中国传统木伸臂梁桥研究综述
2024-09-25任天乐
简支木梁桥、木伸臂梁桥和编木拱桥共同组成了中国传统木构梁桥支撑体系的三种结构形式。其中编木拱桥是在折边拱桥的基础上演变发展而来、木伸臂梁桥是在简支梁桥的基础上演变发展而来。编木拱桥有着与北宋张择端的名画《清明上河图》中“汴水虹桥”相似的结构形态,吸引了学界的主要关注与研究,因此学界常用木拱廊桥指代编木拱桥,实则相对片面;而木伸臂梁桥作为一种典型的传统木构梁桥类型,广泛分布于我国的山地地区,却迟迟未引起学界重视。因此,本文的文献综述从视角更大的木构梁桥入手,以木伸臂梁桥为核心,可大致分为九类研究类型。
引言
木构:我国拥有着悠久而复杂的木构传统,传统建筑大到构架,小到榫卯都离不开木料,不用一根钉子就能建构出庞大的空间。《康熙字典》里以木为偏旁的字有1413个,其中有400多个和建筑相关,可以说中国传统匠人把木料的性能运用到了极致。
梁桥:梁桥的特点在于其桥体主要受力构件是以“梁”为主;中国传统梁桥有木构梁桥、石构梁桥两大类。石材的强度和耐用性通常优于木材,因此石梁桥的耐久性通常优于木梁桥。但木构梁桥起源较早,因其具有取材方便、加工简单、经济实用等优点而被广泛运用。
把“木构”与“梁桥”两者合二为一,便成了“木构梁桥”,中国传统木构梁桥按支撑体系分为三种主要类型:简支木梁桥、木伸臂梁桥、编木拱桥(图1)。
一、木伸臂梁桥
木伸臂梁桥是对简支木梁桥的改进形式,简支木梁桥以横搁大木为梁,由于受材料强度的限制,跨度不能太大,一般只达到7到10米,超过这一数字太多,梁易受弯折断。为了克服上述的缺点,建桥者便研究如何利用木材搭架起来,以加大桥孔,减少墩柱数量,甚至不用墩柱。其方法之一便是修建伸臂桥,来增加桥梁的跨度。
木伸臂是一种有着悠久历史的结构,这种桥梁似乎最早出现在西北地区。最早的确切文字记载来自南朝宋时期段国所撰写的《沙州记》中:“吐谷浑于河上作桥,谓之河厉。长百五十步,两岸垒石作即基阶,节节相次,大木纵横,更相镇压,两边俱来,相去三丈,并木材,以板横次之,施钩栏,甚严饰。桥在清水川东也。”证明了最早在公元6世纪,我国西北地区已经出现了木伸臂梁桥的身影。从简支木梁桥到木伸臂梁桥,桥体单跨跨度增长了近四倍之多,是我国木构梁桥历史上的一次重大进步。
二、中国传统木伸臂梁桥研究现状
木伸臂梁桥目前仅有三十多年前对中国古桥整体的大致研究中有所涉及,而其余研究均为对特定木伸臂梁桥的个体研究;因此,人们对于中国传统木伸臂梁桥整体的认识仍然是模糊的。所以本文的文献综述从视角更大的木构梁桥入手,以木伸臂梁桥为核心,可大致分为以下九类。
1.文献考古研究
在对木构梁桥的文献考古的研究中,国内学界主要分为两大方向:
其一是对闽浙木拱廊桥发展史的研究,和汴水虹桥的考古,包括命名及其渊源,由上海交通大学的刘杰教授首先规范了汴水虹桥和闽浙木拱廊桥下部结构的命名,分别为“编木拱桥”和“编木拱廊桥”,进而对这两种结构形态类似的桥梁在起源和关系上作了进一步的研究,发展出闽浙木拱梁桥,即编木拱桥的谱系研究。在2004年刘杰教授归纳的七个编木拱桥发展谱系的阶段中,笔者基本赞同由折边拱发展到编木拱的木构技术迭代过程,但他把宋画中的汴水虹桥放在最后一个阶段,并定性为中国木构廊桥技术的顶峰,在笔者看来较为片面。在2011年浙江大学冯倩的硕士论文——《浙江宋元时期桥梁研究》一文中,作者更为具体地研究了浙江现存的宋元时期桥梁,尤其是折边形拱桥和编木拱桥两种典型的结构形态类型,完善了编木拱桥的谱系历史研究。
其二主要是对某一特定区域特色廊桥的文献考古研究,这类研究不再局限于编木拱桥及折边形拱桥的谱系视野,还涵盖了本文的研究对象伸臂木梁桥;包括黔南、湖南、青藏高原及其周缘地区。其中以伸臂木梁桥为重点研究对象的是2013年彭毛卓玛、刘铁程发表的《藏式伸臂桥考》一文,文章在有关吐谷浑、吐蕃的汉文史料中进行考古研究,归纳木伸臂梁桥的营建方法及其词源,总结了藏式木伸臂梁桥的外观特点。
2. 人类学研究
在目前木构廊桥的人类学研究中,学界的关注点几乎都在编木拱桥这一单一结构类型上。目前的研究包括深入挖掘地域性的风俗文化背景、编木拱桥的使用群体和匠人群体三大方面。
其中对风俗文化背景的研究又涵盖了民间信仰、祭桥文化、象征意义等内容。
编木拱桥的使用群体和匠人群体是一对主客体,目前学界对这两者的研究较为全面。国内以刘妍老师对匠人群体的研究最为详尽,她系统地考证、论述了闽浙编木拱桥营造技艺的技术知识构成模型,总结了闽浙编木拱桥匠人群体的技艺传承模式;对使用群体的研究方面,中央民族大学的阙跃平在他的博士论文中系统地论述了木拱廊桥与社区之间的互动关系,反思了木拱廊桥保护和传承过程的各种现象,总结了木拱廊桥传统存续的机制。
3. 类型比较研究
在对木构梁桥的类型比较的研究中,国内学界主要的方法是在时间维度上进行纵向的比较,可分为两个方向:
其一是对撑架体系的类型比较研究,即编木拱桥谱系演变,包括从汴水虹桥到闽浙编木拱桥或从折边撑架桥到闽浙编木拱桥的演变过程,前者因汴水虹桥的工艺已经年久失传,只能从宋画中得知其大概的桥体形态,目前无从考证其具体的建构手法,故对后者的研究更为详尽、实证。目前学界基本总结了闽浙编木拱桥的结构类型学谱系,得出桥板苗系统的简洁化和稳定化是木拱桥类型发展中的主要动因,折边桥与编木拱桥属于同一谱系等结论。
其二是对伸臂梁体系的类型比较研究。目前相对系统、完整的研究由古桥专家唐寰澄先生(图2)总结归纳了部分木伸臂梁桥的类型,但遗憾的是,他错误地把编木拱与木伸臂结构混为一谈,看作一种结构原型,笔者推测,极有可能是甘肃渭源卧桥特殊的结构形式,使唐寰澄先生产生了错误的判断(图3),甘肃渭源卧桥是极为特殊的一种木构梁桥子类型,是编木拱技术与伸臂梁技术混合的产物。目前,国内近期的研究仅有刘振宇对比并归纳了木伸臂桥与石拱桥、石撑架与折边拱的结构类型演变,其中包含了石构的视野,得出中国古代石桥发展初期与木伸臂桥有着相似结构构成的结论。
4. 力学特性研究
在对木廊桥的力学特性的研究中,木伸臂梁桥尚未进入国内学界的视野。在对编木拱桥的力学特性分析中,主要方法为有限元模型计算法。浙江大学的张亮、欧加加分析了木拱廊桥的受力行为从而了解其在荷载下的应力和变形分布,同时建立了编木拱桥的结构模型并进行了荷载的破坏试验,了解了编木拱桥在不同荷载下的极限承载能力以及破坏形态,并选取编木拱桥中具有代表性的结构构件“青蛙腿”“马腿”作为实验对象,分析比较其对编木拱桥受力行为的影响。兰州交通大学的聂亮亮采用了有限元模型计算法对灞陵桥在恒载和活载作用下的内力和变形规律进行分析,总结了该桥的主要力学行为。孟雨泽同样利用了有限元模型计算法,具体研究了编木拱桥的矢跨比、节间数以及拱肋截面尺寸对其结构力学性能的影响规律,得出矢跨比与构件节点处的几何关系相关,节间数和拱肋截面尺寸与构件的刚度相关,在他们的相互作用下对编木拱桥结构体系承载能力产生影响。
5. 地理分布研究
对木构梁桥总体性地理分布的研究较少,学界大部分学者将其作为研究的一个辅助因素,或聚焦研究一个特定地域的梁桥分布,目前仅有鲁晓敏、吴卫平和蒋烨进行了专题性研究。在鲁晓敏、吴卫平的《中国廊桥跨越两千年的交通图腾》一文中,作者把中国现存传统廊桥划分为六个主要区域。其中木构廊桥主要分布在我国的西南和东南地区,石构廊桥主要分布在我国的华北地区(如图4)。其中闽浙地区的编木拱桥分布最为广泛,故其研究也最为突出。
6. 地域特色与营建技艺研究
在对木构廊桥地域特色与营建技艺的研究中,学界一般选取某一特定的地域,对该地区的传统桥梁进行分析深入研究。按研究对象可基本分为两大类:
第一类是编木拱桥的地域专题性研究,包括编木拱桥的造型艺术、建筑特征等方面。
第二类的研究对象包含的范围更加广阔,为该地区全部类型的传统桥梁,甚至涵盖了传统石构桥梁的视域。包括对编木拱桥与折边拱桥、木伸臂桥与石拱桥、廊屋部分的营建技艺研究。
而目前以本文的研究对象木伸臂梁桥进行专题性地域特色营建技艺的研究仅停留在对某一单体木伸臂桥梁的挖掘。包括2005年杨嘉铭对藏式伸臂桥“波日桥”的基本背景,结构特点、美学特点进行考证,并总结了藏式伸臂桥的简单搭建步骤;还有2018年马志武对江西上饶市铅山县“澄波桥”木伸臂结构构筑方式的研究,得出澄波桥的“四向木伸臂”结构以井干式构架为基础,该结构与中国传统木构建筑层层出檐的构造工艺相呼应。
7. 遗产保护研究
在对木构廊桥遗产保护的研究中,按其性质可以分为两大类。
第一类是物理性质的保护研究,以闽浙木拱廊桥为对象主要包括抗风、防洪、防火和材料特性研究,在此方面国内学界主要由缪小龙进行了大量闽东北、浙西南木拱廊桥毁于火灾、风灾洪灾的案例分析,展望了运用古老建筑智慧和现代高科技手段相结合,保护闽浙木拱廊桥的远景;赵兵结合了杉木材料的物理与力学性质,以其检测、健康监测和维护为出发点,论述了闽浙木拱廊桥应该采取的技术保护手段。以木伸臂桥为对象主要包括苏永江对四川省新龙县波日桥历史背景、建筑的形制的研究,并绘制了相关图纸;从而评估其历史、艺术、科学价值;现场考察了波日桥的残破现状,并分析了其原因;最终提出相应的保护与修缮措施。
第二类是文化性质的保护研究,学界目前聚焦在“世界遗产”的视野下编木拱桥的保护研究,涵盖了其遗产价值与现存情况,对浙闽木拱廊桥“世界遗产”价值进行了剖析,罗列木拱廊桥申报世界文化遗产亟待解决的问题,总结了木拱廊桥文化的保护与利用。此外,湖南大学的龙彦静研究了包括木伸臂廊桥在内的安化廊桥的地理人文背景,产生与发展历程,具有的建筑艺术特征,总结了存在的问题及保护措施。
8. 建构文化研究
国内学界对木构廊桥建构文化的专题性研究相对较少,目前仅有南京大学的赵辰教授在2005年以基本结构单元体的构成为切入点,具体到中国传统木构的高度和跨度问题,归纳木构造产物的基本原理和由来,总结了木建构逻辑的规律性;刘妍老师在2021年对比了中国与欧洲木构建筑传统解决跨度问题的技术逻辑,探讨中西方工匠在设计和建造木构架时的结构认识、应对手段及背后的思维差异。
9. 创新设计研究
在对木构梁桥创新设计的研究中,国内学界首先确立了木结构桥梁在我国的应用可行性及前景,在此基础上归纳梳理了木拱廊桥的当代运用与实践,整理与研究传统木构营造技艺与设计方法,最终将传统的结构体系与空间特征加以传译与转换。
三、展望
木伸臂结构技术的产生与发展,是我国一代代匠人因地制宜,对桥梁形式的探索、木构体系的增补与配套的榫卯技术相辅相成的结果。木伸臂梁桥的研究不仅仅是为了传承地域性传统技艺,更重要的是通过当代的视角,重新审视其建构思维和构造语法,借用奥地利音乐家古斯塔夫·马勒所言:“传统,意味着传递火种,而非膜拜灰烬”;任何传统的技艺假如脱离了当代的语境,便成了一种“灰烬”,不再具有生命力;希望以此文为契机,使这种传统大跨度木构技艺得以传承,并且完成现代化转译,重现我国木构传统的活力。
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