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趙州橋設計的三個好處
婷婷 2022-05-06 來源: 大白讀史
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趙州橋又名“安濟橋”,是我國現存最早的大型石拱橋,也是世界上現存最古老的跨度最長的敞肩圓弧拱橋。

全長50.83米,寬9米,主孔凈跨度37.02米。

趙州橋自隋代開皇中期建造,到現在為止已經經歷了10次大規模水災,經歷8次戰亂已經無數次地震,就更不要提車輛和人畜的踩踏了,讓人不得不驚嘆趙州橋施工的精巧和科學。

趙州橋建造共用了1000多塊平均重量為1噸的石塊,自重不是它能保留到現代的最大原因,我們不得不了解一下趙州橋建造之初的時代故事。

在隋朝,趙縣的名字是“趙州”,是古時候南北交通的必經之地,北至如今的河北省涿州,南至東都洛陽。然而這樣重要的交通樞紐,卻被洨河隔斷。尤其是到了降雨季節,洪水頻發,嚴重影響南北通行。

因為已經嚴重到了影響生計,所以當時的朝廷大官李春臨危受命,負責趙州橋的設計和施工。

可能我們以為李春應該是隋朝最杰出的工匠了,然而現實情況是李春只是當時無數普通工匠中的一位代表而已,他的身份普通到史書中甚至沒有記載。唯一關于李春的文字是唐朝所寫的趙州橋銘文里的一句:

“趙郡洨河石橋,隋匠李春之跡也,制造奇特,人不知其所為也。”

要不是因為這句銘文,我們都不知道趙州橋到底是誰建的。

就是這樣一名普通的工匠,設計出了精美絕倫又完美符合科學的趙州橋。趙州橋對于中國橋梁史,體現了很多創新和貢獻。

例如趙州橋改變了我國古代造橋半圓拱形的傳統,采用了新潮的坦拱式結構。所以你會發現在趙州橋之前,我國的橋都是又高又圓的造型。

而趙州橋,把橋面變得更加平坦,垂直度更低了。趙州橋主孔凈跨度37.02米,而拱高只有7.23米,拱高和跨度比為1:5。這樣實現了低橋面和大跨度的雙重功效,更利于馬車通行,而且還節約了用料降低了成本,讓施工更便捷。

趙州橋也開啟了敞肩橋梁的先河。所謂敞肩就是在大拱的兩端,設計小拱。其中一小拱跨度3.8米,另一拱2.8米。

這種設計為趙州橋帶來了三個優勢。

第一:節約了材料;

第二:減少橋身自重;

第三:增加了泄流量。

這種設計為趙州橋提供了美觀不說,還符合結構力學理論,提高了橋梁的承載力和穩定性。

另外一點是,在古時候我們建造較長的橋梁時,往往采用多孔設計。

而李春大膽采用了單孔設計,來連接這么長的河面。在河心不立橋墩,所以石拱的跨徑達到了37米之多!這是我國橋梁建造史上的一項空前壯舉。

趙州橋1400年屹立不倒,還有一個很大的原因是因為橋梁地基非常合理。李春選擇了洨河兩岸最平直的地方建橋,這里的地層是河水沖積而成,表面是粗砂層,下面是細石、粗石、細砂和黏土層。

李春為了減少橋臺的垂直移位,在橋臺邊打入許多木樁;為了減少橋臺的水平移動,又延伸了橋臺的后座;為了保護橋臺和橋基,還在沿河一側設立了一道金剛墻。這是為了防止水流對橋基產生侵蝕,金剛墻和橋臺連成一體,增加了橋臺的穩定性。

建造于公元605-618年的趙州橋,是華夏民族的偉大工程。直到800年后,西方國家才出現了第一座圓弧石拱橋。1991年,趙州橋還被美國土木工程師協會選定為世界第12處“國際土木工程歷史古跡”。

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