古桥建筑文化与修复研究

文/姚良达、肖治权、余鸿图、李志豪 广东白云学院 广东广州 510450

古桥建筑文化与修复研究

文/姚良达、肖治权、余鸿图、李志豪 广东白云学院 广东广州 510450

古桥作为古代工程的实体，既是宝贵的遗产也是不可再生的历史资源。经历了上百年甚至上千年的历史，或多或少存在一定的损害，为了更好地保护古桥，研究古代桥梁的工程意义，于是进行古桥建筑文化与修复研究。

古桥结构；桥梁类型；文化与修复

中国的历史文化悠久，博大精深，在各个领域中都取得巨大的成就，也有着鼎盛的时期。在古代的桥梁建筑历史中，每个时期都有着辉煌成就，其建筑技术精湛，西方各国也曾经借鉴本国的先进造桥技术，沿用中国的索桥，梁桥，拱桥等桥梁结构，制造相应的桥梁。对此，研究古桥建筑不仅可以让我们更好地了解古代的文化，还可以继承古代优越的桥梁制造技术和工艺，为现代的桥梁建设提供必要的基础。

1、古桥背景

古桥不仅是一种记忆，一种文化的符号，还是一种人类的图腾，值得我们保护的精神文化家园。古桥所用的结构及材料，能影响到其延续的寿命。这种结构不稳定的古桥，少则五十年，多至一百年，其使用寿命便是到达了极限。倘若在建造古桥时，督工、主持、耗资、古桥的大小等诸多因素不恰当，将会影响古桥的寿命。那么，古桥的背景对于其修复研究与文化的传承有着重要的意义。

2、现今古桥保护现状的重难点

一方面，城市扩建、水利建设等现代化建设与古桥的矛盾越来越突出，古桥直接或间接地遭受了破坏。在古桥修复的整个过程中，大量的复原材料以及基建设备，都需要大量的资金支持。资金对于古桥的修复起着一个不可缺少的作用。

另一方面，随着当今时代交通的改革变迁，河流改道，许多古桥已经失去其原本的存在意义。与此同时，由于民众保护意识的淡薄，古桥一旦略有损坏，古桥建筑的材料可能因为某些人为因素而减少或者损坏。但最重要的，古桥长期缺乏有效的保护措施，其分布范围较广，大部分属于野外文物，使得其容易受到自然因素的影响。因此，古桥建筑文化与修复的研究，对于现代农村城市化的迅速发展，是个亟待解决的难题。

3、古桥的历史文化研究的意义

古桥建筑是一种文化精神的载体，并且具有丰富的文化内涵。古桥建筑文化与修复是对古代文化的一种延续，还能保持并传承古桥先进的建筑设计技术和设计理念，从而激发设计者的想象力和创造力，让设计者在建筑与桥梁方面有更多的突破。古桥建筑文化使古代建筑设计理念与现代先进科学设计理念的有机融合，增强古桥的实用性和艺术性，保持独特的建筑文化，并且给现代设计师提供一个学习深造的平台。它能够留下独特而厚重的桥梁文化，形成文化的交融，达到相互理解和相互借鉴的效果，有利于改善现阶段建筑领域的建筑理念。

古桥建筑体现出一种人文艺术价值。在如今科学技术的发展中，桥梁的原貌蕴含着古人浓厚的情感和丰富的想象，寄托着美好未来的象征。为了展现当代人的风土人情和风俗习惯，建筑师会通过各种艺术手段来美化桥梁，使桥梁充满着神秘感与艺术感。在我国古代桥梁的建筑史中，造桥的艺术在追求中不断地发展，并且结合先进的造桥技术，在相当长的一段历史时期都走在世界桥梁中的前列。此外，许多有特色的古桥具有文物的历史价值、科学价值和艺术价值。古桥优越的结构性和稳定性等方面能运用到当代实际的桥梁建筑物中，值得现代桥梁工程师学习与借鉴。

4、古桥的结构类型

古桥在中国的历史长河上，大致可以分为浮桥，梁桥，索桥，拱桥，这些类型古桥包涵了华夏民族桥梁建造的文化精髓，当时建造桥梁的技艺在世界属于领先水平。

其中，浮桥是一种用船或浮箱替代桥墩，然后架浮在水面上的桥梁。浮桥的结构形式大致有两种：一种传统的形式是在船或浮箱上架梁、再铺桥面。另一种形式是舟梁合一，或船只首尾相连，成纵列式，或将舟体紧密排列成带式。浮桥可以应用于人行、公路、铁路等交通枢纽。

梁式桥是指用梁或桁架梁作主要承重结构的桥梁。其上部结构在铅垂向荷载作用下，支点只产生竖向反力，因制造和架设均甚方便，所以使用非常广泛。

索桥，也称吊桥、绳桥，用锚固在索塔上的缆索作为上部主要承载结构，用绳索、铁索等为骨干相拼悬吊起的桥梁，多建于水流急速而不适合做桥墩的险谷，接着在绳索上铺设木板等形成桥面。缆索的形状主要由受力情况而定，一般是抛物线，从缆索处垂下许多吊索，并把桥面吊住。

拱桥是我国最常用的一种桥梁型式。拱桥可以形象地描述成类似于一个平面弯曲成一个立体的圆环柱，并且有跨度稳定地安置在两端的支座，形成一座能将受到的压力向下向外均匀地分散开来的拱形结构的桥。拱形桥受压时会传递给相紧贴的区块抵住拱足均散的力就可以受更大的上部载荷。在古代桥梁中，以石拱桥为主要桥型。无论在山谷、丘陵、平原和水网地区，至今仍存在各种风采的石拱桥。

5、对于古桥修复方案的假设

岩土的“逆向”性质，在某条件下会超出常识认知。（地基的“彭松承受力”）地壳板块的运动，导致部分区域的岩土抬升。

对已做好的地基处理方案，可以先搭建脚手架，架空上方荷载，使原集中支座点，分布均匀，再对地基进行处理。处理地基之前，需对工程现场情况进行详细勘察，结合当地市政勘察设计院提供的《关于某区域的工程地质勘察报告》的资料，进行地基模型建立，研究其上部荷载，并加固地基基础。假设研究出可使已沉降的地基，重回到起始高度的技术，如添加某条件（化学品、物理状态的存在状态条件）使其“膨胀回”原始高程。若存在该假设，自然土不需经过人工压实，使其土层就可以变得如岩石坚硬，可以达到恢复古桥原貌，坚持“修旧如旧”的原则。

从《岩土力学中的不可逆问题与不可逆热力学》该篇论文的结论，显然解决不了地基沉降不均匀问题，倘若已是“残垣断壁”的古桥建筑，那么采用最稳妥的方法是在修复之前，处理好地基问题上，对古桥进行修复性重建。

既然“不可逆”，那么只能从古桥侧旁添加天然泥土压实，为地基加固。

6、古桥修复的探讨

（一）导致古桥受损的因素

古桥的历史价值，文化价值，科学价值对于现代建筑方面的研究是十分重要的。关于古桥的修复与保护，可以结合现代的一些建筑施工技术，参考以下几点原因与建议。

（1）从其材质因素分析。现存大多数古桥的材质多为武康石、青石或花岗石，花岗石较为坚硬，最不易风化，但当石质内部存在胶结物时，时胀时缩反复作用，使得石质容易风化。且古桥处于室外，易受到外部环境影响，比如产生结构性裂缝、桥面台阶损坏等，严重影响古桥的使用寿命，降低古桥的历史价值。由于长时间受到外界环境的影响，作为古桥主要受力结构的主框梁，极易出现开裂、缺损，加上地基的不均匀沉降、船只撞击等原因，非常容易产生这种结构性裂缝，甚至出现主框梁砌石脱落等现象。

因此，修复古桥应该要融现代与历史于一体，继承并结合现代工艺，替换原有不安全的桥梁配件，既要保护原有的建筑文化又应该富有创新的建筑理念。同时，结合古桥本身的设计要求和承载结构，通过加固桥梁本身的地基，适当修复桥面的伸缩裂缝，修缮和保养已风化损坏的护栏，从根本上解决桥梁受到进一步恶化的状况。

（2）从桥梁建筑结构的承载能力分析。结构不稳定是影响古代桥梁受损程度的重要因素之一，比如说地基土层不均匀沉降，基础不牢固，桥墩不扎实等。一般来说，桥梁所受的荷载都是通过基础然后传给地基使之成为最终支撑。由于土壤有应力扩散作用，不同的土壤深度所产生的应力也会不同。在同一深度情况下，上部荷载作用处应力最大，并往四周扩散应力，即使地基环境、分布非常理想，最终因所受应力不均匀，从而导致建筑下部的地基发生不同程度沉降，引发建筑产生开裂甚至破坏的问题。

古桥的基础受到破坏会影响到桥梁本身的结构。由于河流的变迁，洪水的冲刷，河床土和质地不好等因素，难免会让部分古桥的基础冲空，从而出现吊脚，下沉和倾斜等现象。如果不进行一定的维护，会导致古桥的整体倾斜，断裂，更严重的可以引起整座桥梁倒塌。

因此，定期对古桥进行鉴定与考察，收集资料，统计相关数据，掌控其实际的健康状况是十分必要的。在这方面，有关桥梁的鉴定必须落到实处，了解古桥本身的结构分布和相关的力学性能，做好相关的养护。此外，在桥梁周边设计警告语，避免超载的车辆破坏桥梁本身的承载能力，延长其使用寿命。

（3）从人为因素分析。随着社会的发展，古桥被很多不合理的建筑设施所损坏。根据调查发现，许多古桥存在很多违章搭建的现象，包括在古桥周围搭接电线、给排水管线等，以及一些违章建筑影响古桥外部美观又破坏内部结构。由于有些古桥位于生活区，桥头位置成为人们垃圾的倾倒场地，严重影响古桥的坏境。

国家对古桥文化的重视与投资也是维护古桥的重要途径之一。政府应该考虑古桥周边的过度商业化的问题，合理地引导商家，防止人们不理智的开发与建设，避免出现一些破环古桥周边环境的行为，并应该承担起保护古桥的责任与义务。同时，政府应提高居民保护古桥的意识，养成保护建筑文化的使命。

（二）初期模拟古桥修复的工艺

在贵州太平古桥修复工程中，为使修复后的古桥能“修旧如旧”，桥梁的上部结构要按其自身石材进行复原。在此过程中，应该充分考虑桥梁本身的承载力和抗震能力。

工艺的流程：河流的干涸期进行搭建脚手架→牢固的支模→按其桥原本石块堆砌设计进行修复→待其修复完成，受力稳定后→拆卸其脚手架→紧接着对其桥面进行复原性修复。

最后，按文物管理部门的要求，对其桥拱进行修补，在桥墩处浇筑水下钢筋混泥土加固圈梁、压浆封填墩身内部砌块，使桥梁恢复其原来的稳定性。

（三）总结

桥梁的外观也会因受力不均匀，即地基不均匀沉降所引起的结构变形，从而影响到桥上华夏民族特有的形体图腾，以及中国传统建筑文化特有的艺术风格。那么在加固古桥的结构及地基时，古桥的文化特质也是必然要考虑的因素。

古桥不仅对周边环境的点缀作用，其桥梁的曲面还能有一种诗情画意般的风景图，在某些道路上更能融合与自然，增加了建筑周边环境的美感。所以，修复古桥符合华夏古人的审美情趣，具有其实在的意义。