謝天祥  馬廣德
 
   筆者經過調查發現,始建于600年前(元朝)的二座上海市青浦區的古橋—迎祥橋、馀慶橋,其磚面、木梁、青石墩臺組合的罕見古橋梁結構,實與當前遍及國內外的橋面連續簡支梁橋原理如出一轍,較西方國家應用此原理提早了600年之久。為此通過對二座古橋的考證、檢測和理論分析驗證了上述觀點,并對二座古橋的承載能力進行估算,對古橋的保存、維修方法提出了初步建議。

一、橋面連續簡支梁橋原理概述

   近代在鋼筋混凝土橋梁結構中已盛行一種橋面連續而主梁簡支的結構型式,這種橋面連續簡支梁橋在國外最初是由英國人于1965~1966年在基里的巴阿巴加河建成第一座橋,我國則在1980年開始先后在上海、浙江、山東建成。

二、上海青浦區的兩座古橋

2.1 迎祥橋

2.1.1迎祥橋概況 迎祥橋位于青浦區金澤鎮南柵,東西向,跨市河之末梢。橋建于元至元間(1335—1340年),為六墩五孔梁架式橋,橋長34.25米,寬2.4米,高6米。中孔跨徑6.4米,左右二孔各5米,再二盡孔各4.3米。建筑材料采用磚、木、石組合,其構造形式頗為獨特,在全國堪為罕見,受文物、橋梁界關注,早在1959年公布為青浦縣第一批文物保護單位,1962年列入上海市文物保護單位。

2.1.2迎祥橋歷史沿革 迎祥橋經歷了三次程度不同的維修。

2.1.3迎祥橋特點 (1)磚木石灰,材料組合;(2)磚面連續,結構獨特;(3)上棟下宇,巧構奇筑;(4)建筑輕薄,造型優美。

2.2 馀慶橋 馀慶橋俗名“磚橋”,位于青浦區練塘鎮四農村,南北向,跨村河之西,初建無考。據文物、橋梁專家實地考證判斷,橋應是元代建筑,不遲于明初。橋為3孔磚、木、石組合的梁式橋,長15.95米,中孔7米,兩邊孔不等跨,分別為4.15米,4.8米,寬2.6米,高6.07米。馀慶橋與迎祥橋稱得上是一對“姊妹橋”。它除了具有上述相同的橋面連續簡支梁形式外,建筑材料其楠木梁、枋板、青磚、水磨方磚、長條青石均相似,橋面寬度、高度也相近,兩橋都具有元代橋梁風格特點。

三、橋面連續簡支梁橋原理在二座古橋中的體現

   上述二座青浦的古橋其下部結構均為青石建造。而上部結構為木結構,其主梁與近代木橋一樣為密布式單層大梁形式,在橋墩蓋梁上斷開分離而不跨越,其上也設置橫向橋面板,迎祥橋在橋面板上再用三層古代青磚砌筑橋面鋪裝,形成全橋連續的橋面。其建筑原理與現代橋面連續簡支梁橋幾乎完全吻合,實際上就是應用橋面連續簡支梁橋原理的鼻祖,它比英國人應用該項原理足足早了600年。

四、現代檢測手段的應用

   為深入了解和研究二座古橋的結構,委請上海市建筑科學研究院監測站應用現代檢測手段進行了檢測。并得到青浦文物管理委員會的批復同意。

五、檢測結果分析

5.1迎祥橋的橋面縱斷面檢測結果表明,雖然橋面橫斷面有些變形,但四條側線的縱斷面曲線均還平滑順適,說明墩臺沉降不大,且橋面不存在橫向裂縫,墩頂未出現由于溫度變化造成的拉斷現象。

5.2回彈法測定燒結磚的強度表明,二座古橋的磚身強度均不高。

5.3木材腐朽性檢測表明二座古橋的木材隨梁位的不同和梁體縱向位置的變化均已出現不同程度的腐朽。

5.4 堆載試驗分析

5.4.1實測撓度、應變與理論計算對比 下述計算按三種組合受力方式:第一種是木梁作為單獨承重構件,為單梁受力;第二種是木梁和其上的橋面板和磚砌體作為疊合結構各自單獨共同受力,為疊合梁受力;第三種是作為組合結構共同受力,為組合梁受力。

5.4.2原橋承載能力估算

5.4.3橋面溫度變化的驗算

六、古橋的保護和建議

   鑒于本次橋梁管理部門對迎祥橋進行詳細檢測后得出的結論表明,該橋已經傷筋傷骨,傷痕累累,需要及時對其進行搶救性維修。

6.1維修意見。迎祥橋的維修,應本著文物古跡“整舊如舊”的修繕原則,精心組織。

6.2橋墩的維修。古橋在水上部分切忌使用水泥、鋼鐵之類的現代建筑材料,恢復由石柱并列的石壁墩。

6.3 木梁的維修。對腐爛的木梁,調換時宜盡可能選用楠木,保持其原橋的特色。

6.4 青磚橋面的維修。鋪砌青磚最重要的是考慮如何止水,因此選用好鋪砌砂漿是很重要的一環。

6.5 博風板的維修。可以選用相近的方磚予以加工打磨。

6.6建議。建議區文管會在維修之前,安排專業機構、專業修繕單位編制一個切實有效、安全可靠的維修方案,同時專門邀請有關資深文物、橋梁專家對維修方案作進一步的研究、審定。

七、初步結論

7.1現場勘察和實橋測繪資料表明二座古橋的橋面均由連續縱向無縫的磚砌體和簡支擱置的木大梁組成,理論計算也表明磚砌體能承受溫差變化產生的拉應力。因此二座古橋,雖然不能承受重型車輛行駛,但作為人行橋,通過理論計算表明能承受一定的人群荷載,確屬于應用橋面連續原理的一種范疇。

7.2根據文獻記載二座古橋始建于600年前的元朝,明朝時曾維修改建,歷史悠久,堪稱橋面連續簡支梁橋結構原理應用的鼻祖,遠較西方國家提早了數百年,在我國橋梁發展史上譜寫了輝煌的一頁。

7.3二座古橋的構造細節和用材選擇均獨具匠心,如二平一丁砌磚工藝,邊梁外側覆貼的水磨籮底方磚對保護木梁所起的博風作用防水板;磚木不同部位的合理設置及輕巧優美的外形都體現了古代勞動人民的聰明才智,不少地方還值得今人借鑒。

7.4二座古橋雖然歷史悠久,值得保護,但畢竟河道中通行的船只和過往行人和助動車與古代的使用要求相差甚遠,如何修舊如舊,既不影響外形保存舊貌,又能適應現代實用的最低要求是今后需要攻克的技術難題。