐代徐坚撰《初学记》记载:“秦作渭桥,以木为梁;汉作灞桥,以石为梁。” 徐坚.初学记[M].北京:中华书局,1962.在使用过程中,由于石材是脆性材料,受拉性能较差,为了满足更大的跨度需求,人们用多跨石梁桥跨越宽阔的河面,包括石柱石梁桥和石墩石梁桥。

梁桥因为建造技术相对简单,造价也较低,成为上海古桥中数量最多、分布最广的一种桥梁型式。上海地区的梁桥,按照建造材料的不同,可以分为混合材质梁桥和石梁桥,其中又以石梁桥为主,混合材质梁桥数量很少。这些类型的变化,实际上是工程技术水平逐渐进化提升的结果,它们出现的顺序大致如图2-2所示。

图2-2 梁桥类型变化

2.1.1.1 混合材质梁桥

混合材质梁桥可以分为三种:石柱木梁桥、木肋石板桥、石墩混凝土梁桥。它们现存数量都比较少。

1.石柱木梁桥

石柱木梁桥在上海地区乃至全国均较为罕见,多用于早期桥梁建设,因为木梁具有抗弯性能好、单跨跨度大、轻便易施工的优点,在财力和技术有限的情况下常被使用。但木材的耐久性差,因此一旦财力和技术许可,木梁桥就会被石梁桥和拱桥取代。石柱木梁桥与石梁桥结构类似,但在石质的桥帽石上搁木材做纵梁,通常桥面较窄,桥身中跨高于边跨,总体上略呈弧形。

上海地区现存的石柱木梁桥有三座,都位于青浦区,分别是迎祥桥、馀庆桥、顺德桥。通过实地勘探,可以看到,它们的桥柱一般由两条或三条条石拼接而成,一般宽50~60厘米,厚20~30厘米。这些石柱木梁桥中,石柱(墩)用于承托桥帽石,桥帽石上纵向排置木梁,木梁上铺设条石或小青砖桥面。

金泽迎祥桥 迎祥桥原名凝和桥,位于青浦金泽镇,始建于元至元年间(1335—1340),明天顺六年(1462)重建,清乾隆三十三年(1768)和五十六年(1791)进行过两次修缮。修缮后是一座木、砖混合的五跨简支石柱木梁桥。该桥全长为34.5米,宽2.5米,高5米,桥面略呈弧状,中间跨跨距为6.4米,另外两跨跨距分别为5米和4.3米。

迎祥桥无护栏,坡度和缓,是典型的元式桥梁(见图2-3)。每跨桥墩是由三块长青石并列组成的立壁柱(见图2-4)。桥墩上架桥帽石,以桥帽石为梁在上面架楠木作为纵梁,木纵梁上铺木望板,望板上铺方砖,然后再用小青砖作为桥面,桥面两侧挂贴方砖,起到防止雨水直接冲刷木梁的作用。青砖桥面承受上部的压力,木梁承受拉力,桥面连续而主梁简支,是十分经典的连续简支梁结构。其中桥面略呈弧状,承受力计算得非常精确,具有内力小且节省材料的优点,体现了当时高超的造桥水平。

图2-3 金泽迎祥桥全景

图2-4 迎祥桥立壁柱桥墩构造示意图

注:本书示意图中未标明单位的默认为“毫米”。

练塘馀庆桥 馀庆桥又名砖桥,位于青浦练塘镇,始建于元末明初,是一座砖、木、石混合结构的三跨木梁桥,形制同迎祥桥相似。桥身全长15.95米,宽2.66米,中跨跨距为7.0米,两侧跨距则为4.8米和4.15米。

图2-5 馀庆桥纵向木梁

图2-6 顺德桥全景

图2-7 顺德桥桥下原有托木留下的凹槽

馀庆桥的石立柱由相隔一定距离的两根长条石竖排而成,支撑石盖梁。石梁下垫承托木,亦称“保险木”,木梁可起到保护石梁的作用,石梁置在木梁之上,又可遮掩木梁。石梁和木梁相辅相成,可延长桥梁的使用寿命。有学者在21世纪初的考察发现,垫在桥梁下的承托木有的尚未腐朽 谢天祥.青浦古桥:江南古桥之萃[M].上海:百家出版社,2000.。此外,桥面用木梁(见图2-5),上面依次铺望板、望砖、小青砖,用砖、木结构代替石材,厚度变薄,大大减轻了重量,减少了荷载,具有经济节省、施工方便的优势。

练塘顺德桥 顺德桥,位于青浦练塘镇,始建于元至正年间(1341—1368),历经清顺治(1644—1661)、康熙五十八年(1719)、乾隆四十九年(1784)三次重修。该桥全长16.4米,宽2.3米,高4.1米(见图2-6)。

顺德桥原来是木梁桥,经历多次修缮后,原木梁逐渐被石梁替换,乃至消失,但是在元代遗留下来的桥帽石上仍保留有用以搁置木梁的凹槽(见图2-7)。目前桥面均为花岗岩长条石梁,桥柱为青石立壁柱。桥上有楹联“九峰列翠重镇桃源早发,三泖行帆鹤荡渔歌晚唱”。

2.木肋石板桥

在混合材质的梁桥中,还有一种非常特殊的形式,叫作木肋石板桥,即由桥墩承托桥帽石,桥帽石上纵向排置托木,托木上铺设石梁(板)。其中的托木在构造中可以对石梁桥起到保护、方便安装更换以及增强稳定性的作用。《重修崇真宫桥记》中有记载:“石性烈,不加托木,石且断。”没有托木承托的石梁容易发生脆断,危害往来的行人和船只。另外因为石梁较重,有了木梁托的存在,施工时便于架设石板或石梁,而石梁就位后也不会拆除托木,以便更换木梁的时候可以快速进行。对于采用立壁柱的石梁桥,托木可以帮助桥台抵挡被动土压力。

上海保存完整的木肋石板桥是松江望仙桥,它是上海地区现存最古老的桥梁,也是全国现存唯一一个木肋石板桥的实例。早期上海地区建筑用石材多为硬度较小的武康石,抗剪切性差,所以石板下要用到木托。不过在其他一些平梁桥的石帽梁上,也还可以看到当时用于放置托木的槽孔痕迹,这些平梁桥应该是由木肋石板桥改造而来的。

松江望仙桥 望仙桥,位于松江方塔园内东南角,南宋《云间志》已有此桥记载,建于南宋绍兴年间(1131—1162),是清代以前松江城里南北干道上的一座重要桥梁,也是现存上海地区唯一的一座宋代梁柱式木石结构桥梁,是一座单跨平板石桥。该桥跨松江古市河,南北走向,全长7米,宽3.2米。

望仙桥的建造利用了拱形结构,把桥面负重转移到两边桥基以解决石料怕拉的弊端,同时,又将不怕拉的木料垫在石料下方,像肋骨一样补上石桥板拉力不足的缺陷。使用托木可以减小主梁的受力和变形,从而形成两种材料优势的互补,用最少的材料造出负荷力度最大的桥梁。这种“木肋石板桥”的特殊结构,全国仅此一例(见图2-8)。

如今此桥帽梁上还可以看到当时用于放置托木的槽孔(见图2-9),但因为年代久远,托木已大多腐坏。剩下四块略呈拱形的武康石条并铺而成桥身,因为缺少托木的承托,中间两块武康石先后破损,在最近一次修缮中替换成现在较厚且没有弧度的金山石花岗岩石梁。

图2-8 松江望仙桥

图2-9 望仙桥桥面板下托木凹槽

3.石墩混凝土梁桥

上海现存的石墩混凝土梁桥有两座,均为民国时期改建。此类桥的桥墩依旧保留原有桥石,而桥面则改为混凝土结构。这两座桥均位于松江老城区,一座名为秀南桥,一座名为年丰人寿桥。

松江秀南桥 秀南桥位于松江永丰街道秀南街,跨二里泾,东西走向,是一座单跨梁桥,桥跨8米,宽3.6米(见图2-10)。该桥始建年代不详,清同治十三年(1874)重修。民国十九年(1930)重建时将其改为混凝土、石混合结构,即保留古桥原有基础和桥肩墙部位,撤去桥面石梁,改为混凝土结构。目前桥面的一堍由花岗石桥板铺成,其余均铺设混凝土,栏杆也改建成新式混凝土栏杆。如图2-11所示为秀南桥西北角水泥望柱所嵌武康石铭刻。

图2-10 松江秀南桥

图2-11 秀南桥水泥望柱武康石铭刻

字迹风化严重。

图2-12 年丰人寿桥立面图

图2-13 松江年丰人寿桥

图2-14 望柱上镌刻的桥名和修建年代

松江年丰人寿桥 年丰人寿桥位于松江永丰街道秀南街,结构形式与秀南桥相似,单跨,桥跨10.5米,宽3.8-米(见图212、图2-13)。该桥始建时间不详,民国十九年(1930)重修时改为混凝土桥面。桥肩墙由青石与花岗石构成,栏杆改建为混凝土,其中一望柱上镶有花岗石块,上面刻有桥名和修建年代(见图2-14),推测是修建时利用原有桥石刻字嵌入。现该桥仍坚固完好,为当地交通要桥。

2.1.1.2 石梁桥

我国古代很早就开始用石材造桥,石梁桥不仅数量多且分布全国各地。其实石料作为一种脆性材料,抗拉性能较差,并不十分适合用作梁板等受弯构件,但其能被广泛应用,主要有两个原因:①早期的木梁桥易腐蚀,难以长久保存,而石材则经久耐用;②随着青铜器、铁器工具的广泛使用,古代人开采石材的能力加强。

石梁桥也是上海地区较为普遍的古梁桥类型之一,尤其明清时期建造的梁桥,多为石梁桥,桥面平直,一般由桥墩或桥台直接承托桥面,或通过桥墩上搁置的桥帽石承托桥面。按照建造型制来分,石梁桥可以分为单跨石梁桥和多跨石梁桥。

1.单跨石梁桥

单跨石梁桥一般采用重力桥墩,即以桥台为桥墩的结构形式。上海地区部分单跨石梁桥中,石柱嵌在桥台里支承桥帽石和上部的桥板,整体通过桥台承重并将堤岸与桥面连接起来。桥台下是短木桩基础。两个桥台上搁置石梁桥面。

图2-15 梁式桥面的两种形式

石梁桥面在连接和铺设上主要有两种形式(见图2-15):一种是几块石梁平列排置成桥面,另一种是在桥帽石两侧搁置两块带有凿口的石梁,然后在中间安置石板。受石材力学性能限制,石梁桥体量较小,常用于河道较窄的地方。其在跨度上具有一定的局限性,一般以4~6米为主,极少量可以达到7~8米,桥宽一般为1~2米,总长度一般在10~20米之间。上海地区尚未发现总长度超过20米的石梁桥。

下面以浦东新区唐镇的洪德桥为例进行说明。

浦东洪德桥 洪德桥原名“虹天桥”,位于浦东新区唐镇,跨陈家沟,南北走向。建于清乾隆二十年(1755),初由沈朝鼎建,清道光十年(1830)沈姓乡绅募捐重建。2002年1月14日被列为浦东新区文物保护单位。

洪德桥为单跨石梁桥,花岗石桥身,桥跨为4.9米,桥长14.5米,桥面宽2米,以四块宽度在0.5米左右的条石拼合而成(见图2-16)。该桥即是将条石桥梁架在桥帽石上,再通过桥台将堤岸和桥面连接在一起,这里桥帽石是主要的承重构件,承受来自上部荷载的应力,并竖直向下传递到水盘石和基础(见图2-17)。

图2-16 浦东洪德桥

图2-17 洪德桥立面图

如表2-1所示为上海地区重要的单跨石梁桥测绘数据概况。

表2-1 上海地区重要的单跨石梁桥测绘数据一览表

2.多跨石梁桥

在多跨石梁桥中,一般较为常见的是三跨,这种构造是功能和艺术的结合,与桥梁的形式美学有着一定的关系。在上海地区,一般三孔桥的跨度就基本可以满足河道宽度,而且相较于五孔石梁桥,三孔桥的桥墩更加坚实,可以长期抵抗河水冲击。

多跨石梁桥按照桥墩建造形式用柱子或者墩子的区别,可以分为石梁柱桥和石梁墩桥。

1)石梁柱桥

就建造方式来看,石梁柱桥桥墩的石柱包括石立柱和立壁柱(石壁式)。

石立柱,是指两根相隔一定距离的长石条,竖直并立作为石柱,支承桥帽石,呈门字形,上面架桥梁。这种结构一旦上部桥面板受力超过容许承重,就会造成桥帽石的断裂。一般这种桥墩会在桥面较轻的情况下使用,如上文提到的青浦馀庆桥。因为桥面采用砖、木而非石梁,能大大减小桥面板厚度,减轻桥身的重量,如此一来,就可用石柱支承。这种建造方式一方面在承重上有助于延长桥梁的使用寿命,另一方面也更加经济方便。

立壁柱,是由2~4根截面为矩形的石柱紧密排列或并排成壁,组成桥柱,其上横置桥帽石,上下端连接于桥帽石和底座石之间,起到稳定和增强抗挠强度的作用。因为其构造简单、施工方便,因此成为上海地区较为普遍的一种桥梁类型。

此类型较为常见的是三跨石梁桥,由桥面、桥柱、桥基组成,一般中跨较大,且中跨桥面也略高,呈弧线或坡度较缓的梯形,既美观又便于通航。中跨采用桥墩搁置桥帽石的方式承载桥面板,两侧桥面板则搭接在两侧桥台的桥帽石上,桥面板由2~5条长石板并排铺设而成。桥的基础大多用块石砌成阶梯状,也有无阶梯铺设成平缓坡度的形式。

三跨石梁桥桥长主要集中在15~19.9米之间,长度超过25米的三跨石梁桥在上海地区仅有两座,分别是奉贤区的八字桥(26.3米)和闵行区的积善桥(29米)。桥宽一般在1~1.9米左右,宽度超过3米的只有奉贤区的三祝桥(3.3米)。

图2-18 闵行积善桥

闵行积善桥 积善桥位于闵行区华漕镇,跨高家浜,南北走向。始建年代不详,清道光十五年(1835)重建,民国十九年(1930)再次重建。

图2-19 积善桥立面图

该桥为三跨立壁柱石梁桥,桥面由两块长石板并排铺成,总长29米,桥宽1.17米(见图2-18-、图219)。2009年8月6日被公布为闵行区文物保护单位。目前该桥仍在使用中,状况良好。

两跨石梁柱桥极为少见,上海古桥中仅有奉贤区的连福桥为两跨石梁柱桥。

奉贤连福桥 连福桥又称“人民桥”,位于奉贤区金汇镇,始建于清嘉庆十九年(1814),花岗石质,桥长16.8米,宽1.4米。该桥两岸有肩墙,形式类似于单跨石梁桥,但跨度较长,中间立石柱桥墩,其上横置桥帽石,托以两跨石梁。

图2-20 奉贤连福桥(摄影/吴纪慰)

因其旁建有水泥桥,该桥现已闲置(见图2-20)。

五跨石梁柱桥的跨度一般大于三跨桥的跨度,常建造于水域较宽阔的河段,不过其结构与三跨石梁柱桥基本类似。五跨石梁柱桥在上海地区数量极少,如前所述,其原因在于两点:①依照上海旧时河流宽度,三孔跨度基本足够,因此上海地区五跨的梁桥数量本身就不多;②五跨石梁柱桥跨度太大,而桥墩又纤小,很难长期抵抗洪水的冲击,远不如三跨桥的桥墩坚实。因此三跨石梁柱桥是上海古桥中最普遍的桥型,而五跨石梁柱桥仅有闵行区的徐家桥这一座。

闵行徐家桥 徐家桥位于闵行区华漕镇,跨龙尖嘴港,南北走向。该桥始建于清同治七年(1868),由徐氏所建。两侧桥额题刻有桥名“徐家桥”,并刻纪年及建造人姓名等。

该桥桥墩为双拼立壁式,上架石梁,桥面由条石双拼而成。目前,靠岸两跨基本已没入泥土中,现存桥长18米,宽1.2米(见图2-21、图2-22)。桥畔已另建一座水泥桥,替代古桥起到通行作用。

图2-21 家桥闵行徐

图2-22 徐家桥立面图

2)石梁墩桥

所谓石梁墩桥,指的是桥墩宽度要大于两条石条宽度并多层横放垒叠的桥。石墩桥厚实稳重,相对于石梁柱桥更加耐得住河水冲击或者船只的撞击。“石梁墩桥极盛于有宋一代,多见于福建一省,特别是泉州一府”,主要在于宋代泉州港“成为当时世界最大的贸易港之一,同时又是中外政治联系和文化交往的枢纽,中外许多使节、教士、旅行家都由这里出海或登陆”,所以交通运输问题得以被重视。 茅以升.中国古桥技术史[M].北京:北京出版社,1986:41.

就上海地区而言,这里的河道水流平缓,水位稳定,一般的石梁柱桥足以承受,因此石梁墩桥在上海较为少见。现存上海古桥统计在册的共有七座石梁墩桥,分别是青浦区的云虹桥、戚家桥,金山区的山塘桥(见图2-23、图2-24),奉贤区的木行桥(见图2-25、图2-26)、通德桥,宝山区的宝善桥、积福桥,均为三跨石梁墩桥。

图2-23 金山山塘桥

三跨石梁墩桥始建于清嘉庆庚辰年(1820),1954年重修。

图2-24 山塘桥立面图

图2-25 奉贤区木行桥

三跨石梁墩桥,建于清乾隆三十五年(1770)。

图2-26 木行桥立面图

图2-27 宝山宝善桥

据测绘统计,石梁墩桥的长度大约在16~25米之间,跨度以4~6米为主,桥面宽以1~2米为主。其中宝山区的宝善桥是上海地区最长的一座石梁墩桥。

宝山宝善桥 宝善桥又名“大石桥”,俗称“众缘桥”,原在宝山月浦镇东,跨马路河,东西走向,2004年被移至宝山临江公园内。

该桥建于明天启五年(1625),由里人曹彬、王荣祖等募建,清嘉庆五年(1800)重修,清光绪二十八年(1902)、民国元年(1912)又先后重修。该桥为三跨石梁墩桥,全长24.4米,桥宽1.6米,桥墩由青石和花岗岩交错横叠而成,墩宽3.2米(见图2-27)。

3)墩柱混合石梁桥

墩柱混合石梁桥,即梁桥的下部结构既有石墩,也有石柱。这种类型的桥主要是在中跨用墩,增加桥体的稳定性,边跨用柱,可以节省材料,适用于跨度较大的河段。现存登记在册的上海古桥中仅有三座墩柱混合石梁桥,分别为金山区的济渡桥、嘉定区的玉虹桥和奉贤区的济渡良桥。

金山济渡桥 济渡桥,又名七星桥、刘家渡桥,位于金山区漕泾镇金光村1028号东侧,跨南横塘,南北走向。始建于清光绪元年(1875),由里人周思达、徐治沧等集资建造,于光绪三年(1878)落成。桥长43.6米,宽2.19米,高4.4米,净跨36米,是上海地区现存跨度最大的清代石梁桥,曾被誉为“云间第一长桥”(见图2-28)。1992年4月15日被公布为金山区文物保护单位。

济渡桥为七跨石墩石柱石板桥,是上海目前唯一的一座七跨石梁桥,共有六座黄色砂石材质桥墩,其中仅中跨采用两座石墩支承,其余几跨则采用立壁式石柱。这种柱墩混合的建造形式,据猜测应为历史上多次修缮后的结果。

嘉定玉虹桥 玉虹桥,俗称长桥,位于嘉定马陆镇励学路三号桥西侧,跨长桥港,南北走向,始建于清康熙年间,后乾隆、咸丰、宣统年间亦有重建或重修。桥额有题字“玉虹桥 大清乾隆陆岁次辛酉菊月立”。

图2-28 金山济渡桥

该桥是一座五跨墩柱混合石梁桥,中跨为石墩支撑,其余几跨为立壁式石柱。桥长22米,宽度为1.2米。

奉贤济渡良桥 济渡良桥位于奉贤区南桥镇杨王村西胡11组,跨庙泾港,东西走向,始建于清嘉庆三年(1798)。桥长27米,宽1.1米,建桥石材为青石、花岗石。

该桥为五跨墩柱混合石梁桥,但形式较为特殊,桥墩样式不一,中跨的一侧为石墩,一侧为立壁式石柱(见图2-29、图2-30),边跨处为普通式石柱,应该是经过多次改建而形成此番特殊景象。

图2-29 奉贤济渡良桥(摄影/吴纪慰)

图2-30 济渡良桥立面图

2.1.2 石拱桥

拱桥是从原始天然侵蚀性石拱(天生桥)逐步演变而来,形成有意建造的拱券形式,是木、石梁桥演变的必然结果,也是桥梁发展史上的一大进步。当石梁桥由简支桥发展变化出叠涩和出跳时,一种呈弧线形、似拱非拱的形式便出现了。目前所查到的有明确记载的石拱桥最早出现在北魏郦道元《水经注·谷水》篇记载的“旅人桥”:“(七里)桥去洛阳宫六七里,悉用大石,下圆以通水,可受大舫过也。题其上云,太康三年(282)十一月初就功,日用七万五千人。” (北魏)郦道元.水经注[M].长沙:岳麓书社,1995.

拱桥的承重结构是其拱形构件。拱形构件受竖直向下的荷载力作用,于是在拱脚部位产生了向外的横向推力,拱形结构内部以受压为主。石料由于抗压强度较好,因此十分适合用于拱桥的建造。另外,相比梁桥,拱桥具有更好的耐久性、稳定性和跨度大等优点,因此在很多时候会取代梁桥成为建造首选,尽管其一次性投入远高于梁桥。

拱桥是江南水乡地区主要水系上普遍存在的桥梁形式。一是由其造型决定,拱桥造型美观、形态优雅,比较符合江南人的审美意识;二是由江南的独特水文环境决定,这里多是小江小溪,水势平缓,比较适合架设单孔或多孔拱桥,而水面宽广、水急浪高的大江大河则不适用;三是由拱桥的功能决定,拱桥坚固耐用,结构精巧,而且净高较高,可通船只,更能在江南地区发挥优势和特点,因此受到江南桥梁建造者的青睐。宋代时,江南一带拱桥的数量已经十分庞大,到明清时期,拱桥建造技术臻于成熟,并且在规模和形式上也达到了一定高度。部分桥拱不仅尺度较大,而且细部非常精致。据20世纪50年代的粗略统计,当时全国共有古桥400多万座,其中石拱桥数量占一半以上,绝大部分为明清石拱桥。

上海现存石拱桥数量占上海古桥总数的44%左右。

关于拱桥的分类方式有很多种,如按拱券数量分,按拱券形式分,按建造材料分,或者按拱券的构造方式分,等等。由于拱券是拱桥最主要的部分,其数量和类型决定了拱桥的整体外形,如大小、高度、坡度等参数,是整座桥梁技术的体现,所以本节内容主要从拱券数量和形式两方面对拱桥进行型式分类研究。

1.以拱券数量分类

按照拱券的数量,可以将石拱桥分为单孔石拱桥、双孔石拱桥和多孔联拱石拱桥。

1)单孔石拱桥

上海地区以单孔石拱桥为主,因为其建造较容易,成本也较低。上海现存年代最早的石拱桥——青浦区金泽镇的普济桥,即是一座单孔石拱桥。

金泽普济桥 普济桥,亦称圣堂桥,因由紫色武康石料构成,又俗称紫石桥。该桥位于青浦区金泽镇南市梢,跨金泽塘,东西向,始建于宋咸淳三年(1267),清雍正元年(1723)在保持原状的基础上重新修整石栏杆。其建造选址很体现上海地区的“桥庙文化”,原建造在南宋颐浩禅寺的山门以北,后因为抗战时期颐浩禅寺被毁,只余普济桥和寺院内的一块条石。

普济桥总长26.7米,桥面宽2.75米,总高度4.8米,圆弧形拱券,拱跨10.5米,拱高4米,无护拱,具有宋代石拱桥拱跨较大、坡度平缓、桥面较窄等特征,两侧桥堍皆有引桥,桥栏无柱头,是江南水乡小型宋式桥的珍贵实例。著名桥梁专家唐寰澄曾说:“论上海古桥之大,惟朱家角放生桥;论上海古桥之古,当推金泽普济桥。”

2)多孔石拱桥

相比于单孔石拱桥,大跨度的多孔石拱桥往往只建造在经济较发达且有宽度较大的河道穿过的大集镇上。据调查,上海地区现存的多孔石拱桥仅有8例(见表2-2)。

图2-31 金泽普济列式桥分节并圆弧形拱券

表2-2 上海地区现存多孔石拱桥

多孔石拱桥存在薄墩和厚墩之分。一般来说,当桥墩宽(厚)与联拱中最大孔跨径比在0.04~0.12之间时,即为薄墩。厚墩多孔石拱桥尺寸厚实,能够承受单侧拱推力。在我国北方地区,河水的季节性涨落对桥墩产生较为严重的冲刷作用,因此需要采用厚墩拱。

而在薄墩联拱结构中,主孔承受荷载后会引起两侧桥墩的变形,从而将力和变形的影响传递到相邻的拱券,联拱共同承载,可以减小桥墩的水平推力,从而减轻桥墩上的结构重量。这比较适用于上海所属的江南地区。一方面因为江南地区水流较为平缓,桥下过的船只较多而桥上仅需荷载行人轻货,不需要建立厚墩桥;另一方面,江南地区多软土地基,承载力较差,所以多采用薄墩联拱桥,既减少了桥身重量,一定程度上又避免了不均匀沉降,另外桥墩做薄也便于排水过船。早在唐代,薄墩联拱桥在江南地区就已经达到了一个建造高峰。

上海地区现存的多孔石拱桥均为薄墩联拱,如上述青浦朱家角放生桥、松江大仓桥、青浦金泽天皇阁桥都是典型的薄拱薄墩石拱桥。

图2-32 朱家角放生桥(摄影/姜锡祥)

朱家角放生桥 放生桥,位于青浦区朱家角镇,始建于明隆庆五年(1571),桥堍南端为慈门寺,该桥由慈门寺僧募建。清嘉庆十九年(1812)放生桥发生坍塌,后在原址重建。1987年11月,该桥被列为上海市第四批文物保护单位。

朱家角放生桥是华东地区规模最大的五孔石拱桥,也是上海地区跨径最大的圆弧形石拱桥。该桥全长70.8米,桥面宽5.8米,高7.4米,中间拱券跨度最大,达到12.3米;两侧拱券跨距为6.2米(见图2-32)。其墩宽和最大孔径的比例达到0.06,是多孔薄墩拱桥中最小的。从结构上看,朱家角放生桥采用超薄柔性墩,柱墩厚度仅60厘米。这一方面减小了主拱的受力分布,另一方面也节省了建造材料。桥拱的逐渐递减和薄壁桥墩自然形成了一个相对较缓的纵坡,造型优美。

放生桥内主拱券的建造采用横联中的分节并列砌法,由九道拱石并列而成,不仅加强了拱券间的联系,也提升了桥身的坚固性。

松江大仓桥 大仓桥,本名“永丰桥”,位于松江区中山西路仓桥弄南,横跨古市河,南北走向,因明清时期桥南建有松江府储存漕粮的仓城,故称“大仓桥”“华亭仓桥”“西仓桥”。该桥在明天启六年(1626)由知县章允儒建,明代董其昌曾撰并书《西仓桥记》,今碑石已无存。1985年7月被公布为松江县文物保护单位。2002年重修时在桥额刻“重建永丰桥”字样,并发现旧时《华亭仓桥碑记》石刻。

松江市河因是漕运河起始点,河面开阔,故其上的大仓桥为五拱石桥,桥面总长63米,宽5.34米,是上海地区现存最大的古桥之一(见图2-33)。该桥五孔石拱不等跨,中孔最高,依此递减。桥顶距河面8.0米,龙门石长1.95米,宽1.62米,上下桥有92级石阶(见图2-34、图2-35)。

大仓桥是典型的薄拱薄墩石桥,桥墩上方刻莲花图案,桥身基本完好,仍具备通行功能,但青石护栏有部分风化。该桥顶部及两侧约有30块护栏石缺失,其中部分掉落河中。由于河道变窄,桥的两个边孔已淤积成岸,仅存三孔位于河面之上。

图2-33 松江大仓桥

图2-34 大仓桥平面图

图2-35 大仓桥立面图

图2-36 青浦天皇阁桥

图2-37 天皇阁桥摄影建模

青浦天皇阁桥 天皇阁桥,位于青浦区金泽镇下塘街,跨市河,南北走向,始建于明代,清康熙三十七年(1698)重建。因桥北堍原有托塔天王庙,即以庙名为桥名。

天皇阁桥为三孔薄拱薄墩石拱桥,桥长22.2米,宽2.8米,并列分节拱券,中孔拱跨6.8米,拱高4米,两旁拱跨4米,拱高1.8米(见图2-36、图2-37)。桥面雕有八卦、宝瓶、芭蕉、宝剑等多幅图案,两坡各17级石阶。

该桥桥身高大,仅次于朱家角放生桥,是江南少有的三孔连拱石桥,1994年被列为青浦县第四批文物保护单位。

2.以拱券形式分类

不同的拱券形式使得桥身具有不同的风格特征。早期的石拱桥跨高比较大,坡度相对平缓,桥身整体流畅简洁。到清朝时期,拱桥呈现出较大矢高,桥面呈折线状,坡度较陡,桥身整体更有层次感。这种形式上的演变即与不同历史时期拱券结构形式的使用有着密切的关系。

图2-38 常见拱券类型示意图

按照茅以升先生在《中国古桥技术史》中的研究,拱券的形式可以分为:圆弧形拱、半圆形拱、马蹄形拱、全圆形拱、蛋形拱、折边拱等多种类型(见图2-38)。上海地区现存的拱券形式主要有圆弧形拱、半圆形拱和蛋形拱,其中圆弧形拱和半圆形拱是上海地区较为常见的拱券形式。

1)半圆形拱桥

半圆形拱是指拱心和拱脚在同一水平线上,呈180°。半圆形拱是应用最为普遍的一种拱券类型,由于其形状简单,施工也较为方便,因此全国各地随处可见。在上海地区,半圆形石拱桥数量占全部石拱桥数量的60%。

半圆形拱桥桥身较陡,桥面基本呈折线状,拱高较高。上海地区半圆形石拱桥宽度集中在2~5米之间,跨径主要集中在5~10米,仅有两座拱跨超过10米,其中跨径最大的是上文谈到的朱家角的放生桥。

朱家角放生桥是上海地区半圆形拱在多孔石拱桥应用中的典例,五个连续拱券均为半圆形拱券,横跨在镇东首的漕港河上,中跨跨度达12.3米,桥身长70.8米(见图2-39)。因为采用半圆形拱券而桥身矢高较大,该桥整体坡度较陡,桥面呈折线状。它是上海最长的一座石拱桥,被誉为“沪上第一桥”,远远望去,凌空而起,形似长虹。

图2-39 放生桥立面测绘模型图

图2-40 金山寿带桥

其他具有代表性的半圆形石拱桥有金山区的寿带桥、宝山区的大通桥、松江区的云间第一桥、奉贤区的南虹桥等。

金山寿带桥 寿带桥,俗称“油车桥”,位于金山区吕巷镇,横跨吕巷市河,南北走向,始建于宋代,明代及中华人民共和国成立后都曾修缮过。1992年4月15日被公布为金山区文物保护单位。

该桥为单孔石拱桥,桥长22.75米,宽2.4米,拱高4.3米,拱跨8.5米,南北桥堍各有26级石阶(见图2-40)。

桥身最初由武康石砌筑,后来在不同时代的多次修缮中使用了青石、花岗石等多种石材。通过分析其正投影图片可以看出,寿带桥采用的是半圆形拱券。

宝山大通桥 大通桥,又名大石桥,位于宝山罗店镇亭前街,横跨罗店市河,南北走向,始建于明成化八年(1472),并于清雍正八年(1730)重建,道光二十八年(1848)重修。1992年7月22日被公布为宝山区文物保护单位。

该桥是一座单孔半圆拱石拱桥,桥长15.7米,宽4.5米,拱跨8.5米,拱顶高度3.97米。桥身由花岗岩砌筑,横联分节并列拱券,并有护拱。望柱上雕刻有“里人重修”“道光二十八年正月”字样。桥体两侧分别刻有对联,被周围建筑遮挡,现仅有西侧对联可见,上联为“前程路途通万里”,下联为“津梁岁月亘千秋”(见图2-41、图2-42)。

图2-41 宝山大通桥

图2-42 大通桥立面图

大通桥也是上海为数不多的古亭子桥,北桥堍西侧有亭榭,是古时迎来送往的重要场所。沿此桥石阶而下是清末民初罗店四大码头之一的大石桥码头。如今桥头上亭榭已毁,桥栏杆已经被改为水泥栏杆。

图2-43 松江云间第一桥

松江云间第一桥 云间第一桥,俗称跨塘桥,位于松江区中山西路578号花园浜南,横跨古浦河上,南北走向。该桥始建于宋代,原名“安就桥”,初为木结构拱桥,形似汴京虹桥。据南宋的《云间志》记载,云间第一桥“跨古浦塘,在县西三里,俗称跨塘桥”,是华亭县通往秀州(今嘉兴)、平江(今苏州)、昆山等地方的起点。宋代陆蒙曾有诗云:“路接张泾近,塘连谷水长。一声清鹤唳,片月在沧浪。”

明代时该桥发生坍塌。明成化年间,知府王衡在原址重建石桥,并将其更名为“云间第一桥”,这是当时松江府最大的一座桥。清同治年间此桥再度重修,成为如今的三孔石拱桥。清《阅世编》记载,此桥“水洞三环,高可通巨舰,漕船当水涨亦出入无碍也”。

1985年7月云间第一桥被公布为松江县文物保护单位。1986年,松江县人民政府对其进行了一次较大的修整,维持桥拱原有的青石不变,仍用纵联分节并列分券的方式,而桥面石阶和桥栏改为花岗石(见图2-43)。现桥长49.3米,宽5.25米,高8米。

奉贤南虹桥 南虹桥,又名环龙桥,位于奉贤区青村镇,横跨青村市河,南北走向,始建于清康熙三十一年(1692),清雍正年间由慧剑和尚募资重修。2004年被公布为奉贤区文物保护单位。

图2-44 奉贤南虹桥

图2-45 南虹桥拱券分析图

南虹桥是一座单孔石拱桥,桥长21米,宽3.95米,拱跨为5.48米,矢高3.02米(见图2-44、图2-45)。该桥使用半圆形拱券,横联分节并列式排布,是奉贤区珍贵的明清拱桥实例。其青石基础,具有较高的历史价值。拱券部分为仰天石,山花墙由青石砌筑。桥上原有的龙筋石、对联石和踏步在后来的修缮中已被替换为花岗岩。

2)圆弧形拱桥

圆弧形石拱桥即取圆周上小于半圆的弧段、拱心与拱脚之间的夹角小于180°的拱桥。在桥梁建造史上,圆弧形拱券的出现要晚于半圆形拱券,因为前者跨径更大,对于建造技术和造桥时间的要求也较高。我国圆弧拱的建造年代当在隋代以前,因为赵州桥(安济桥)已经是大跨度的圆弧拱 茅以升.中国古桥技术史[M].北京:北京出版社,1986:71.。在我国北方地区,圆弧形拱券的建造技术到唐宋时期已相对成熟。

随着拱券建造技术的不断发展,半圆形拱券的制造工艺逐渐成熟,且相比于圆弧形拱券更加简易;又因为在江南地区圆弧形拱券的高度较低,整体坡度平缓,不利于通航,特别是篷船难行,因此到明清时期,江南地区的圆弧形石拱桥就已逐渐被半圆形拱券桥所替代。即便后期再建造圆弧形拱桥,其拱心位置也比早期所造的较为偏高。

由于上海地区桥梁的发展时期相对较晚,现存的上海石拱桥中早期建于宋、元、明时期的石拱桥多采用圆弧形拱券。如青浦区金泽镇的普济桥始建于南宋,嘉定区的登龙桥、永宁桥、普济桥等都建于宋元时期,闵行区的蒲汇塘桥建于明朝。

一般圆弧形石拱桥的拱跨集中在5~10米。上海地区圆弧形拱券跨径超过10米的桥梁仅有两座,一座是青浦区金泽镇的普济桥,拱跨10.5米,前文已经详细介绍过;另一座是闵行区的蒲汇塘桥,主跨11.3米。

闵行蒲汇塘桥 蒲汇塘桥,位于闵行区七宝镇,是一座南北向跨蒲汇塘的市桥。据史料记载,直至明代,蒲汇塘上并无桥梁架设,行人往来甚是不便。时有文人陆深云:“嗟哉世人称奸富,栋宇巍峨千万户,闭门箫鼓炰醴鲜,道路沉沦那谁顾,泳游无计群号呼。”明正德十三年(1518),里人徐寿、张勋集资建造该桥。明清时期,该桥数遭兵灾,于清同治三年(1864)重修,抗日战争时期受到日军轰炸,再度重修。1996年4月1日被公布为闵行区文物保护单位。

图2-46 闵行蒲汇塘桥

图2-47 蒲汇塘桥拱券分析图

蒲汇塘桥是一座三孔联拱石桥,全长31米,宽5.5米,主孔跨度11.3米,矢高5.2米,两侧拱跨度均为5.6米,矢高3米,均为圆弧形拱券(见图2-46、图2-47)。桥面南北两侧各设有20级台阶。该桥造型浑厚质朴但不失精巧,厚重而不呆板。

嘉定登龙桥 登龙桥,位于嘉定南大街北端,横跨练祁塘河,南北走向,始建于宋淳祐元年(1241),元代时因嘉定由县升为州,故又称为“州桥”,明成化四年(1468)重建。2000年11月被公布为嘉定区文物保护单位。

图2-48 嘉定登龙桥

图2-49 嘉定永宁桥

登龙桥为单孔石拱桥,圆弧形拱券,采用横联并列的方式砌筑(见图2–48)。桥长14米,宽5.9米,净跨5.7米,矢高3米,桥南北两侧各有13级台阶。

嘉定永宁桥 永宁桥,因桥旁原有圆通寺,故又称“圆通寺桥”,位于嘉定东大街秋霞楼东侧,跨横沥河,东西走向,始建于元至正二年(1342),1990年重新修缮。2000年11月被公布为嘉定区文物保护单位。

永宁桥为单孔石拱桥,采用圆弧形拱券,横联并列式砌筑(见图2-49)。桥长14.5米,宽3.5米,净跨6.3米,矢高3.2米,桥面两侧各有台阶踏步16级。

嘉定普济桥 普济桥,全称通济普福桥,旧称“管家桥”,位于嘉定东大街城隍庙以西,南北向跨横沥河。该桥始建于元至治元年(1321),2001年重新修缮。2000年11月被公布为嘉定区文物保护单位。

普济桥为单孔石拱桥,青石桥面,圆弧形拱券。桥长11.2米,宽3.7米,净跨5.3米,矢高2.5米(见图2-50)。原桥面较陡,在后期修缮中将桥面修缮成缓平状。桥耳(龙头石)上雕刻有牡丹花图案。

图2-50 嘉定普济桥的圆弧拱

3)马蹄形拱桥

马蹄形拱是指拱心与拱脚之间的夹角超过180°的拱券形式。圆心夹角在180°~200°之间的拱券称为微马蹄形拱;当夹角达到240°时,桥拱的马蹄形已经很明显,称为显马蹄形拱 罗关洲,陈晓,陈国桢.石桥营造技艺[M].杨志强,主编.杭州:浙江摄影出版社,2014.。马蹄形拱桥是桥拱为马蹄形的横联分节并列砌筑拱桥。

该类桥在我国很少见,因为马蹄形拱桥的拱券相对较高,桥面自然较陡,影响行走,建造半圆形拱桥就足以满足一般通航情况了,从实际使用来看,不需要建造此类拱桥。

值得注意的是,上海古桥中马蹄形拱桥有6座,数量并不算少。其原因在于上海地区河道纵横,商业发达,通货船只往来十分频繁,但河流宽度一般较窄,增加桥孔的高度可以方便篷船通行,因此会在有些河道上建造马蹄形拱桥,比较典型的如金山区的翔龙桥、奉贤区的南石桥、青浦区的永兴桥等。上海地区现存马蹄形拱桥的拱跨均不超过10米。

金山翔龙桥 翔龙桥,曾名环龙桥、龙溪桥,位于金山区漕泾镇蒋庄村,横跨蒋庄港,东西走向,始建于明弘治六年(1493),清雍正元年(1723)重建,清宣统二年(1910)重修。

该桥是漕泾镇现存唯一的古石拱桥,采用花岗石建造,单孔,马蹄形拱券,全长19.5米,宽2.3米,跨度8米,桥高3.2米,拱高2.55米,拱直径4.8米(见图2-51、图2-52)。

图2-51 金山翔龙桥

图2-52 金山翔龙桥摄影建模

图2-53 奉贤南石桥

图2-54 南石桥立面图

奉贤南石桥 南石桥,原名积善桥,位于奉贤南桥镇南街,东西向跨越横泾港,始建于元至正十年(1350),清同治六年(1867)重建。民国二年(1913),该桥由里人陈同伦等重修,改名南石桥沿用至今。2000年被公布为奉贤区文物保护单位。

该桥为单孔石拱桥,马蹄形拱券,桥长17.4米,宽2.8米,高5.3米,孔径为4.2米,东西共有台阶31级(见图2-53、图2-54)。

青浦永兴桥 永兴桥,位于青浦区练塘古镇历史风貌区东段,俗称李华港桥,始建于明代,清乾隆四十一年(1776)重建,是连接下塘街东西两侧的必经之路。此桥为单孔石拱桥,长21.6米,宽3.4米,高5米,拱券为典型的马蹄形拱,七节横联分节并列砌筑。拱石基本为花岗石。东堍台阶25级,西24级。桥身有两副完整清晰的楹联,两侧桥额镌刻桥名“重建永兴桥”(见图2–55、图2–56)。1994年被列为青浦区第四批文物保护单位。

图2-55 青浦永兴桥

图2-56 永兴桥立面图

4)全圆形拱桥

全圆形石拱桥也称月桥,是一种比较特殊的石拱桥类型,在全国都为数不多。其构造是将拱券石做成整个圆筒,下半截深入河床,作为石拱的基础,上半截与一般半圆形拱一样,放置于下半截圆拱之上,两侧打有小木桩用以防止券石移动,因此下半截拱也叫倒拱。一些有月拱的桥,河上的拱券并不是半圆而是圆弧。月拱的拱度由河底淤泥厚度和通航情况决定。这是一种在软土地基上加强石拱桥基础稳定性的做法,如果遇到地基土壤比较差而发生少许沉陷时,拱券不容易变形损坏 茅以升.中国古桥技术史[M].北京:北京出版社,1986:71.

青浦艾祁桥 艾祁桥,也称大石桥,位于青浦白鹤镇青龙村与华新镇艾祁村交界处,始建于明洪武十二年(1379),是一座全圆形石拱桥。桥长26.72米,宽3米,高5米,拱跨13.9米(见图2-57)。

因艾祁港水面较宽,对于架桥的跨度要求也较大,若采用一般大小的石拱桥,桥台的基础必然位于河道当中,也就是在软土地基上。长此以往,拱上部的重力和侧推力落在桥台上,很容易使桥身下沉,从而导致拱券石开裂,进而影响结构稳定。若建造梁桥,则需要较高的桥身,尺度和施工难度都较大。为了解决建造和使用中的潜在问题,艾祁桥采用了较为特殊的全圆形拱券(见图2-58),河底的拱券自身可以承力。且由于桥拱水面加水下部分是一个较完整的圆形,因此受力时不易变形,此外还采用了横联并列式的砌筑方法,便于后期修补。

图2-57 青浦艾祁桥

图2-58 青浦艾祁桥全圆形拱券分析图

5)蛋形拱桥

蛋形拱是在尖形拱的基础上形成的拱券。尖形拱又俗称桃形拱、锅底券,为二点圆拱,左右拱心偏离一小段距离,底部微收成尖形。在尖形拱的尖部加一小段小圆弧,即成蛋形拱 茅以升.中国古桥技术史[M].北京:北京出版社,1986:71-72.。由于拱券曲线较为复杂,因此蛋形拱的石拱桥非常少见,金山区华严塔桥是上海地区仅存的一座蛋形拱桥。

金山华严塔桥 华严塔桥,位于金山区亭林镇,南北走向,始建于清代。桥北堍为法华寺,与古桥构成上海地区典型的“一庙一桥”的景象。

该桥是一座单孔石拱桥,桥长16.41米,拱跨5.45米,桥面宽3.41米。桥身为青石砌筑,桥上台阶、栏杆楹联等均采用花岗岩。

通过摄影建模进行正投影分析(见图2-59)可以看出,华严塔桥的拱券为二点圆拱,左右两点拱心交错偏离一小段距离,再以一小段圆弧代替两端弧线交错而成的尖顶,构成连续的弧形,从而形成蛋形拱。

图2-59 华严塔桥正立面模型拱形分析

6)折边拱桥

折边拱桥是介于梁桥和拱桥之间的一种过渡型桥梁,其拱券呈折边形式,大致有三折边、五折边、七折边等。这种形式的桥梁既具有梁桥经济实用的优点,又避免了梁桥跨径过小的不足,结构强度优于梁桥,另外构造相对拱桥更加简易,用料相对较少,不过荷载能力不如拱桥。

茅以升最早论述折边拱桥,谈到“三边形石梁桥是介于梁、拱、刚架之间的结构,也可称为八字形石撑架,多见于浙江一省”,并认为其“结构简单,作为步行桥是十分合适的,由三边而五边、七边,石梁桥便转化为石拱桥” 茅以升.中国古桥技术史[M].北京:北京出版社,1986:49.。这观点与拱的起源说之一“折边演进说”不谋而合。

上海地区现存唯一一座折边石拱桥,是金山枫泾镇的柏家桥,枫泾镇地处浙沪交界处,所以建造时受浙地做法影响有此设计。

金山柏家桥 柏家桥,位于金山区枫泾镇,南北向横跨市河,始建年代不详,现桥身上的桥名已模糊不清。

该桥是一座实腹三折边拱桥(见图2-60)。两侧山花墙由花岗岩砌筑,桥面由三块长石板拼合而成,上铺碎石路面。

图2-60 金山柏家桥