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亚东桥话53:如何区分古代、近代、现代以及当代桥梁?(上)

 唐继舜 2024-09-27

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在相邻不远的桥位处矗立着不同历史时期建造的几座桥梁的情况,通常会引起人们的观赏、比较和评价。这种情况通常存在于交通要道或城市环境中。
在我国贵州黄平县重安镇,就有这样的一座“三朝桥”(图1)。位于图片下方的是一座铁索桥,修建于清同治十二年(1873年),距今已有140多年了。中间的是一座下承式钢桁梁公路桥,1939年建成。上方的是一座钢筋混凝土双曲拱双车道公路桥,1995年建成。

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图1 贵州黄平县重安镇的“三朝桥”

国外的一个例子是位于英国威尔士的康威(Conwy)三桥(图2)。最早建成的是图片中部的链式悬索桥,采用熟铁链杆,这是世界上早期的公路悬索桥,跨径约100m,1826年建成。上方的是世界上唯一存世的用于铁路交通的熟铁管箱桥,跨径约122m,1848年建成(另一座是大名鼎鼎的不列颠尼亚桥,1970年毁于火灾)。下面的是一座公路铆接钢肋拱桥,建成于1958年;为了与康威铁路桥的外观协调,在这桥的两侧立面安设了钢饰板。

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图2  英国威尔士的康威三桥

还有其他一些桥例。在英国苏格兰,有跨越特威德河的三座拱桥(见压题照片),跨越纽卡斯尔泰恩河上的数座桥梁以及跨越福斯湾的三座大跨桥梁;在西班牙奥伦塞市,有跨越米尼奥河上的五座桥梁;在葡萄牙波尔图,有跨越杜罗河的四座桥梁;在布拉格的伏尔塔瓦河和巴黎的塞纳河上,可以欣赏到多座拱桥并列。在我国天津、武汉、重庆等城市中,也应可找到类似的场景。
不同年代毗邻而建的桥梁,可对比反映出当时的桥式方案、建筑材料、设计理念、制造工艺等技术信息,具有重要的历史和文化价值,都是世界交通和桥梁科技演变的例证。
今天,在一些专业书籍或文献中,你可能会看到古代桥梁、近代桥梁、现代桥梁以及当代桥梁的提法。如何区分这些不同时代的桥梁?它们与人类历史的发展有何关系?与当时的科技、交通、工程、材料等有何关系?本文拟就此议论一二。一家之言,仅供参考。
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古代、近代、现代及当代的划分

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为了方便研究和描述人类社会的不同发展阶段和历史进程,根据人类史中政治、经济、社会、科技和文化等方面的重大事件和变化,史学家们给出了古代、近代、现代以及当代这些不同时代的划分。
这样的划分,是在时间意义上对历史发展阶段的定性界定。需要注意的是:第一,世界各地区(比如欧洲与亚洲)的历史发展进程不同,划分并不存在普遍意义;第二,研究领域(如交通、建筑、文学、绘画、音乐等)不同,划分的时期以及起止点也可能不同。
参见图3。在欧洲史中,一般认为,从前8世纪到15世纪为古代(前8世纪以前为史前时代),其中前8世纪~公元6世纪为古典时代,6世纪~15世纪为中世纪或中古时期。接下来就进入广义的近代(指相对于古代而言更靠近当下的时代),其中包括:(1)近代早期(Early modern),即“近世”或“近代”,时间跨度为公元1500~1800年;(2)近代晚期(Late modern),即“现代”,时间跨度为1800~1945年;(3)当代(Contemporary),时间跨度从1945年至今。
在中国史中,普遍认为古代的终点1840年,而古代的起点则取决于从夏商周哪个朝代算起(对应的起点分别是前21世纪、前17世纪和前11世纪)。至于近代、现代和当代的划分,分法不一。一种分法是:“近代”的时间跨度为1840~1949年,“现代”的时间跨度则为1949年至今,没有“当代”。另一种分法是,“近代”指从1840~1919年的时期,“现代”指从1919~1949年的时期,“当代”指从1949年至今的时期。还有学者认为,中国现代史的开端以1921年为宜,当代史的起点宜以改革开放为标志。

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图3 史学分代图解

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如何界定不同时代的桥梁?

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从史学角度的时期划分,是否也适用于桥梁?或者说,是否可直接按照史学的分代来对桥梁发展史进行分代?
在《中国桥梁史纲》中,古代桥梁是指前2070~公元1840年间的桥梁,近代桥梁是指1840~1949年间的桥梁,现代桥梁则是指1949年之后的桥梁。可见,界定依据基于中国史分代。在《中国铁路桥梁史》中,认为中国的古代桥梁是指1896年出现第一条铁路(吴淞铁路)以前的桥梁,近代桥梁是指1876~1949年修建的桥梁,现代桥梁则是指中华人民共和国成立后至今修建的桥梁。可见,界定依据是中国铁路出现与巨大社会变革两个要素。
看来,目前我国的做法,是基于史学角度来划分不同时期的桥梁。不过,依拙见,尽管桥梁工程的发展受到历史进程的显著影响,但由于促使桥梁工程发生本质或重大变化的因素与促使人类社会发生巨大变化的因素不尽相同,因此,除了基于史学来对桥梁进行分代外,也有必要基于技术发展史(其对桥梁发展的作用比人类发展史的更直接明确一些)开展桥梁分代研究。
影响桥梁工程发生本质或重大变化的因素,主要有建桥材料、服务对象、桥梁类型、设计方法和建造技术等。如何区分不同时代的桥梁,可以结合这几方面因素进行综合界定。
1、建桥材料
建桥材料包括:天然或加工过的木材和石材,索桥中采用的竹索、藤索和铁索,18世纪末期开始应用于不同桥式的铸铁和锻铁,以及从19世纪末期开始采用的钢和混凝土。采用木材和石材建桥的历史最为悠久,采用铸铁和锻铁建桥的历史则相对较短(具有过渡性质),这些材料逐步被钢和混凝土所替代。从20世纪中期起,钢与混凝土材料一直向高强、高性能方向发展。
2、服务对象
桥梁服务的对象是各种道路及对应的交通工具。道路的类型包括:古代的驿道(如波斯王道、罗马道路、秦直道等),供行人和车马使用;始于19世纪20年代的铁路,供蒸汽机车及后来的内燃机车和电力机车使用;始于19世纪末期并在二战后大规模兴建的公路(含高速公路),供汽车使用;20世纪60年代后出现的高速铁路,供高速列车使用。今后,桥梁也可能服务于新的陆路交通形式,如低真空磁浮管道等。
3、桥梁类型
古代的桥梁,已形成梁、拱、索三类构造简单的基本桥式。从18世纪中叶到19世纪初,桁架结构在北美得到发展,并在后来的铁路及公路桥梁中得到广泛应用。二战后,伴随着建桥材料、设计方法和建造技术的进步,开发了一些新桥式和新构造,如斜拉桥、正交异性钢桥面板等。
4、设计方法
古代建桥,完全依靠人的经验和判断。到18世纪,开始出现与工程相关的组织和学校,如1716成立的法国桥路工程师联合会和1747年成立的桥路学校,英国1771年成立的土木工程师学会等,这为桥梁工程向现代化发展奠定了基础。到19世纪中后期,结构力学的弹性分析方法及容许应力法开始普遍用于桥梁设计,这为建造大跨桥梁提供了有力的科学支撑。自20世纪中叶起,极限状态设计理论得到发展,桥梁在抗震、抗风、抗水、抗冲击、稳定、疲劳等方面的计算机辅助分析不断得到完善。
5、建造技术
在重型机械尚未发明的年代,桥梁建造依靠人力和简单工具;建造水中基础的难度很大,更遑论深水基础了。直到19世纪中期,才开始在桥梁领域应用蒸汽打桩机、起重机、水泵等机械,也开始采用气压沉箱等深水基础。随着工程科技的进步,自20世纪中叶起,桥梁制造及施工技术日臻丰富,装备和工艺也得到长足发展。
图4所示的,为在几次工业革命背景下,建桥材料、交通工具和桥式演变的大致关系。

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图4 建桥材料、交通工具和桥式演变的关系示意

综合前述各种因素,就可尝试对古代、近代、现代及当代桥梁进行划分。
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古代桥梁及其基本特征

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古代桥梁的界定相对简单。在欧洲,古代桥梁大致是指18世纪及以前修建的桥梁;在中国,大致是指19世纪末期以前修建的桥梁。古代桥梁的基本特点是:建桥材料以天然的或加工过的木材、石材为主,也包括采用竹、藤和铁链制作的索桥;在桥式方面,有砖石拱桥、索桥和木/石梁桥三类;设计和施工完全依靠人们的经验,没有力学知识的指导;建造技术粗糙,工具简陋,不会修建深水基础,施工周期通常很长。
需要解释的是,古代中国的铁索桥是个特例。从材料上看,古代中国很早以前(不晚于唐代)就采用铁链来建造悬索桥了,而欧美从18世纪末才开始采用铁来建造梁桥、拱桥和悬索桥。不过,古代中国的铁索桥多采用挠曲的桥面而不是更有利于行车的水平桥面,也没有建造除了索桥以外的其他类型的铁桥,故本文将中国的铁索桥划归到古代桥梁。
古代石拱桥的收山之作以18世纪法国的城市桥梁为标志,如1791年巴黎建成的协和桥(Pont de la Concorde,图5)。这是一座5跨坦拱桥,长153m,宽15m(1932年扩宽至35 m);最大跨31m,矢跨比1/12;墩宽与跨度之比小(有利于通航和泄洪),桥面平顺,工艺精良,服役至今。

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图5 巴黎协和桥

古代悬索桥的巅峰之作当属1706年建成的四川泸定铁索桥(图6)。这桥不仅是中国铁索桥的集大成者,更是世界桥梁史上第一次跨度超过百米的桥梁!这桥建成后的百多年内一直是世界桥梁跨度纪录的保持者,直到1820年才被英国人建造的联合链桥(Union Chain Bridge,悬索桥,跨度137m)超过。

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图6 四川泸定铁索桥

古代木梁桥的经典之作,包括:瑞士卢塞恩的教堂桥(Chapel Bridge,始建于1333年),这是欧洲最古老的木廊桥;四川甘孜新龙的波日桥,始建于元末明初,是古代中国首创的 “伸臂木梁桥”的代表。在全世界范围内,规模较大的古代石梁桥,均在中国福建,以泉州洛阳桥(1059年建成,桥长731m,图7)、晋江安平桥(1152年建成,桥长2255m)等为代表。

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图7 福建泉州洛阳桥

(未完待续)

(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)

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