走向远方
Origin of Bridge
很久以前的某一天,我们的祖先可能在寻找食物时,在河流上或山涧中遇到了不知因什么原因而倒下的大树,正好可以借此通过河流或山谷,这就是天然的独木桥。
天然形成的独木桥
此后,人类从大自然中获得灵感并发挥创造力,用人工的方法架设桥梁,跨越河流和山谷。开始时人们用树木,后来用石头,以及采用柱子支撑横梁等方法建起了桥梁,这些桥梁让打猎、出行更加便捷。
独木桥就是梁桥的原型,它将水平构件(木材或石材)放置在两边的支撑物上。英格兰 萨默塞特郡 的塔尔石桥是现存最古老的梁桥之一。有些人认为塔尔石桥建于3000多年前,不过真正的文字记载可以追溯到 14 世纪,大多数专家都认为这座桥建于公元500年到1000年之间。塔尔石桥长60米,宽1.6米,有17个洞,中间最宽。每块石板平均长度为 2 米,整座桥没有使用砂浆或水泥。这座桥由一个简单的梁柱结构构成:水平叠放的石块组成桥墩,扁平的石板放置在桥墩上组成桥面,桥墩两侧有斜放的石板提供侧向支撑,减少水流的冲击。直到今天,这座桥依然在使用。
卢沟桥位于北京宛平城外,建于800多年前,长266米,有11个拱,栏杆石柱上有485只姿态不同的精刻石狮子。
广济桥位于广东省潮州市,建于850多年前,是少见的“多功能桥”。该桥每个桥墩上都建有亭榭,由一连串的商铺形成商业街,中间由18艘木船组成浮桥,需要时可以打开,让河中的船只通过。
洛阳桥位于福建省泉州市,建于950多年前,也是早期的梁桥之一。洛阳桥长834米,宽7米,共有46个桥墩,单孔跨度11米。这座石板桥比英格兰塔尔石桥的规模大得多,也漂亮得多。该桥数次毁于战火和地震,几经修复依然屹立。
赵州桥位于河北省赵县,建于1400多年前,是中国现存最古老、最大的石桥。优美的石拱跨度达37米,两边各建有两个小拱,这是一个巧妙而科学的设计:既减轻了桥身的重量,又可以让洪水通过,减少冲击,更加安全。
巨大的石板难以开采、运输和施工,人们发现可以用小型的石块彼此挤压,形成大跨度的桥梁,这样省料又省力。希腊的阿卡迪科桥就是一座单拱石桥,已有 3300 多年的历史,是现存最古老的桥梁之一。原本这座桥是专门为战车而建的,神奇的是今天依然可以使用。这座桥长24米,宽6米,高4米,不使用砂浆,全部用石灰岩石块砌筑。
石拱桥的原理是拱桥上的重量(包括材料自重和人、车的重量)通过彩虹形的拱门向外分散,而不是直接沿着柱子向下。这样的好处是拱门中间不需要柱子,拱桥上的所有重量都传递到两侧的河岸或者山体,既节省材料又不影响河中交通,桥体也不会被洪水冲垮。
在南美洲的秘鲁有一座500多年前建成的草绳桥——奎斯瓦洽卡桥,这座桥由本地特有的草编织而成,跨度 40米,悬挂在峡谷湍急的河流上方 20米高处。印加民族的妇女编织细小的绳索,然后由男人将这些绳索再次编织成大的支撑索缆,不需要任何现代机械和工具,就能让索缆横跨峡谷。手工编织的桥梁一直是古代印加帝国全境的道路系统的一部分。每年,当地的居民会聚集在一起,把整座草绳桥重新建造一遍,才让这座奇迹般的草编桥梁存在了500多年。
在一些自然条件艰险的地方,比如宽阔湍急的河流和险峻的峡谷,无法用木材或石材建桥,于是人们就发明了悬索桥。这种桥用铁链甚至草绳连接两岸,虽然惊险异常,却实用而且耐久。
在亚洲的一些地方河流宽阔,地势险峻。当地的人们发挥聪明才智,建造了很多铁索桥,用来跨过江河峡谷。比如四川的泸定桥,建成于1706年,桥净跨100米,由13根拳头粗的铁链组成,桥面铺上木板。这座桥历经300多年的风雨甚至战火,依然在湍急的大渡河上安然屹立。
在亚洲的很多地方,悬索桥是常见的跨越河流和峡谷的一种桥。由于地处偏远,地势险峻,很多悬索桥只是将一些木板放在铁索上面,人每次通过的时候需要小心翼翼,避免坠入湍急的河流或者深深的峡谷。
木结构的抗压强度有限,耐久性不足,不能建造大跨度的桥梁。但是有的地方的人们却用精巧的设计充分发挥木材的优势,用层层叠架出挑的方式,建造了大跨度的木梁悬臂桥。
我国南方的侗族地区有很多被称作“风雨桥”的木桥,因为桥上有顶盖可以遮风避雨而得名。这种桥在石头的桥墩上水平叠放四层杉木,下面两排每层向外悬挑出2米左右,帮助上面两排木梁合龙成完整的桥面,木梁之间不使用任何金属固定件,全部用传统的榫卯结构将其紧紧地连成一体。
达吉斯坦共和国有一座200多年历史的木桥,是一座典型的木梁悬臂结构的桥,和中国的风雨桥类似。这座桥高10米,整座桥没有使用任何金属固定件,完全依靠精巧的设计,让粗大的木梁彼此咬合,互为锚固,层层出挑,以此保证桥上安全通行和桥下道路通畅。当地老人回忆,曾经有牛拉着沉重的车辆都能从桥上安全通过。有人尝试着把一辆汽车开到桥顶,也安然无恙。
1.自然的启发。人们发现横倒在河流或峡谷的树木形成了天然的独木桥,于是开动脑筋动手造桥。
2.持续改进。从古希腊人用不规则的石头垒砌的石拱桥到后来精巧的古罗马拱桥,从草绳桥到铁索桥,还有不同地区异曲同工的木梁悬臂桥,桥梁技术一直在不断地改进、升级,直到近现代桥梁的出现,这是一个水到渠成的过程。
3.现代桥梁鼻祖。早期桥梁的建造方式在工业革命之后发展出了现代桥梁技术。今天常见的大型拱桥、桁架桥、悬索桥、斜拉桥等,都可以在早期的桥梁中找到原型。