【簡介】
趙州橋1961年被國務(wù)院列為第一批全國重點文物保護單位。1991年，美國土木工程師學(xué)會將安濟橋選定為第12個“國際歷史土木工程的里程碑”，并在橋北端東側(cè)建造了“國際歷史土木工程古跡”銅牌紀(jì)念碑。趙州橋，又名安濟橋，位于河北趙縣洨河上，它是世界上現(xiàn)存最早、保存最好的巨大石拱橋，距今已有1400多年歷史，被譽為“華北四寶之一”。建于隋大業(yè)(公元605-618)年間，是著名匠師李春建造。橋長50.82米，跨徑37.02米，券高7.23米，是當(dāng)今世界上跨徑最大、建造最早的單孔敞肩型石拱橋。因橋兩端肩部各有二個小孔，不是實的，故稱敞肩型，這是世界造橋史的一個創(chuàng)造(沒有小拱的稱為滿肩或?qū)嵓缧?。橋上有很多的東西，類型眾多，豐富多彩。
趙州橋建成已距今1400年，經(jīng)歷了10次水災(zāi)，8次戰(zhàn)亂和多次地震，特別是1966年邢臺發(fā)生的7.6級地震，邢臺距這里有40多公里，這里也有四點幾級地震，趙州橋都沒有被破壞，著名橋梁專家茅以升說，先不管橋的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，僅就它能夠存在1300多年就說明了一切。1963年的水災(zāi)大水淹到橋拱的龍嘴處，據(jù)當(dāng)?shù)氐睦先苏f，站在橋上都能感覺橋身很大的晃動。據(jù)記載，趙州橋自建成至今共修繕9次。
在主拱券的上邊兩端又各加設(shè)了二個小拱，一是可節(jié)省材料，二是減少橋身自重(減少自重15%)，而且能增加橋下河水的泄流量。
1979年5月，由中國科學(xué)院自然史組等四個單位組成聯(lián)合調(diào)查組，對趙州橋的橋基進行了調(diào)查，自重為2800噸的趙州橋，而它的根基只是有五層石條砌成高1.55米的橋臺，直接建在自然砂石上。
這么淺的橋基簡直令人難以置信，梁思成先生1933年考察時還認為這只是防水流沖刷而用的金剛墻，而不是承納橋券全部荷載的基礎(chǔ)。他在報告中寫道：
“為要實測券基，我們在北面券腳下發(fā)掘，但在現(xiàn)在河床下約70-80厘米，即發(fā)現(xiàn)承在券下平置的石壁。石共五層，共高1.58米，每層較上—層稍出臺，下面并無堅實的基礎(chǔ)，分明只是防水流沖刷而用的金剛墻，而非承納橋券全部荷載的基礎(chǔ)。因再下30-40厘米便即見水，所以除非大規(guī)模的發(fā)掘，實無法進達我們據(jù)學(xué)理推測的大座橋基的位置。”
為了保護趙州橋，上世紀(jì)末在趙州橋東100米處新建的橋梁，其結(jié)構(gòu)還是沿襲趙州橋，只是主拱上的小拱數(shù)量增加到一邊5個。
【設(shè)計創(chuàng)新】
(1)采用圓弧拱形式，改變了我國大石橋多為半圓形拱的傳統(tǒng)。我國古代石橋拱形大多為半圓形，這種形式比較優(yōu)美、完整，但也存在兩方面的缺陷：一是交通不便，半圓形橋拱用于跨度比較小的橋梁比較合適，而大跨度的橋梁選用半圓形拱，就會使拱頂很高，造成橋高坡陡、車馬行人過橋非常不便。二是施工不利，半圓形拱石砌石用的腳手架就會很高，增加施工的危險性。為此，李春和工匠們一起創(chuàng)造性地采用了圓弧拱形式，使石拱高度大大降低。趙州橋的主孔凈跨度為37.O2米，而拱高只有7.25米，拱高和跨度之比為1:5左右，這樣就實現(xiàn)了低橋面和大跨度的雙重目的，橋面過渡平穩(wěn)，車輛行人非常方便，而且還具有用料省、施工方便等優(yōu)點。當(dāng)然圓弧形拱對兩端橋基的推力相應(yīng)增大，需要對橋基的施工提出更高的要求。
(2)采用敝肩。這是李春對拱肩進行的重大改進，把以往橋梁建筑中采用的實肩拱改為敝肩拱，即在大拱兩端各設(shè)兩個小拱，靠近大拱腳的小拱凈跨為3.8米，另一拱的凈跨為2.8米。這種大拱加小拱的敝肩拱具有優(yōu)異的技術(shù)性能，首先可以增加泄洪能力，減輕洪水季節(jié)由于水量增加而產(chǎn)生的洪水對橋的沖擊力。古代佼河每逢汛期，水勢較大，對橋的泄洪能力是個考驗，四個小拱就可以分擔(dān)部分洪流，據(jù)計算四個小拱可增加過水面積16%左右，大大降低洪水對大橋的影響，提高大橋的安全性。其次敝肩拱比實肩拱可節(jié)省大量土石材料，減輕橋身的自重，據(jù)計算四個小拱可以節(jié)省石料26立方米，減輕自身重量700噸，從而減少橋身對橋臺和橋基的垂直壓力和水平推力，增加橋梁的穩(wěn)固。第三增加了造型的優(yōu)美，四個小拱均衡對稱，大拱與小拱構(gòu)成一幅完整的圖畫，顯得更加輕巧秀麗，體現(xiàn)建筑和藝術(shù)的完整統(tǒng)一。第四符合結(jié)構(gòu)力學(xué)理論，敝肩拱式結(jié)構(gòu)在承載時使橋梁處于有利的狀況，可減少主拱圈的變形，提高了橋梁的承載力和穩(wěn)定性。
(3)單孔。我國古代的傳統(tǒng)建筑方法，一般比較長的橋梁往往采用多孔形式，這樣每孔的跨度小、坡度平緩，便于修建。但是多孔橋也有缺點，如橋墩多，既不利于舟船航行，也妨礙洪水宣泄；橋墩長期受水流沖擊、侵蝕，天長日久容易塌毀。因此，李春在設(shè)計大橋的時候，采取了單孔長跨的形式，河心不立橋墩，使石拱跨徑長達37米之多。這是我國橋梁史上的空前創(chuàng)舉。
【建造技術(shù)創(chuàng)造性】
(1)橋址選擇比較合理，使橋基穩(wěn)固牢靠。
李春根據(jù)自己多年豐富的實踐經(jīng)驗，經(jīng)過嚴(yán)格周密勘查、比較，選擇了佼河兩岸較為平直的地方建橋，這里的地層是由河水沖積而成，地層表面是久經(jīng)水流沖涮的粗砂層，以下是細石、粗石、細砂和粘土層。根據(jù)現(xiàn)代測算，這里的地層每平方厘米能夠承受4.5到6.6公斤的壓力，而趙州橋?qū)Φ孛娴膲毫槊科椒嚼迕?——6公斤，能夠滿足大橋的要求。選定橋址后在上面建造地基和橋臺，自建橋到現(xiàn)在，橋基僅下沉了5厘米，說明這里的地層非常適合于建橋。
(2)趙州橋的砌置方法新穎、施工修理方便。
李春就地取材，選用附近州縣生產(chǎn)的質(zhì)地堅硬的青灰色砂石作為建橋石料，在石拱砌置方法上，均采用了縱向(順橋方向)砌置方法，就是整個大橋是由28道各自獨立的拱券沿寬度方向并列組合而成，拱厚皆為1.O3米，每券各自獨立、單獨操作，相當(dāng)靈活，每券砌完全合攏后就成一道獨立拼券，砌完一道供券，移動承擔(dān)重量的“鷹架”，再砌另一道相鄰拱。這種砌法有很多優(yōu)點，它既可以節(jié)省制作“鷹架”所用的木材，便于移動；同時又利于橋的維修，一道拱券的石塊損壞了，只要嵌入新石，進行局部修整就行了，而不必對整個橋進行調(diào)整。
(3)在保持大橋穩(wěn)定性方面采取了許多嚴(yán)密措施。
為了加強各道拱券間的橫向聯(lián)系，使28道拱組成一個有機整體，連接緊密牢固，李春采取了一系列技術(shù)措施。l)每一拱券采用了下寬上窄、略有“收分”的方法，使每個拱券向里傾斜，相互擠靠，增強其橫向聯(lián)系，以防止拱石向外傾倒；在橋的寬度上也采用了少量“收分”的辦法，就是從橋的兩端到橋頂逐漸收縮寬度，從最寬9.6米收縮到9米，以加強大橋的穩(wěn)定性。2)在主券上均勻沿橋?qū)挿较蛟O(shè)置了5個鐵拉桿，穿過28道拱券，每個拉桿的兩端有半圓形桿頭露在石外，以夾住28道拱券，增強其橫向聯(lián)系。在4個小拱上也各有一根鐵拉桿起同樣作用。3)在靠外側(cè)的幾道拱石上和兩端小拱上蓋有護拱石一層，以保護拱石；在護拱石的兩側(cè)設(shè)有勾石6塊，勾住主拱石使其連接牢固。4)為了使相鄰拱石緊緊貼合在一起，在兩側(cè)外券相鄰拱石之間都穿有起連接作用的“腰鐵”，各道券之間的相鄰石塊也都在拱背穿有“腰鐵”，把拱石連鎖起來。而且每塊拱石的側(cè)面都鑿有細密斜紋，以增大摩擦力，加強各券橫向聯(lián)系。這些措施的采取使整個大橋連成一個緊密整體，增強了整個大橋的穩(wěn)定性和可靠性。
(4)趙州橋的橋臺獨具特色。
橋臺是整座大橋的基礎(chǔ)，必須能承受大橋主拱圈(橋身主體)軸而向力分解而成的巨大水平推力和垂直壓力。趙州橋的橋臺具有下述特點：l)低拱腳：拱腳在河床下僅半米左右；2)淺橋基：橋基底面在拱腳下1.7米左右；3)短橋臺：由上至下，用逐漸略有加厚的石條砌成5米長、6.7米寬、9.6米高的橋臺。這是一個既經(jīng)濟又簡單實用的橋臺。為了保障橋臺的可靠性，李春采取了許多相應(yīng)的固基措施。為了減少橋臺的垂直位移(即由大橋主體的垂直壓力造成的下沉)，李春采取了在橋臺邊打入許多木樁的措施，以此來加強橋臺的基礎(chǔ)；這種方法在今天的廠房、橋梁的建造上也經(jīng)常采用。為了減少橋臺的水平移動(即由大橋主體的水平推力造成的橋臺后移)，李春采用了延伸橋臺后座的辦法，以抵消水平推力的作用。為了保護橋臺和橋基，李春還在沿河一側(cè)設(shè)置了一道金剛墻，一方面可以防止水流的沖蝕作用，另一方面金剛墻和橋基、橋臺連成一體，增加了橋臺的穩(wěn)定性。由以上措施保證了大橋具有堅固的橋臺，提高了大橋的堅實程度。
【趙州橋三絕】
(1)“券”小于半圓。我國習(xí)慣上把弧形的橋洞、門洞之類的建筑叫做“券”。一般石橋的券，大都是半圓形。但趙州橋跨度很大，從這一頭到那一頭有37.04米。如果把券修成半圓形，那橋洞就要高1852米。這樣車馬行人過橋，就好比越過一座小山，非常費勁。趙州橋的券是小于半圓的一段弧，這既減低了橋的高度，減少了修橋的石料與人工，又使橋體非常美觀，很像天上的長虹。
(2)“撞”空而不實。券的兩肩叫“撞”。一般石橋的撞都用石料砌實，但趙州橋的撞沒有砌實，而是在券的兩肩各砌一兩個弧形的小券。這樣橋體增加了四個小券，大約節(jié)省了一百八十立方米石料，使橋的重量減輕了大約500噸。而且，當(dāng)洨河漲水時，一部分水可以從小券往下流，既可以使水流暢通，又減少了洪水對橋的沖擊，保證了橋的安全。
(3)洞砌并列式。它用二十八道小券并列成9.6米寬的大券�？墒怯貌⒘惺狡�，各道窄券的石塊間沒有相互聯(lián)系，不如縱列式堅固。為了彌補這個缺點，建造趙州橋時，在各道窄券的石塊之間加了鐵釘，使它們連成了整體。用并列式修造的窄券，即使壞了一個，也不會牽動全局，修補起來容易，而且在修橋時也不影響橋上交通。
【趙州橋傳說】
趙州橋上的仙跡，主要指傳說中張果老倒騎毛驢在橋上走留下的驢蹄子印；柴王爺推車過橋軋下的車道溝印和膝蓋跪下的膝蓋��；魯班為救石橋躍身跳入河中，用手力頂石橋的手掌印，這些仙跡常常成為游人津津樂道的最有趣內(nèi)容之一，來到趙州橋也都要首先尋覓看個究竟。這是關(guān)于趙州橋的一段最有名的傳說。相傳從前在河北省趙縣城南五里的地方，有一條大河，名叫洨河。洨河發(fā)源于河北西部的井陘山。在古代，它的水勢很大，每逢夏秋兩季，大雨來臨，雨水和山泉一并順流而下，沿途又匯合幾條河水，形成了洶涌的洪流。因此，洨河兩岸的居民和來往的行人，都感到非常不便。
趙縣人民的這個困難，被著名的工匠祖師魯班知道了。他特地遠道趕來，施展出卓越的技術(shù)，在一夜之間就造好這座趙州大石橋。趙州橋造好的消息，很快地傳遍了四方。遠近居民都懷著驚喜的心情，爭先恐后地前來參觀。這個奇跡甚至驚動了“八仙”之一的張果老。在驢背的褡褳里一邊裝上了“太陽”，一邊又裝上了“月亮”，要在橋上走過。這還不算，張果老存心要和魯班開個玩笑，他又約了柴榮，推著載有“五岳名山”的獨輪車，一道來到橋頭，開口便問這橋能不能讓他們兩人同時行走。這時，魯班剛把大橋修好，正在十分得意，便很不以為然地說：“這么堅固的石橋，還經(jīng)不起你們兩人走么？”不料他們上橋以后，把橋壓得搖搖欲墜。魯班一看情況不妙，趕忙跳下橋去，用手使勁托住橋身東側(cè)，才使這兩位仙人帶著日月和五岳名山順利通過。從此，橋上留下了幾處人們津津樂道的“仙跡”；張果老的驢蹄印和斗笠顛落壓成的圓坑；柴榮因推車力過猛，一膝著地壓成的膝蓋印和車道溝；還有魯班托橋的手印。后來，除了因為東側(cè)一度塌毀，手印已經(jīng)不見，其余的仙跡“都留存下來�！缎》排！防锼璩木褪沁@一段生動的傳說。
【趙州橋橋聯(lián)】
水從碧玉環(huán)中過,人在蒼龍背上行.
【趙州橋原理】
趙州橋，又名安濟橋,坐落在石家莊東南45公里趙縣城南蟤河之上,因橋體全部用石料建成,當(dāng)?shù)厮追Q大石橋。建于隋代開皇至大業(yè)年間(595年～605年),由匠師李春監(jiān)造。趙州橋結(jié)構(gòu)新奇,造型美觀,古人說它"制造奇特,人不知其所以為"。橋全長64.4米,寬9.6米,跨度37.02米,是一座由28道相對獨立的拱券組成的單孔弧形大橋。趙州橋最大的科學(xué)貢獻就是它"敞肩拱"的創(chuàng)舉。在大拱兩肩,砌了四個并列小孔,既增大流水通道,減輕橋身重量,節(jié)省石料,又增強了橋身穩(wěn)定性。這就有力地保證了趙州橋在1400年的歷史中,經(jīng)受住了多次洪水沖擊,8次大地震搖撼,以及車輛重壓,仍挺立在蟤河之上。關(guān)于趙州橋的建造,有很多美麗的傳說。昔日蟤河水泛濫,百姓只靠木船擺渡。木匠祖師魯班一夜之間把羊群化成石頭建起大橋。張果老和柴王爺一同來試橋。張果老倒騎毛驢,驢背褡褳里裝著日、月;柴王爺推小車,運載著五岳名山。行于橋中心,將橋壓得搖搖欲墜。魯班見勢不妙,縱身跳入水中,用手將橋托住,石橋安然無恙。至今橋上面還留下了清晰的驢蹄印、車道溝和膝蓋印;橋底保留著魯班的手印。正如民歌《小放�！匪�:"趙州石橋魯班爺修,玉石欄桿圣人留;張果老騎驢橋上走,柴王爺推車軋了一道溝"。
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