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朱红与司徒宏达成协议,要为石桥村修建一座现代化石拱桥。石拱桥,用天然石料作为主要建筑材料的拱桥,这种拱桥有悠久的历史,桥梁又多有附属小品建筑,如桥头常立牌坊,著名者如BJ北海琼华岛前的石拱桥,两端就各有一座规模甚大而美丽的牌坊。
石拱桥是中国传统的桥梁四大基本形式之一,石拱桥这一体系多种多样,在中国桥梁发展史上一经出现,发展很快,在近代铁路公路桥梁工程技术传入中国以后,它仍然保持其旺盛的生命力,显示了中国古代劳动人民的聪明才智和古代桥梁建造的辉煌成就。
另外桥梁专家茅以升的《中国石拱桥》一文,最成功地运用多种说明方法,为读者详尽介绍了中国石拱桥的历史及特点,是一篇很典型的事物性说明文。
石拱桥是世界桥梁史上出现较早、形式优美,而且结构坚固的一种桥型,它能几十年、几百年甚至上千年雄跨在江河之上,发挥其经久不衰的交通作用。
作为我国传统的主要桥型之一,几千年来石拱桥遍布祖国江河大地,随着经济文化的日益发达而长足发展,它们是我国灿烂文化中的一个组成部分,在世界上曾为祖国赢得荣誉。
石拱桥作为拱桥最原始的形态,最早出现在古希腊,罗马人继承和发展了石拱桥技术,在公元前后修建了大量精美的石拱桥。我国现存最古老的石拱桥不早于隋代,但据文献及绘画作品记载最早的拱桥可以追溯到东汉或西晋时期。
19世纪初以来,随着钢铁和混凝土的推广使用,石拱桥比重逐渐降低,20世纪以后欧美很少修建石拱桥。我国自赵州桥建成以后1300多年里,石拱桥技术发展缓慢,但新中国成立后,石拱桥发展迅速,跨径最大达到146米。
由于受到材料强度低、自重大、施工困难、对地质条件要求较高等因素的制约,石拱桥在现代桥梁工程中已没有竞争力,往更大跨径的发展已没有工程意义。承载着历史和文化的古老石拱桥,是历史的见证,现代人有责任保护好这些石拱桥。
按结构材料分类,桥梁主要有石桥和木桥两种,依跨数有单跨与多跨之别,依结构型式则有拱桥与梁桥。拱桥大都是石桥,也有个别为木结构,称叠梁拱桥;梁桥又有平梁与悬臂梁之别,前者可能是石结构也可能是木结构,后者都是木结构。在所有桥的桥面上都可以建造桥廊或亭阁一类建筑,构成特别美丽的形象,称为廊桥。总之,为满足不同场合下的不同需要,桥梁有多种类型。
石拱桥砌筑拱圈前,应根据拱圈跨径、矢高、厚度及拱架的情况,设计拱圈砌筑程序,砌筑时须设置变形观测缝,随时注意观测拱架的变形情况,必要时对砌筑程序进行调整,控制拱圈的变形。
跨径小于等于10米的拱圈,当用满布式拱架砌筑时,可从两端拱脚起顺序向拱顶方向对称、均衡地砌筑,最后砌拱顶石。当用拱式拱架砌筑时,宜分段、对称地先砌筑拱脚和拱顶段,后砌四分之一跨径段。
跨径10~20米的拱圈,不论用何种拱架,每半跨均应分成三段砌筑,先砌拱脚段和拱顶段,后砌四分之一跨径段,两半跨应同时对称地进行。分段砌筑的拱段,其倾斜角大于砌块与模板间的摩擦角时,应在拱段下侧临时设置支撑,避免拱段滑移。
跨径大于等于20米的拱圈,一般采用分段砌筑或分环分段相结合的方法砌筑,必要时应对拱架预加一定的压力。分环砌筑时,应待下环砌筑合龙、砌缝砂浆强度达到设计强度的75%以上后,再砌筑上环。多孔连续拱桥拱圈的砌筑,应考虑连拱的影响,制定相应的砌筑程序。
记载的最早的石拱桥“旅人桥”大约建成于公元282年。石拱桥这一体系,又是多种多样的。几千年来,石拱桥遍布祖国山河大地,随着经济文化的日益发达而长足发展,它们是我国古代灿烂文化中的一个组成部分,在世界上曾为祖国赢得荣誉。迄今保存完好的大量古桥,可为历代桥工巨匠精湛技术的历史见证,显示出中国古代劳动人民的智慧和力量。
一座古桥,能经得起天灾战祸的考验,历千百年而不坏,不仅是作为古迹而被保存,而且仍保持其固有的功能不变,可以称作奇迹。当然,还应归功于历代的辛勤修缮,这类修缮活动又往往是出自民间的爱桥护桥,这一社会风尚,在我国桥梁史上,有不少故事,是值得传颂的。
我国素有多桥古国之誉,这种历史上的观念和数量上的概念,以及有实物可按的直觉印象,都是为理解中国石拱桥所涉及到的知识面。
赵州桥已历时一千四百年,卢沟桥雄踞在湍流奔突的永定河上,也经历了近七百年,它们都称得上雄伟坚固,迄今仍保持着初创风貌,可以通行重车,在中外石桥中是罕见的。
赵州桥敞肩式的创造,早于西方七个世纪,它们之所以能够经久不坏,说明设计与施工是符合科学道理的。再如赵州桥的浅基础、短桥台,不少现代工程师表示惊叹,因为经过多次地震洪水而屹立无恙,这决不是偶然的,唐张嘉贞的《石桥铭序》中所云:“制造奇特,人不知其所以为。”这一评价几乎和二十世纪工程界学者异口同声,技术高超,于此可见。
用“用料省,结构巧,强度高”,来概括古代石拱桥技术上的成就,这是古今中外桥梁以及任何建筑物所一致追求的目标,在六世纪初,我国的能工巧匠发挥智力,大胆创新所取得的光辉成就,是值得自豪的。
跨水架桥,意境之美,雕琢装饰,千姿百态,也是体现我国审美观的一种民族传统。建筑不论大小,工艺必须精益求精,如同一幅图画,不许有一处败笔。自从石窟造像盛行,古代石工,都有一套过硬本领,都具有一定的美工水平,赵州桥的栏板,卢沟桥的石狮,都以艺术珍品而闻名于世,这也是中国石拱桥在艺术方面一个可贵的传统,对于现代石拱桥装饰也还存在着深刻的影响。
中国的石拱桥,在古代有一定的成就,在今天仍有发展的前景,过去有用的东西,今天仍在起着作用,因此,它是一份可珍贵的遗产,显示着中国古代劳动人民勤劳勇敢和卓越才能。我们在现代桥梁事业中,必然能够取得更大的成就。
自19世纪中叶以来,随着钢铁和混凝土建筑材料的出现,石拱桥已逐步为钢拱和钢筋混凝土拱桥所代替。拱桥结构向轻型结构发展,并逐步打破传统的上承式石拱桥的型式,创造出新型的拱桥。拱桥的拱圈发展成为分离式肋拱,桥面发展成新型板梁式结构,借立柱支承于拱肋之上(上承式),或用吊杆悬挂于拱肋之下(下承式)。当受地势或受桥梁建筑高度限制时,还可做成中承式拱桥。拱桥可以是单跨,也可以做成多跨。
双铰拱是在拱圈两端设置可转动的铰支承,铰可允许拱圈在两端有少量转动的可能。结构虽不如无铰拱刚劲,但可减弱桥台位移等因素的不利影响。三铰拱则是在双铰拱顶再增设一铰,结构的刚度更差些,但可避免各种因素对拱圈受力的不利影响。
李美琪设计的拱桥长54米,宽9米,大拱的净跨度长39米,拱高7.2米。为使桥面坡度小,将桥高与跨度呈1:5的比例,这样既便于行人来往,也便于车辆通行;拱顶高又便于桥下行船。她又在大拱的两肩上,各做两个小拱,使得整个桥型显得格外均衡、对称,既便于雨季泄洪,又节省了建筑材料。其结构雄伟壮丽、奇巧多姿、布局合理,且又能防止交通事故的发生。
李美琪选用的石料和石料砌法技艺与众不同,他采用长方形石料,每块重约三吨,将石料各面部凿有细密的斜纹,使石块相互咬合扣紧。全桥由多道独立的石拱纵向并列组成。这样可以使每道石拱圈各自独立负荷载重,又便利于修缮。为了加强各拱圈的连接,又采用数道铁梁贯于拱背之上,接着用腰铁嵌入拱石之间,使桥能“奇巧固护,用于天下”。
最后又组织能工巧匠,在桥面的两侧石栏杆上,刻有许多精美的古典雕刻艺术,图案细腻,刀法苍劲有力,雕刻灵变,各种鸟兽龙腾虎跃,欲飞若动,形象逼真,堪称新时代雕刻艺术的佳作。这种拱上加拱“敞肩拱”的新式桥型,这样的布局,采用这样的巨形跨度,构成这样的优美的造型。