《清明上河图》中的木结构“汴水虹桥”是如何建造的？

《清明上河图》是中国十大传世名画之一，1101年由北宋画家张择端所绘画，属于国宝级文物，现藏于北京故宫博物院。关于此图的“清明”二字，有人认为是“清明时节”，还有人认为应理解为“清明之世”，是作者对太平盛世的称颂之辞。图中横跨汴水两岸的木结构飞桥则是全画的“画眼”。那么，此木结构虹桥是如何建造的？
《清明上河图》宽25.2厘米，长528.7厘米，绢本设色。作品以长卷形式，采用散点透视构图法，生动记录了中国十二世纪北宋都城汴京（今河南开封）的城市面貌和当时社会各阶层人民的生活状况，是北宋时期都城汴京当年繁荣的见证，也是北宋城市经济情况的写照。
历代以来，绘制过《清明上河图》之人不计其数。《清明上河图》的版本大致可以区分为3大系统。分别是：张择端的真迹、明代仇英的“仇英本”和清代宫廷画家的“清院本”。 本文未注明均为张择端版。

《清明上河图》
《清明上河图》之中的“清明”二字究竟是什么意思呢?主要的观点有两种：在20世纪80年代以前的学术界前辈，如郑振铎、徐邦达、张安治、杨伯达等人，皆主“清明时节说”。而浙江大学教授邹身城认为，此画之中的“清明”在这里应该理解为“清明之世”的意思，是作者对太平盛世的称颂之辞。
《清明上河图》中横跨汴水两岸的木结构飞桥，是全画的“画眼”。因为这座木桥，不仅浓缩了当时汴京城的繁华，也代表着我国古桥梁建筑史上一个辉煌的顶点。《东京梦华录》记载：“其桥无柱，皆以巨木虚架，饰以撇，宛如飞虹”，故称虹桥。

张择端《清明上河图》局部，“虹桥”为全木结构桥
1953年《清明上河图》历史上首次对公众展出，桥梁学家唐寰澄先生注意到了画中的“汴水虹桥”，不是一般古画中的石拱桥和木板桥，而是一座轻巧美丽的木拱桥，并先后名之为“叠梁拱桥”和“贯木拱桥”。
叠梁拱据说由北宋仁宗时期青州的一个牢城废卒发明。北宋初年，汴河上架设的为柱梁桥，由于漕运繁忙，满载货物的大船易于桥梁相撞，船毁桥塌的状况时有发生。石拱桥跨度足够大，但建造耗时费工，汴河作为朝廷生命线，漕运耽误不得，叠梁拱的发明完美地解决了问题。

唐寰澄先生
由《清明上河图》可以看出，横梁上承纵梁，纵梁上铺木板为桥面。桥面两边立木构栏杆；每两根栏柱间距约1m，据此可知此桥长约21m。桥宽可通过桥下金刚墙前的纤道栏杆的长度来推算，桥宽大约为7.8 m，该桥拱顶距水面约5m。

汴水虹桥透视图
1987年，唐寰澄先生在《中国古代桥梁》一文中对汴水虹桥的承重结构进行了分析，认为虽然不同时期画作所呈现的汴水虹桥略有差异，但汴水虹桥式木拱桥的主拱结构一般由两个系统组成，两个系统通过横梁交叉搭置、相互承托形成整体的拱形结构，并通过拱上建筑的传递，承担桥面传下来的荷载。
从桥梁承重结构平面投影看，最外围一组拱骨是2根长拱骨和2根短拱骨，称为第二系统；往内一组是由3根等长的拱骨组成，称为第一系统，如此循环第一和第二系统间隔排列下去；整座桥的承重结构共由11组第二系统和10组第一系统的拱骨组成。第一和第二系统之间设置有5道横梁，通过横梁横向连接将整个拱架形成整体，保证结构的整体稳定性，并共同承担桥面荷载。

唐寰澄先生推测的汴水虹桥的结构体系

唐寰澄先生为汴水虹桥做的DSI超静定次数分析
他还用火柴棍仿搭了这一桥式，桥式精美、稳固，宛若工艺品一般。唐寰澄先生他将这一发现和计算资料公开发表，国内外业内人士无不予以肯定。

唐寰澄先生用火柴棍搭的贯木拱桥模型及倒影
唐寰澄先生在《中国科学技术史 桥梁卷》中称木拱廊桥“是世界桥梁史上绝无仅有的一个品种，在世界桥梁史上唯中国有之”。2009年9月，中国木拱桥传统营造技艺被列入联合国《急需保护的非物质文化遗产名录》。
宋室南迁之后，木拱桥便消失于文献记载当中，以后所有的《清明上河图》的版本，木质虹桥已经被石拱桥取代。近代学者一直都认为这种技术已经无存。自唐寰澄先生在《清明上河图》中发现以后，经过二十余年的搜索，在浙江、福建等地终于发现了多座贯木结构的桥梁，引起了世界范围内的广泛关注。

后陆续发现的部分贯木拱桥实例

福建寿宁鸾峰桥，始建于明代
古代匠人将较短的木材通过原态( 圆木) 的“叠、压、贯、挤、拉、别”，形成木拱梁桥特有的联排组合“拱”空间构架体系． 这种木拱廊桥的木构杆件体系充分发挥木材自身良好的抗拉压力学属性，解决了“短材”跨越“大空间”的问题。

单跨木拱廊桥构成模型分解分析图

木拱廊桥桥体木拱构架体系构成分解图
1999年，为了向世界介绍中国拱桥，由美国WGBH电视台NOVA科教片出资，唐寰澄先生任顾问，在上海金泽，用北宋当年的施工方法，忠实于《清明上河图》原结构，重建了一座汴河拱桥，命名为“普庆桥”，引起了轰动。
这座虹桥为单孔木拱桥，桥长16.8米，宽4米，是古代桥梁复制的杰作。严格按古代的造桥工艺，采用无支架施工法，没有榫头，不用钉子，全部用捆绑式结扎起来，连成一片。桥的两旁有木拱，桥的坡变平坦，拾级而上，行走平稳，拱梁的两端，分别雕刻狮、虎头像，既增加木桥的外表美，又反映中国的建桥特色和民族风格。

上海金泽普庆桥
无独有偶，在文艺复兴时期的意大利，被誉为天才发明家、画家的达·芬奇，也绘制出了编木拱桥的草图。

达·芬奇的木拱桥手稿
达·芬奇的木拱桥出现在1502年写给米兰公爵卢多维科的信里，建议作为军队快速行军横渡河流所用。“这类桥梁完全由原木交叉嵌入所组成，不需要用任何绳索或工具，十分坚固，足以承托多人的重量。军队可使用这类桥快速行军，横渡河流，杀敌方一个措手不及，这往往是两军对战时的制胜之道。”

达·芬奇的木拱桥实现模型
虽然随着桥梁技术的发展，已经出现了各种结构形式的桥梁，甚至还有千米级超大跨度的斜拉桥、悬索桥等，但木拱桥的设计体现了人与自然的和谐之美，木拱桥具有结构轻盈、制作简单和形式优美等优点，且能在结构安全、经济、美观中力求找到平衡点，在小跨度景观桥梁中占有绝对的优势。因此，近些年来，越来越多的景观桥梁选择了木拱桥。
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