概述
青浦位于上海西郊,与江苏、浙江毗邻,域内河港稠密,水系发达,飞虹横跨,津梁密布,自古便有“江南桥乡”之称。
青浦古桥甚多,经历千百年沧桑,时过境迁,绝大多数早已“作古”。保留至今比较完整的古桥有近100座。这些古桥历史悠久,建筑精良,虽然饱经岁月风霜,承受着历史重负,但至今仍风骨犹存,宛如凝固的“化石”,记录着上海桥梁历史的“演变”。
纵观青浦古桥,有几个鲜明的特点:
其一,青浦古镇桥乡多。
上海位于长江三角洲的前缘,临江濒海,境内河道纵横,浦港交错,织就了一张水乡之网。上海有200多座历史古镇,这些古镇大都从水,曾经也是桥乡。历史变迁,世事沧桑,随着大量的古桥的消失,一大批桥乡已名存实亡。唯独青浦,至今还有好几个名副其实的古桥之乡。
其二,青浦造桥历史源远流长。
追溯青浦古桥建筑历史,虽较中原地区为晚,但也称得上是历史悠久。
上海地区现存最早的桥,是建于700多年前的宋代石桥,青浦金泽镇的普济、万安两座宋桥,历经730多年,至今保存完好,风韵依旧,是上海地区保存最古老、最完好的古代石拱桥。青浦保存完好的元代桥梁有6座,典型的明代桥梁有9座,清代桥梁代表作有10座。
上述宋元明清历代27座古桥均为市、区级文物保护单位,一个区拥有如此多文物古桥,亦为全国少有。
其三,青浦古桥集古代桥梁之大成。
青浦古桥的主体结构以拱式和梁式为主。拱桥中的联拱,以薄墩、薄拱极具江南特色。梁式桥中,建于元代的金泽迎祥桥,以砖、木、石组合为连续桥面简支梁结构形式而著名。青浦古桥的附属建筑、装饰,如桥的栏、亭、屋、廊、台之类,也颇有特色,精雕细刻,巧夺天工。
其四,青浦古桥演绎着丰富深邃的“桥文化”。
青浦向为江津要地,富庶之乡。这里,人气足,市气旺,由此形成了多姿多彩、深远丰厚的桥梁人文景观。有关桥的故事、传说、诗文、碑记、楹联等等,构成了独特的桥文化,绵延不绝,颇具魅力,成为青浦历史文化宝库中的一部分。
其五,桥因寺建,镇因桥兴。
青浦的古桥与寺庙、乡镇的关系相当密切,不少乡镇因寺而兴,因桥而名。“寺、桥、镇”三位一体的结合,是古代经济文化发展的一个特征,桥、寺集中之处,往往亦是当年繁华之地,有的至今仍然是经济繁荣的热土。
400多年前,慈门寺僧性潮和尚在寺前濒江建造了放生桥后,朱家角镇遂因水而秀,因寺而古,因桥而美,因桥而盛,名闻江南。如今,放生桥仍然是古镇上的标志性建筑,加之古镇本身保存得比较完整,才成为当今上海重点开发“一城九镇”中按民族风格特色建设的古镇之一。
2古石桥的保护现状
2.1文物古桥现状良好
追溯到20世纪50年代,自青浦金泽普济桥、万安桥、迎祥桥列为首批县级文物保护单位后,青浦历届政府非常重视对文物古桥的保护、抢救和修缮,致使这些文物古桥健康地存于今世。
从刚刚完成的青浦区第三次全国文物普查报告结果看,区内已登记的文物古桥其现状良好,令人满意。由于文管部门的重视,近年来,按轻重缓急、修旧如旧的原则对27座文物古桥统修了一遍。修缮后的文物古桥既保持原有风貌,又加固了结构,这些古桥作为宝贵的历史文化遗产成为不可多得的旅游资源,广受中外旅游观光者的青睐。
如上海市文物保护单位之一的明代建筑放生桥,以造型优美、体量高大、结构轻巧而坚固的特色,成为旅游重镇朱家角的标志性建筑。2005年10月,苏绣《放生桥》搭载“神六”直冲云霄,遨游太空,这是现代科技与古代历史文化的完美结合,成为中国古桥上天揽月第一桥而存留城市历史记忆。
金泽镇元代建筑迎祥桥以砖、木、石材料组合、连续简支梁结构形式融合一体,堪称一绝。2010年,上海古桥专家对其进行了材料测试分析,上海市建筑科学研究院进行了桥梁技术状况的检测,经科学验算论证,对其作出了承载能力的判断,为此桥日后的修缮提供了可靠的技术依据,开了全国古桥技术鉴定先河。
2.2非文物古桥生存堪忧
相比之下,那些非文物古桥的命运就不幸,自新中国成立至20世纪末的50年间,古桥被擅自拆除、自然倒塌或者改头换面的不下300多座,十分惊人!
新世纪以来,随着城镇化建设、交通和旅游业的发展以及新农村建设的兴起,古桥生存状态不佳,命运坎坷。有的横遭人为破坏,擅自拆除而已经消亡;有的自然损坏,日薄西山;有的处于拆与留之间的生死抉择。据初步统计,近10年来,又销毁了30多座。如练塘镇浦南村飞虹桥,在2008年8月高速公路建设中突然不翼而“飞”。朱家角镇沈巷村万福桥自然倒塌,有人欲打捞河底沉石高价贩卖,被当地群众竭力阻止,才保住了下来。
徐泾镇原有古桥35座,为古桥大镇。因镇东紧靠上海虹桥,优越的地理位置促使该镇的城镇化建设起步早,开发面积广,故在开发建设中,古桥损失惨重,成为古桥重灾区。现仅剩9座。
2008年11月28日,白鹤镇白鹤村三寿桥被拖拉机压垮;2009年之夏,东大盈港东侧杜村石板桥自然坍塌。2010年6月10日,该镇三孔万福桥其中边跨一根石梁轰然断裂,后查,桥下有焚烧过的痕迹。古桥如此损毁的现象还可列举。如此看来,古桥遭受最大威胁的主要原因是来自城镇化的开发建设。
对此,有专家、记者、人大代表提出了严厉的批评意见,认为在建设发展过程中,特别需要做好古镇风貌,特别是古桥古建筑的保护,不能以牺牲环境和历史为代价。
3古石拱桥在当代青浦城镇中的定位
青浦区最近按照“十二五”规划、长三角一体化发展、上海新一轮新城建设、全国小城镇建设试点等一系列契机,提出了建设“一城两翼”战略目标。“一城”指青浦新城,“两翼”之西翼包括朱家角、金泽、练塘镇在内的环淀山湖区,以水资源为基础,重点发展度假旅游、会务会展、生态居住等相关产业,打造国家级滨湖生态旅游度假区;东翼包括徐泾、华新、白鹤、重固、赵巷镇在内的西虹桥商务区,借助虹桥综合交通枢纽,依托落户的国家会展中心、福泉山、崧泽文化遗址等,重点发展现代服务和国际贸易等产业。因此古代石桥将分别生存在现代服务和国际贸易等产业开发区、现代旅游开发区、一般城镇生活区。这三大区域功能不同,然而,它的地域特点、自然资源相同。这些区域大都又是上海市历史文化风貌区,这是上海珍贵文化遗产的组成部分,它充分体现了青浦深厚历史文化的底蕴和以“水、桥、古”为主的鲜明的地域特点。青浦古桥是不可多得的有形资源,丧失了古桥,也就失去了特有的资源优势。因此,古石桥应该利用各自发展的契机,既要保存自身,又要古为今用,尽可能发挥自身的优势为新城镇建设增立新功。
4青浦古石拱桥承载能力的检测与评估
既然青浦古石桥有如此地位,理应对其加强保护。对古石桥进行检测与评估,是古桥保护与管理工作中非常重要的环节。
青浦的古石拱桥由于纵坡曲率较大,跨径小,大都位于农村小道,保留至今的古石拱桥尚未见有行驶车辆的石桥,当前主要作为行人和自行车通行的桥梁,在划入旅游重镇的桥梁人流如织,常见满桥游人停驻观望,古桥安全堪忧,但对既有古桥的技术状况检测与评估,由于现行行业管养机制职能不全和社会公众对古石拱桥使用荷载不断增大的忧患意识不强,难以取得资金渠道对古石拱桥像公路桥梁那样进行维护、检测甚至荷载试验,尤其是文物古桥既具有交通功能,又是文物保护对象,也不可能进行必要的破损性检测。因此拟先根据青浦古桥的特点提出一些简易的检测和偏保守的验算方法,希望通过一些典型结构的估算制订一套适合于青浦古石拱桥的评估方法,以便逐步普及到全区古桥的检测评估以保证通行安全。
为了检测评估古桥的安全,至少要掌握如下几个要素:
4.1青浦古石拱桥结构的特点
(1) 拱轴线为等截面圆弧线,且大多为半圆拱和马蹄型圆弧拱。
图1金泽镇林老桥元至元年(1264年)始建,清雍正八年(1730年)重建
图2朱家角镇泰安桥明万历十二年(1584年)建
(2) 拱上建筑多为实腹拱。
图3金泽镇普济桥南宋咸淳三年(1267年)始建,清雍正初年重建
图4练塘镇朝真桥明嘉靖三十四年(1555年)重建
(3) 下部结构一般均设置一定数量梅花布置的短木桩,桩上设置较宽较长的盖桩石,桩间嵌挤入石块俗称挂桩石以增强承载力和提高稳定性。如图5:
图5
图6徐泾镇盘村香花桥元至元年始建,清乾隆二十年(1755年)重建
图7金泽镇人意桥始建于元至元年,清光绪二十五年(1899年)重建深入河中的桥台显然依靠桩基填石筑就。类似于现代的高桩承台。
(4) 大部分为单跨小桥,少量多跨。
图8朱家角镇放生桥始建于明隆庆五年,清嘉庆十七年(1812年)重建
4.2确定计算方法
根据上述特点,一般单孔古石拱桥均不设护拱,宜按二铰拱计算,设护拱时,可按无铰拱计算。
二铰拱为一次超静定结构,计算较简单,其墩台位移、温度变化灰浆收缩及弹性压缩引起的附加内力较无铰拱为小,墩台竖向位移时,主拱圈不引起附加力。可能这也是石拱桥在上海软土地基上得以保存至今的原因之一。下面以等截面圆弧线二铰拱为例简述内力检算程序。
圆弧线二铰拱的几何性质与圆弧线无铰拱相同,取基本构造如图所示,以左端拱脚水平推力Ha作为多余未知力,则:
当有多种不同荷载同时作用在拱上时,只需将它们分别所得载变位相叠加,作为主要按验算人群荷载的石拱桥,其活载即形似桥面上的均布荷载形式;即可按全桥均布荷载模式的公式代入叠加即得所需的结果。
恒载推力
实腹式圆弧拱的恒载,一般包括桥面均布荷载、拱腹填料倒垂圆弧式荷载和拱圈自重三部分。因此,恒载推力为:
作为主要按验算人群荷载的石拱桥,仍按桥面均布荷载形式叠加;因此可以应用现有公式即能算出拱圈的弯矩、轴力和桥台处竖向力和水平推力,算出了内力就可以与结构抗力进行比较作为评估的依据。
4.3测定石拱桥的主要几何尺寸
一般从外形可以量得跨径、矢高、拱圈厚度、桥宽、桥面纵断面和拱圈顶面纵断面曲线之差得拱上填料和路面厚度之和、路面厚度、侧墙尺寸。其中路面厚度、拱圈厚度有时还须拆除一些不影响结构安全的部位才能获得。
4.4判别材料性能类别,确定验算需要的力学指标,特别是主要承重构件的分类
有条件时钻取材料芯样作物理力学试验,否则就只能凭外表观测通过查阅资料假定。如能将青浦常用的材料取不影响结构部分作芯样试验,以后只需作外观比较就能判定。对砌筑拱圈用的灰浆无法取得试验资料可取用最低标号的石灰砂浆指标,有条件时可采用钉入法试验。
4.5使用技术状况评估
根据公路桥梁养护规范及参考文献,可建立石拱桥的技术状况评估模型,如下图所示。该模型中将石拱桥的评估元素,分为3个层次,第1层次由上部结构、下部结构及其他构件等3个元素组成;第2层次则由主拱圈、腹拱、桥墩和桥台基础等12个元素组成;第3层次则由与桥梁主体结构相关的2个破损及状态因素组成见图10。
图10技术状况评估模型
根据青浦石拱桥的特点和实际情况,推荐的评价模型中各个元素的初始权重(见图10中相关数字)。在实际应用时,可根据具体桥梁实际状况,由评估专家进行初始权重的修正或调整。确定了技术状况评分即可参照公路桥梁或城市桥梁养护规范给以划分技术状况等级,从而为制定养护维修计划提供依据。
5加强古石拱桥保护的建议与对策
近年来上海的农村公路已纳入公路管养设备量范畴,无论是危桥管理还是资金渠道均较以前有了一定的保证,但通行非机动车和行人的小路的乡村小道,特别是利用古石拱桥跨越河道的小河至今尚无专门机制进行管养和保护,由于古代石拱桥在结构和技术上与现代公路桥梁有所不同,特别是列入文物的桥梁更有不同的保护要求。
为此,建议在全区乃至全市有必要建立古桥保护和管养的新机制,制订相应的古桥专项保护与管理办法;编制区域内古桥保护专项规划,落实区级分管部门、保证资金来源、成立专业管养维修队伍。并组织专业技术人员制订古石拱桥养护、维修、加固的一些技术措施等规范或标准。
在城镇规划、小区规划时,除非航道、道路功能大幅提升,一般不宜拆除古石拱桥。若非要拆除,应对其尽可能原结构移建他处,并保持原貌。
对古石桥的修缮,应遵循“修旧如旧”的原则,如构件裂缝的修补不宜采用颜色不同、材料不同的修补工艺和注浆材料,建议采用无色透明的注浆材料或粘贴无色的玻璃纤维复合材料(类似玻璃钢材料);对墩、台水下部位的修缮可采用不同颜色和品质材料,或采取基底注浆工艺,对水上可见部位也应考虑外形的协调。
参考文献
[1] 罗英,唐寰澄.中国石拱桥研究.北京:人民交通出版社,1993.
[2] 林阳子等.既有石板拱桥的评估与鉴定方法研究.公路交通科技,2008,25(4).
[3] 上海市青浦区第三次全国文物普查办公室,上海市青浦区文化广播影视广播管理局.水乡遗韵.上海:上海社会科学院出版社,2011.
[4] 顾懋清.公路桥涵设计手册:拱桥.北京:人民交通出版社,2011.
[5] 谢天祥.青浦古桥.北京:百家出版社,2000.
作者简介:???
马广德,上海市公路管理处原总工程师,上海市兰德公路工程咨询有限公司技术顾问;
谢天祥,上海市青浦区公路市政管理署原总工程师,上海市市政公路工程行业协会青浦区办事处秘书长。
作者简介:???
谢天祥上海青浦区市政公路管理署原副署长原总工,高级工程师
上海市市政公路工程行业协会青浦区办事处秘书长
马广德原上海市公路管理处原总工程师,教授级高级工程师
现上海兰德公路工程咨询设计有限公司顾问