拱桥起源辨析(上) ——亚东桥话 | 目的地Destination

拱桥起源辨析(上) ——亚东桥话

拱桥起源辨析(上) ——亚东桥话

拱桥是一种既古老又年轻的桥式。说它古老,是因为它最能经受住时间的考验,今天还能够看到的上千年前修建的古桥,只有石拱桥;说它年轻,是因为它仍具有强大的生命力,今天人们仍在建造各式各样的拱桥。

人类是如何学会建造拱桥的?对此,有不同假说。世界上哪个地区最早出现拱桥?对此,大家也众说纷纭。笔者不揣浅陋,基于所了解的一些资料,探讨一下这些问题并提出个人见解。

拱桥起源的几点假说

关于拱桥的起源,大体上有以下几种假说。

天生桥说

第一种是“天生桥说”,即指古人受到自然界中天生桥(natural bridge)的启发,学会了建造圬工拱桥。经历了千百万年环境(气候、水流、地质作用等)的侵蚀影响,大自然造就了众多千姿百态的天生桥,如图1、2所示。可以想象,这些天工造化之物,多多少少会启迪古人去做跨越的设想、模仿或尝试。不过,在人类文明发展初期,如何拿石块直接搭建成一座拱,恐怕还是可望而不可及、无法一蹴而就的。

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图1 贵州水城天生桥(约135m高,60m长,桥上有乡村公路)

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图2 美国犹他州圣胡安县埃德温天生桥(约31m高,59m长)

叠涩拱说

第二种是“叠涩拱说”。所谓叠涩拱(corbel arch),就是采用砖或石,借助逐层外挑跨空的砌筑方法,形成的一个空间(筒状或穹顶状)或可跨越一段距离的拱状物,见图3。在此之前,若想跨越一段距离,只能搭建条石。条石大了,不好开凿和运架;条石长了,又易断裂。借助叠涩的方法,就可采用较小尺寸的砖石搭建出较大尺寸的空间或跨越过较长的距离。古人先在墓穴、宫殿和房屋的建造中使用叠涩拱,后也用来造桥。

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图3 叠涩拱与拱券

不过,与力学意义上的“真”拱相比,叠涩拱上的重力不能转化成沿拱轴线的压力,这样跨度就做不大,也需要很厚的墙体或台座来抵挡重力的作用,故今人称其为“假拱”。另外,叠涩拱的外观,不是流畅的弧线,而有尖形的拱顶。顺便说一句,12世纪起源于法国的哥特式建筑,“尖拱”(pointed arch)是其重要的建筑特征,这“尖拱”与叠涩拱之间是否存在着一定渊源?

由于今天还存在较多的叠涩拱(包括拱桥)遗迹,笔者以为,拱桥起源于叠涩拱的可能性是相当大的。

折边演进说

第三种是“折边演进说”。这种说法,基于刘敦桢先生所著《中国古代建筑史》。他根据对中国汉代砖墓结构演变的考证,认为在西汉与东汉之间,砖墓结构由最初的平板,逐步变为折边拱,最后演进为圆拱(见图4)。笔者以为,在西汉与东汉之间(约公元元年前后200年),世界上已有较多的拱券结构,也建成了一些石拱桥,因此,这种假说大概只能限定为对中国本土拱桥起源的一种探讨。不过,无论中外,有足够的考古证据表明,拱桥的起源与地下或地上的墓穴建筑有着密切的关系。

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图4 中国汉代砖墓拱结构的演变

古代的叠涩拱

古代人采用的建筑材料,主要是石头(乱石或块石)和砖块(泥砖或烧结砖)。

查阅史前人类群聚活动的一些遗址资料,如1994年在土耳其发现的哥贝克力石阵(Göbekli Tepe,约建于公元前120世纪,为表面刻着动物图案的石块组成的环阵),巴勒斯坦约旦河西岸的耶利哥遗址(Jericho,约在前80世纪出现的村落,周边有石墙和壕沟,墙内有圆形土坯房或方形泥砖房)等,未见到拱形或圆顶的建筑构造。

在哈拉夫文化期(Halaf,约前65-前55世纪),考古者第一次发现了带穹顶的圆形祭室。图5所示者,左边为根据阿尔帕契亚遗址(Arpachiyah,现伊拉克摩苏尔市附近)考古绘制的圆形祭室的平面图及设想的几种祭室建筑模样,右边为今天在土耳其历史古镇哈兰可见的用泥砖砌筑的蜂巢屋。哈兰的这些蜂巢屋,据说最早出现于公元前20世纪,圆屋顶采用叠涩法建造,现主要用于观光旅游;至于阿尔帕契亚遗址中的那些祭室,其屋顶是否真的为圆形?若是圆形屋顶,其是否采用叠涩法建造?对此,笔者还没找到确切答案。

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图5 圆形祭室与蜂巢屋

前27世纪之后,古埃及开始建造金字塔。从图6可见,胡夫金字塔(前2560年完成)的入口,是用两块巨大条石倾斜互倚形成的三角拱或折边拱;在塔的内部,可见按叠涩法砌筑的走廊和门洞。同样的构造,先前也出现在红金字塔(Red Pyramid,约前26世纪完成)的墓室中。在胡夫金字塔和孟卡拉(Menkaure,约建于前2510年)金字塔的内部,也出现了折边形和弧形的墓室顶板。

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图6 古埃及金字塔中的折边拱和叠涩拱

在美索不达米亚(Mesopotamia)文明中,古苏美尔人早在前40世纪就开始采用泥砖建造金字塔,这类金字塔称为塔庙(ziggurat)。现存最好的塔庙,位于伊拉克南部城市纳西里耶附近的乌尔大塔庙(Great Ziggurat of Ur),其建于乌尔第三王朝初期(约前21世纪),见图7。在塔庙的周边,是乌尔古城及王陵遗址。

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图7 乌尔第三王朝建造的大塔庙

图8中的上面一图,是出土了著名“乌尔之旗”的早期乌尔王朝的一个陵墓断面示意,年代大约在前24世纪;下面的三图,为乌尔第三王朝第二个国王舒尔吉(shulgi,前2029-前1982在位)的王陵入口。可见,前者为穹顶状的石砌墓室,后者为砖砌的三角形门洞,但都采用叠涩技术。对比图7中的复原想象图(其中有拱门和穹顶构造),难免让人生疑:古苏美尔人会在同一时期同一地点砌筑两种不同类型的拱吗?

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图8 乌尔王陵中的叠涩拱

摩亨佐-达罗(Mohenjo-Daro),是印度河流域文明中的重要古城之一,其位于今天的巴基斯坦境内,约在前26-前25世纪由达罗毗荼人建成。摩亨佐-达罗的城市规划非常先进合理,建筑材料为烧结砖,城中有公共大浴池,具有当时最先进的供水和排污系统。从图9可见,城中的下水道是砖砌的叠涩拱。

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图9 摩亨佐-达罗古城遗址及供排水系统

实际上,除前述三大文明发源地外,世界上还有不少地方先后出现过叠涩拱,如爱尔兰岛上的纽格莱奇墓、意大利撒丁岛上的努拉盖石塔、赫梯王国首都哈图沙遗址(今土耳其境内)、迈锡尼时期的阿伽门农墓(今希腊境内)、卡哈帕奇玛雅遗址(今伯利兹境内)等。看来,不同地区、不同时代的古代人在创造建筑空间方面的思路是基本一致的。

坦率地讲,中华文明采用叠涩技术的时间相对较晚,汉代才在砖墓中出现实物。现在可见的,主要是砖塔石塔的出檐和收尖、墀头墙的拔檐、特殊的砖墓室建筑等。不过,基于叠涩概念的木制斗拱,却是中国建筑特有的一种创新型式。在桥梁方面,据笔者观察,早年中国西南地区的一些桥梁,如图10所示的云南腾冲太极桥,仍保持有明显的叠涩痕迹。若斗胆推测的话,正是这些看似不完整的叠涩石桥(或木桥),滋生出了后来的悬臂梁桥这一桥式。

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图10 云南腾冲太极桥

古代的拱券结构

根据前文所述,可以认为叠涩技术用于拱形建筑,大体上出现在公元前25世纪左右。接下来,考察一下拱券结构是何时问世的。

在尼普尔遗址(Nippur,古代苏美尔最古老的城邦之一)的考古资料中,发现了砖砌的半拱券结构,见图11。这处遗址的建造年代,认为在伊辛-拉尔萨时期(Isin-Larsa Period),大约在前20-前19世纪。

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图11 伊辛-拉尔萨时期出现的拱券

位于叙利亚东北部的尔凯西(Urkesh),是历史上鲜为人知的胡利安民族(Hurrians)的最大城市之一。近30多年来的考古发现,这一民族的历史存在于前23-前19世纪。图12所示为尔凯西的考古现场以及通向地下墓穴的泥砖拱门。

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图12 叙利亚尔凯西泥砖拱门

1979年,在以色列北部古城达恩(Dan)遗址的考古中,发现了一座建于公元前18世纪中期的拱门,见图13。这拱门由三层泥砖形成同心拱券,因在古代被土掩埋而被完好地保存下来。

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图13 以色列达恩泥砖拱门

1993年,在以色列最古老的海港城市亚实基伦(Ashkelon),发现了青铜时代(前20世纪-16世纪中期)建造的迦南城的城门,其是一座类似隧道的、筒状的城墙拱门,见图14。

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图14 以色列亚实基伦泥砖拱门

再往后,拱券结构就应该越来越多了。例如,图15为纪念古埃及新王国第十九王朝第三任法老拉美西斯二世的神庙遗址,位于今埃及底比斯的尼罗河西岸附近,建于前13世纪。当时人们用石砌的梁柱结构用作神庙,而用多层泥砖砌筑的拱券作为神庙的储藏室。

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图15 拉美西斯二世神庙遗址

由此可以推测,采用泥砖建造拱券的时代,大致起始于前19世纪,比叠涩拱出现的时间晚了600年左右。

古人何时开始采用石块砌筑拱券的呢?遗憾的是,笔者暂时还没有找到前19世纪之后的千余年间的石拱券考古遗的资料。伊特鲁里亚文明(前90年并入古罗马版图)中,曾建造过一些石拱券城门,如图16左侧所示的沃尔泰拉(Volterra)古城门,始建于前4世纪左右。希腊北部的安菲波利斯墓(Amphipolis Tomb,见图16右),建于前4世纪晚期。这些算是比较早的石拱券实例。接下来,古罗马文明登场,石拱券建筑得到发扬光大。大概从前2世纪之后,古罗马人开始修建各种石拱建筑(包括渡槽、桥梁、公共建筑、纪念建筑等),给世界留下了丰富多彩的石拱建筑遗产。

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图16 前4世纪建造的石拱券建筑

(作者注:本文参考了诸多文献资料,不一一列出,在此一并致谢)

(未完待续)

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来源:知乎 www.zhihu.com
作者:西南交大桥梁

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