趙州橋是一座石拱橋 , 俗名大石橋 , 位於中國河北省趙縣城南五里洨河上 。隋代年間(公元595-605年) , 傑出的工匠李春在河北省趙縣城南五里洨河上建造了趙州橋 。橋墩下一塊淹沒多載近年被尋回的石碑刻記「趙郡交河石橋 , 隋匠李春之跡」等十三個字 , 是橋唯一的刻記 。
趙州橋跨世已經超過1400年 。石拱橋的造型優美 , 恰似一彎新月 , 欄杆上一座座龍獸雕刻 , 型態各異其趣 , 表情栩栩如生 。歷史上 , 唐中書令張嘉貞著《安濟橋銘》中曾有記載:「趙州交河石橋 , 隋匠李春之跡也 , 製造奇特 , 人不知其所以為 。」悠長歲月中 , 這個偉大巨構在童謠中也有流傳 。
1933年冬 , 中國名建築師梁思成(公元1901—1972年)到河北省進行野外考察時 , 聽到一首有關應州塔和趙州橋的童謠:「滄州獅子應州塔 , 正定菩薩趙州橋」引起他的注意 。當時他們剛剛完成對應州塔的考察 , 好像是上天有意製造的巧合 , 讓他發現這中國科技瑰寶 , 並透過他的調查寫作、繪圖剖析而再現趙州橋的卓著科技 。
趙州橋是目前世界上最古老的石造大跨度單孔敞肩弧拱橋 , 在國內外學界都獲得了很高的評價 。梁思成在他的著作《中國建築史?第五章 隋唐》中對趙州橋有極高評價:「河北趙縣趙州橋……可稱為中國工程界一絕 。」
趙州橋把一般石拱橋堅固的半圓型構造拉長成1/4圓弧 , 弧度優美 , 橋高僅達7.23公尺 , 坡度適合馬車與人的通行 , 這種技術驚震古今 。橋的圓弧拱跨度大高度夠 , 使橋面下水上船隻來往通過仍然非常方便 。
1991年美國土木工程師學會將趙州橋定為國際土木工程歷史古蹟 , 迄今 , 中國境內僅有趙州橋和萬里長城獲選 。趙州橋雖然改變了弧度 , 依然強固無比 。在1400多年間 , 經歷大水災十餘次 , 加上戰亂和地震 , 飛梁如故屹立不搖 。1966年3月發生的7.2級邢台大地震 , 其震央離趙州橋僅40公里 , 附近建築物毀損無數 , 大石橋則安然無恙 。
1400年前的隋代 , 建築工程師李春建成這種大跨度單孔1/4圓弧拱橋結構 , 是建築史上一個可貴的創新 。趙州橋1/4圓拱橋身所用石料要比同跨度的半圓拱橋節省40%以上 , 既減輕橋身自身的重量和應力 , 又使橋面坡度比較平坦 , 便利橋上的交通 。
赵州桥三绝
一绝——圆弧拱形式设计
赵州桥的拱用于跨度比较小的桥梁比较合适 , 而大跨度的桥梁选用半圆 形拱 , 就会使拱顶很高 , 造成桥高坡陡、车马行人过桥非常不便 。二是施工不利 , 半圆形拱石砌石用的脚手架就会很高 , 增加施工的危险性 。为此 , 李春和工匠们一起创造性地采用了圆弧拱形式 , 使石拱高度大大降低 。赵州桥的主孔净跨度为37.02米 , 而拱高只有7.23米 , 拱高和跨度之比为1:5左右 , 这样就实现了低桥面和大跨度的双重目的 , 桥面过渡平稳 , 车辆行人非常方便 , 而且还具有用料省、施工方便等优点 。当然圆弧形拱对两端桥基的推力相应增大 , 需要对桥基的施工提出更高的要求 。
二绝——采用敞肩
这是李春对拱肩进行的重大改进 , 把以往桥梁建筑中采用的实肩拱改为敞肩拱 , 即在大拱两端各设两个小拱 , 靠近大拱脚的小拱净跨为3.8米 , 另一拱的净跨为2.8米 。这种大拱加小拱的敞肩拱具有优异的技术性能 , 首先 , 可以增加泄洪能力 , 减轻拱可洪水季节由于水量增加而产生的洪水对桥的冲击力 。古代佼河每逢汛期 , 水势较大 , 对桥的泄洪能力是个考验 , 四个小拱就可以分担部分洪流 。据计算四个小增加过水面积16%左右 , 大大降低洪水对大桥的影响 , 提高大桥的安全性 。
其次 , 敞肩拱比实肩拱可节省大量土石材料 , 减轻桥身的自重 。据计算四个小拱可以节省石料26立方米 , 减轻自身重量700吨 , 从而减少桥身对桥台和桥基的垂直压力和水平推力 , 增加桥梁的稳固 。第三、增加了造型的优美 , 四个小拱均衡对称 , 大拱与小拱构成一幅完整的图画 , 显得更加轻巧秀丽 , 体现建筑和艺术的完整统一 。第四、符合结构力学理论 , 敞肩拱式结构在承载时使桥梁处于有利的状况 , 可减少主拱圈的变形 , 提高了桥梁的承载力和稳定性 。
三绝——单孔
【赵州桥图片,赵州桥的设计有哪些特点】中国古代的传统建筑方法 , 一般比较长的桥梁往往采用多孔形式 , 这样每孔的跨度小、坡度平缓 , 便于修建 。但是多孔桥也有缺点 , 如桥墩多 , 既不利于舟船航行 , 也妨碍洪水宣泄;桥墩长期受水流冲击、侵蚀 , 天长日久容易塌毁 。因此 , 李春在设计大桥的时候 , 采取了单孔长跨的形式 , 河心不立桥墩 , 使石拱跨径长达37米之多 。这是中国桥梁史上的空前创举 。
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