何謂viaduct?

估計有些讀者一看到本篇微文的題目,心裡就會想:viaduct不就是高架橋嗎!這有什麼好談的?可是,在英文文獻中,有些橋被稱為bridge,而有些橋卻被稱為viaduct,這是什麼原因呢?本篇擬對此討論一二。

viaduct一詞的來源

一般認為,viaduct的詞意源自於拉丁文via(取道)和ducere(引導),前一個詞還在英文中使用,後一個詞根逐步演變成了duct(輸送管,導管)。在古羅馬時代,建造了許多專門輸水的通道(架在空中,或位於地下——搞隧道的讀者應該對此比較感興趣),稱為aqueduct。在當時的技術條件下,當aqueduct需要架空跨越時,就只能做成跨度不大、跨數較多的石拱結構;同時,為輸水方便,結構得架得較高,也比較平順(起伏不大)。這類aqueduct,就稱為水道橋,或高架渠,或渡槽。今天使用的viaduct一詞,脫胎於aqueduct,用來特指具備某些構造特點的橋樑,且詞意也有一定擴展。

古羅馬時代的aqueduct

在古羅馬帝國疆域內,曾建造過眾多的水道,僅為古羅馬城供水的水道就有11條。最早的aqueduct,是羅馬城的阿皮亞水道(Aqua Appia)。這條水道長16.4km,建於公元前312年,其絕大部分位於地下,現已不存。另一條年代久遠的aqueduct是瑪西亞水道(Aqua Marcia),建成於公元前140年,全長91.3km,其中只有11km位於地面之上,見圖1。從照片中看,瑪西亞水道的拱上部分相當厚實,這是因為在公元前33年以及在公元1586年,在其上增建了其他水道所致。

圖1 古羅馬瑪西亞水道

世人最為熟知的aqueduct,應該就是法國南部的加爾(Gard)水道橋了,見圖2。這橋建於公元40~60年,高49m,分三層,頂層渡槽47個拱,275m長;中間層11個拱,242m長;底層6個拱,142m長。1740年,在底層的一側拓建出一座供馬車和行人通行的石拱橋。

圖2 法國加爾水道橋

另一座世界著名的aqueduct,是位於西班牙古鎮塞戈維亞(Segovia)的古羅馬水道橋,如圖3所示。塞戈維亞水道橋全長728m,高約28.5m,大部分為雙層石拱,共有167個拱洞。這橋共用了兩萬多塊花崗岩巨石,不用任何粘合劑干砌而成。這橋一直到19世紀中期才停止使用,至今保存完好。

圖3 西班牙塞戈維亞水道橋

補充一點。aqueduct的建造技術並不是古羅馬人的原創,其繼承於伊特魯里亞(Etruscan)文明。這一文明(約900~100BC,全盛時期為前6世紀)產生的城市建設(包括城市規劃、拱券結構、供水及排水系統等)對古羅馬建築的影響很大。還有文獻記載,在公元前700年左右,古代亞述王西拿基立(Sennacherib)曾建過一條50km長的水道,其中就有一座跨越河流的水道橋(就是今天所說的運河橋)。最早建造在地下的aqueduct,出現在地中海克里特(Crete)島上的米諾斯文明(Minoan,約2850~1450BC)期間。米諾斯文明源於古埃及和小亞細亞,比古希臘文明大約早一千年。

鐵路發展初期的viaduct

1825年,鐵路在英國誕生。在鐵路發展初期,建造了大量的鐵路石拱橋。例如,最新的統計資料表明,英國的約4萬座鐵路橋中,石拱橋就佔到一半,其中橋齡超過100年的佔比64%。這些早期建造的鐵路石拱橋,在相當程度上體現出古代水道橋小跨、多跨、高架、平順的構造特點。這樣的橋,就稱之為viaduct,並沿用至今。

試舉幾例。圖4所示為英國的阿辛頓(Arthington)高架橋。這橋建成於1849年,橋長460.2m,由20孔半圓拱組成,拱跨18.2m。圖5所示為法國的西茲-博洛宗(Cize-Bolozon)公鐵兩用高架橋,建於1875年;橋長273m,計11孔;二戰後毀壞,1950年重建。圖6所示為德國的阿爾滕貝肯(Altenbeken)高架橋,建成於1853年;橋長482m,20孔,拱跨15.69m。

圖4 英國阿辛頓鐵路高架橋

圖5 法國西茲-博洛宗鐵路高架橋

圖6 德國阿爾滕貝肯鐵路高架橋

viaduct詞意的擴展

隨著鐵路的發展,出現了採用不同材料、不同橋式的鐵路橋(不僅僅是石拱橋)。但是,只要具備多跨、高架的特點,也還是被稱為viaduct。圖7所示為英國的貝內尼(Bennerley)鐵路高架橋。這橋建成於1877年,墩和梁均採用熟鐵製成的格構式桁架(現代桁架橋的早期形式);橋長443m,橋高約19m。

圖7 英國貝內尼鐵路高架橋

在「亞東橋話12:土木工程歷史性標誌ABC」一篇中提及的智利Malleco鐵路高架橋,也是一例,見圖8。這橋1890年開通,橋長347.5m,橋面高102m;採用格構式鋼桁連續梁,5等跨結構,每跨長69.5m。後來,在邊跨增設了支墩,在墩梁結合處增設了桁式支撐。

圖8 智利Malleco鐵路高架橋

今天,viaduct一詞是指那些高架的、多跨的公路或鐵路橋,而對橋樑類型、跨度大小則沒有什麼限制。這樣的橋樑,多半是具備「兩高一大」特徵的山區跨谷橋(見亞東橋話5:漫談跨谷橋)。試舉幾例。瑞士1969年建成的石墉(Chillon)高架橋,見圖9。這橋兩線並列,橋長2210m,跨度92~104m。德國1978年建成的科赫塔爾(Kochertal)高架橋,見圖10。該橋長1128m,最大跨度138m,橋面高度185m。法國2004年建成的米約(Millau)高架橋,見圖11。這橋長2460m,最大跨度342m,橋面高度270m。

圖9 瑞士石墉高架橋

圖10 德國科赫塔爾高架橋

圖11 法國米約高架橋

另外,隨著城市的交通發展,出現了城市高架橋。這樣的橋,是架設在既有道路上方的。除了跨越交叉路口或河流的大跨結構外,城市高架橋同樣體現出小跨、多跨、高架、平順的特徵。不同的是,其主要不是為了跨越障礙,而是為了增加道路的通行能力,見圖12。因此,也稱其為高架路,或簡稱高架。

圖12 成都二環路高架橋

小結。Viaduct來自於aqueduct,早期應用於鐵路橋樑,今天多用來稱呼山區跨谷橋和城市高架。當然,從工程結構的角度看,viaduct和bridge都是橋樑,沒有什麼差異;但從工程歷史的角度看,探討viaduct的起源和應用,可能有助於我們從某個角度了解橋樑工程的發展軌跡。

(作者註:本文參考了諸多文獻資料,不一一列出,在此一併致謝)

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