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第3章 精湛杰出的技术成就

宝带桥工程浩大、规模壮观,在古代中外建桥史上是极其罕见的。英国人马戛尔尼所著《乾隆英使觐见记》中,在从镇江往杭州的运河道的日记中云:“七日礼拜四晨间抵常州府……又过三小湖,乃互相毗连着,其旁有一长桥,环洞之多,几及一百,奇观也。”

那么这座桥究竟奇在哪里呢?奇就奇在它巧夺天工、精湛杰出的技术成就。作为一座有一千多年历史的多孔石拱桥,宝带桥在建桥技术和建筑技术上都有许多独特的成就,这座长达317米的大桥,其一砖一瓦都是无数能工巧匠用智慧与心血铸就的。

(一)采用了“多铰拱”

用石料造拱桥,在我国有悠久历史,拱圈砌筑方法多种多样,但不外乎两种类型,一是纵向并列法,即将石块砌成一片片单独拱圈,这些拱圈纵向排列,并用勾石、腰铁等联结成整体,如赵州桥;二为横联法,即把石块砌成与桥面同宽的一条条长条石,并把这些长条石按弧形砌成整体拱圈,如卢沟桥。

宝带桥的砌拱法,既不同于赵州桥的单拱并合,也不同于芦沟桥的条石弧砌,而是采用了结合两者长处的多铰拱。这在古代建桥史上是极罕见的。虽是江南水乡常见的石拱桥,但它设计精巧、结构奇特。它不用既高又陡的形式,而是建成平坦宽阔的长桥,以便于挽舟拉纤,因而古来纤夫皆受其利。古代澹台湖渲泄太湖之水,也是通往吴淞出海的重要水口,在此建桥宜大忌小。因此,设计者不用冗长繁复的实体墩,却建成了53孔的连孔桥。这种建法不仅减轻了桥自身的重量,有利于大桥的长久保存,而且还增加了净空,洪水可以畅流无阻。

宝带桥两法兼用,用与桥同宽的长条石,将整个拱圈分成若干隔间,每个隔间用块石砌成一片片弧形短拱,各片合拢,再与一长条石合而成为整体拱圈。每两块拱石间,用“稗头”及“卯眼”拼接,这样,当拱圈受力时,拱石可微微移动,自行调整不平衡之内力。由于“禅卯”具有铰接作用,用这样的方法砌成的拱桥,叫做多铰拱。同时,“拱圈千砌,不用灰桨”。当然,干砌拱圈对石料加工的要求较高,砌筑工艺也比较复杂,这也正说明古时匠人用石之妙,造诣之高超了。

(二)采用了“柔性墩”

宝带桥的另一个特点就是摒弃了以往较为粗壮的重力式桥墩,大胆采用了轻巧的柔性墩,可防止多桥孔连锁倒塌。每座拱圈的两端拱脚,分别砌在两座桥墩上,每座桥墩支持着相邻拱圈的拱脚,两拱之间形成一个三角地带。桥面与拱圈之间的空腹内,夯填三合土,空腹两侧,石砌肩墙。这样一来,桥面荷重由腹腔填土直接传递至桥墩身的推力。宝带桥为了避免实体墩会阻碍泄洪、且费工料、增加桥身的自重量的局限,采用了柔性墩。柔性墩的问世,反映了拱桥传力途径的变化,以达到省工、省料的目的。同时,墩身尺寸减小,使全桥桥身不致于过多压缩于水面,有利于宣泄水流和船只来往。墩基用的杉木桩,直径为15—20厘米,每墩60根,分5排,每排12根,桩长120厘米左右,桩距约80厘米,排列紧密,木桩上铺大条石或铺垫两层大块石,上面再砌墩身、这种桥墩比实体桥墩轻,又利于泄洪,因河底表层土质松软,采用木桩基础可将上部结构的重量传到深处承受载力较强的地基上,一般不会造成基础的不均匀沉降,这就保证了基础的相对稳定,它可以减少阻水面积,节省石料用量。但弱点是只要一孔的拱圈受力后,会牵动两边桥孔,把力传到其他各个桥孔上去。如果一孔坍塌,会导致和它相连的两个桥孔失去平衡,造成坍塌。

值得一提的是,在宝带桥的五十二座桥墩中,并非全是柔性墩,驼峰南首即自北数第二十七号墩砌成两个并立的桥墩,即单向推力墩,又称刚性墩。这座桥墩体量较大,依靠它的自重可以平衡单方面的推力,一旦邻孔破坏,而不致于波及另一端各孔的安全。据传英军戈登与太平军作战时,曾拆掉此桥的最大一孔,致使北部26孔全部倒塌,但刚性墩以南26孔未遭破快,可见其安全牢固。

(三)采用了“刚性墩”

在宝带桥的二十七与二十八孔之间,是由两个桥墩并立而成的,宽度为2.23米,为其他墩宽的三倍多,而且比其他墩长80厘米,上面还放置着“镇妖石塔”一尊,成了可靠屏障。这种墩今天称为刚性墩,因它能承受单向拱推力,也叫单向推力墩。现在建造多孔连拱桥时,每隔3至5孔必须建造一座刚性墩。这种墩不仅宝带桥有,江苏吴县的行春桥(九环洞桥)等也有,说明五百年前我国桥工已形成了这样的概念,这是桥梁技术史上的一大成就。宝带桥桥跨(最大跨度为6.95米)与墩宽比是11.6∶1,从而使桥下泄水面积达85%,居世界古拱桥的首位。古罗马及欧洲的古石拱桥都采用厚墩,如13世纪初建成的英国老伦敦桥,桥跨与墩宽的比例竟达1.3∶1(34尺∶26尺),阻水面积大,桥型显得笨重。直到18世纪法国桥梁大师贝龙(1708—1774年)从理论上证明桥跨与墩厚比可以达到12∶1—10∶1,欧洲才出现了薄墩桥,但还是不及宝带桥桥墩薄。这使我们清晰地看到我国古代能工巧匠的惊人智慧。

(四)讲究桥面建筑艺术

宝带桥造型优美、技术精湛,整个桥身用整洁细密的青石和当地坚硬素雅的金山石砌成。同时,桥面的建筑艺术处理得亦独具匠心。原来桥的南北两端各竖有石狮一对,如今北端一对仍然蹲着迎接来往的行人,而南端的一对已不复存在。在北堤和自北数第二十七至二十八孔之间的河道上,各建有石塔一尊,底座两层均为正方形,下层刻海浪,上层刻云纹。底层重檐,其他各层皆单檐,顶层塔较长,腰檐上置平座,座周围布以栏杆。塔顶雕刻砚莲、宝顶等。此二塔风格古朴、造型挺秀,经鉴定为宋代遗物。说明宋时宝带桥上就建有宝塔,传说此塔为镇水而建。

此外,宝带桥还建有石狮和碑亭,既丰富了桥的内容,又显示了官府造桥的气派。

碑亭离北堤石塔相去不远,单檐歇山顶,石质仿木结构,方形,边长4.32米,高6.13米。据民国《吴县志》记载,碑亭建于清代同治十一年(1872年),内置有清代张树声(振宪)的碑记,据此可以知晓宝带桥的历史。

宝带桥不仅改善了大运河和澹台湖之间的交通状况,而且因其风格绚丽、桥型雄伟、建筑精巧,桥址又正处在大运河与澹台湖的汇合处,加上周围有青山绿水相衬,湖光山色、碧辉相映,恰似飘动在水乡原野上的一条宝带,更显绮丽多姿,实在令人陶醉。其中三孔联拱特别高,以通大船,两旁各拱路面逐渐下降,形成弓形弧线。全桥构造复杂而又结构轻盈、风格壮丽、奇巧多姿,成为江南名胜。

(五)统一中有变化,小处不小视

宝带桥桥面宽阔平坦,系用青石夹花岗岩砌筑而成。桥身狭长如带,下由五十三孔联缀而成,都是半圆形的券形拱,拱圈皆近于半圆形,拱高约等于孔之半,拱圈上都有护拱石,在三大孔的护拱石上各有一道凸起的眉拱,以增加桥拱的立体感。宝带桥一孔连接一孔,组成了五十三孔的连续拱桥,亦称连拱桥。

宝带桥全长317米,桥宽4.1米,北端引道长23.4米,南端引道43.06米。桥拱跨径一般都在3.9米左右,唯有中部三孔中,孔跨径最大的达6.95米,高达7.5米。桥面平坦,符合功能要求,大运河上来往船只需纤夫拉曳,平直桥面适合纤夫行走。为了通行大船,将其中的十四至十六孔增大,兼顾泄水、通船的要求。桥堍成喇叭形,下端宽6.1米。桥两端各有一对威武的青石狮,北端还有四出碑亭和五级八面石塔各一。石塔高4米,以整块青石雕凿而成,底座呈正方形,刻海浪云龙纹;塔檐也均以石块刻成。每级八面,各面雕凿佛龛,内镌刻小佛像。在二十六与二十七孔间水盘石上,也有同样的石塔一座。

从这些统一中的巧妙变化、粗致的细节中,我们可以看出建桥人心思的细腻与工艺的精巧,除了表示感叹敬佩之外,对于当今的桥梁建筑,宝带桥可资借鉴的地方,也有很多很多。

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