李春是(shi)中(zhong)國隋代(dai)著名的(de)(de)橋(qiao)梁(liang)工(gong)匠,舉世聞名的(de)(de)趙州橋(qiao)就是(shi)他(ta)最偉大(da)的(de)(de)杰作,這個(ge)濃縮了中(zhong)華(hua)人(ren)民智慧結晶的(de)(de)標志(zhi)性橋(qiao)梁(liang),開創了中(zhong)國橋(qiao)梁(liang)建造的(de)(de)嶄新局面,為(wei)中(zhong)國橋(qiao)梁(liang)技術的(de)(de)發展作出了巨(ju)大(da)貢獻。
趙(zhao)(zhao)州(zhou)橋(qiao)(qiao)的(de)(de)敞肩(jian)圓(yuan)弧拱形式是中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)(guo)勞動人民的(de)(de)一大創造,西方在14世(shi)紀才出現敞肩(jian)圓(yuan)弧石拱橋(qiao)(qiao),已經比中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)(guo)晚了(le)600多年。英國(guo)(guo)(guo)著名中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)(guo)科學(xue)技術(shu)史專家李約瑟博士在其(qi)巨(ju)著《中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)(guo)科學(xue)技術(shu)史》中(zhong)(zhong)曾經列舉了(le)26項從(cong)1世(shi)紀到18世(shi)紀先后(hou)由中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)(guo)傳(chuan)到歐(ou)洲(zhou)和其(qi)他地區(qu)的(de)(de)科學(xue)技術(shu)成(cheng)果,其(qi)中(zhong)(zhong)的(de)(de)第18項就是弧形拱橋(qiao)(qiao)。趙(zhao)(zhao)州(zhou)橋(qiao)(qiao)建成(cheng)后(hou)成(cheng)為(wei)中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)(guo)北南交(jiao)通的(de)(de)要沖,有“坦(tan)途(tu)箭直千(qian)人過,驛使馳驅(qu)萬國(guo)(guo)(guo)通”的(de)(de)美譽(yu)。舟(zhou)船在橋(qiao)(qiao)下航行,人馬車輛(liang)從(cong)橋(qiao)(qiao)上駛過,大大方便了(le)交(jiao)通運輸和人民生活(huo),為(wei)**河兩岸人員來往提供了(le)便利條件。
這座大橋自(zi)建成至今(jin)已(yi)有1300多年,這期間經歷了8次(ci)(ci)(ci)以(yi)上(shang)地震(zhen)的(de)影響,8次(ci)(ci)(ci)以(yi)上(shang)戰爭的(de)考驗;承受了無數次(ci)(ci)(ci)人畜車輛的(de)重壓(ya),飽經無數次(ci)(ci)(ci)風刀霜劍、冰雪雨(yu)水的(de)沖(chong)蝕,卻(que)雄姿不減(jian)當年,仍巍(wei)然屹立在(zai)洨河上(shang)。
解放以(yi)后,趙(zhao)州(zhou)(zhou)橋(qiao)(qiao)(qiao)被列為(wei)(wei)全國重點文物保(bao)護(hu)單位(wei),有關部門對這一古代(dai)大橋(qiao)(qiao)(qiao)進行了(le)徹底(di)維修,以(yi)保(bao)持其輝煌的(de)(de)歷(li)史(shi)地位(wei)。趙(zhao)州(zhou)(zhou)橋(qiao)(qiao)(qiao)已(yi)成(cheng)為(wei)(wei)中國人民聰明智慧的(de)(de)象(xiang)征和進行愛國主義、歷(li)史(shi)主義教育的(de)(de)場所(suo)。趙(zhao)州(zhou)(zhou)橋(qiao)(qiao)(qiao)的(de)(de)建成(cheng)在中國橋(qiao)(qiao)(qiao)梁史(shi)上具有重要影晌,它(ta)的(de)(de)大跨度、圓弧拱(gong)、敝肩形(xing)式力以(yi)后的(de)(de)橋(qiao)(qiao)(qiao)梁建設開創了(le)新的(de)(de)天(tian)地。隋代(dai)以(yi)后,出現(xian)了(le)許(xu)多與趙(zhao)州(zhou)(zhou)橋(qiao)(qiao)(qiao)相類似的(de)(de)大型拱(gong)橋(qiao)(qiao)(qiao),已(yi)經發現(xian)的(de)(de)就(jiu)有十幾座,如山西崞縣的(de)(de)普(pu)濟(ji)橋(qiao)(qiao)(qiao)、晉城的(de)(de)景德橋(qiao)(qiao)(qiao)、河北趙(zhao)縣的(de)(de)永通橋(qiao)(qiao)(qiao)、濟(ji)美橋(qiao)(qiao)(qiao)等。趙(zhao)州(zhou)(zhou)橋(qiao)(qiao)(qiao)已(yi)經成(cheng)為(wei)(wei)中國橋(qiao)(qiao)(qiao)梁建設的(de)(de)典范。
然(ran)(ran)而象趙州(zhou)橋這(zhe)樣(yang)突出的(de)(de)技術成(cheng)就和象李春(chun)這(zhe)樣(yang)杰出的(de)(de)橋梁專(zhuan)(zhuan)家(jia),在(zai)封建社會中并不為封建統治(zhi)者所重視,甚至在(zai)史(shi)書中也沒有留下多少(shao)痕跡,我們除(chu)了知(zhi)道隋朝(chao)工匠李春(chun)設計建造了這(zhe)座舉世聞名的(de)(de)大橋外(wai),其他(ta)卻(que)一(yi)無所知(zhi),不能不說是(shi)一(yi)個(ge)很大的(de)(de)遺憾。但是(shi)即使(shi)如(ru)此我們仍然(ran)(ran)堅(jian)信:李春(chun)作為一(yi)代橋梁專(zhuan)(zhuan)家(jia)和趙州(zhou)橋作為一(yi)座歷史(shi)名橋將永載祖國(guo)史(shi)冊,為后人所牢記(ji)。
趙州橋的設(she)計在中國橋梁技術史有(you)以下(xia)創新:
1.采用(yong)圓(yuan)弧拱(gong)(gong)(gong)形(xing)(xing)式,改變了中國(guo)(guo)大石橋(qiao)(qiao)多為(wei)(wei)半(ban)圓(yuan)形(xing)(xing)拱(gong)(gong)(gong)的(de)(de)(de)(de)傳統,中國(guo)(guo)古代石橋(qiao)(qiao)拱(gong)(gong)(gong)形(xing)(xing)大多為(wei)(wei)半(ban)圓(yuan)形(xing)(xing),這(zhe)種形(xing)(xing)式比(bi)(bi)(bi)較(jiao)優美、完整,但也存在兩方面(mian)的(de)(de)(de)(de)缺陷:一是交通(tong)不便(bian)(bian),半(ban)圓(yuan)形(xing)(xing)橋(qiao)(qiao)拱(gong)(gong)(gong)用(yong)于跨(kua)(kua)度(du)(du)(du)比(bi)(bi)(bi)較(jiao)小的(de)(de)(de)(de)橋(qiao)(qiao)梁(liang)(liang)比(bi)(bi)(bi)較(jiao)合適,而大跨(kua)(kua)度(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)橋(qiao)(qiao)梁(liang)(liang)選用(yong)半(ban)圓(yuan)形(xing)(xing)拱(gong)(gong)(gong),就(jiu)會(hui)使拱(gong)(gong)(gong)頂很(hen)高(gao)(gao)(gao),造(zao)(zao)成橋(qiao)(qiao)高(gao)(gao)(gao)坡(po)陡(dou)、車馬行人(ren)(ren)過橋(qiao)(qiao)非(fei)常不便(bian)(bian)。二是施(shi)工(gong)不利,半(ban)圓(yuan)形(xing)(xing)拱(gong)(gong)(gong)石砌(qi)石用(yong)的(de)(de)(de)(de)腳手(shou)架就(jiu)會(hui)很(hen)高(gao)(gao)(gao),增加施(shi)工(gong)的(de)(de)(de)(de)危(wei)險(xian)性。為(wei)(wei)此(ci),李春和工(gong)匠們(men)一起創造(zao)(zao)性地采用(yong)了圓(yuan)弧拱(gong)(gong)(gong)形(xing)(xing)式,使石拱(gong)(gong)(gong)高(gao)(gao)(gao)度(du)(du)(du)大大降低(di)。趙(zhao)州橋(qiao)(qiao)的(de)(de)(de)(de)主孔凈跨(kua)(kua)度(du)(du)(du)為(wei)(wei)37.02米,而拱(gong)(gong)(gong)高(gao)(gao)(gao)只(zhi)有(you)7.25米,拱(gong)(gong)(gong)高(gao)(gao)(gao)和跨(kua)(kua)度(du)(du)(du)之比(bi)(bi)(bi)為(wei)(wei)1:5左右(you),這(zhe)樣就(jiu)實現了低(di)橋(qiao)(qiao)面(mian)和大跨(kua)(kua)度(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)雙重(zhong)目的(de)(de)(de)(de),橋(qiao)(qiao)面(mian)過渡平穩,車輛行人(ren)(ren)非(fei)常方便(bian)(bian),而且還(huan)具有(you)用(yong)料省、施(shi)工(gong)方便(bian)(bian)等優點。當然(ran)圓(yuan)弧形(xing)(xing)拱(gong)(gong)(gong)對兩端橋(qiao)(qiao)基的(de)(de)(de)(de)推力(li)相(xiang)應(ying)增大,需要(yao)對橋(qiao)(qiao)基的(de)(de)(de)(de)施(shi)工(gong)提出更高(gao)(gao)(gao)的(de)(de)(de)(de)要(yao)求。
2.采用敞(chang)肩(jian)。這(zhe)是李春(chun)對(dui)拱(gong)(gong)肩(jian)進(jin)行的(de)(de)(de)(de)(de)重大(da)(da)(da)改進(jin),把以(yi)往橋(qiao)(qiao)(qiao)(qiao)梁(liang)建筑(zhu)中采用的(de)(de)(de)(de)(de)實(shi)肩(jian)拱(gong)(gong)改為(wei)敞(chang)肩(jian)拱(gong)(gong),即在大(da)(da)(da)拱(gong)(gong)兩(liang)端各(ge)設兩(liang)個(ge)小(xiao)(xiao)拱(gong)(gong),靠(kao)近(jin)大(da)(da)(da)拱(gong)(gong)腳的(de)(de)(de)(de)(de)小(xiao)(xiao)拱(gong)(gong)凈跨為(wei)3.8米,另一(yi)拱(gong)(gong)的(de)(de)(de)(de)(de)凈跨為(wei)2.8米。這(zhe)種(zhong)大(da)(da)(da)拱(gong)(gong)加(jia)(jia)小(xiao)(xiao)拱(gong)(gong)的(de)(de)(de)(de)(de)敞(chang)肩(jian)拱(gong)(gong)具(ju)有優異的(de)(de)(de)(de)(de)技術性(xing)(xing)能(neng),首(shou)先可(ke)以(yi)增(zeng)加(jia)(jia)泄(xie)洪能(neng)力,減(jian)(jian)輕洪水(shui)(shui)季節(jie)由(you)于水(shui)(shui)量(liang)增(zeng)加(jia)(jia)而產(chan)生的(de)(de)(de)(de)(de)洪水(shui)(shui)對(dui)橋(qiao)(qiao)(qiao)(qiao)的(de)(de)(de)(de)(de)沖(chong)擊力。古代洨河每(mei)逢汛期,水(shui)(shui)勢較大(da)(da)(da),對(dui)橋(qiao)(qiao)(qiao)(qiao)的(de)(de)(de)(de)(de)泄(xie)洪能(neng)力是個(ge)考驗,四個(ge)小(xiao)(xiao)拱(gong)(gong)就(jiu)可(ke)以(yi)分(fen)擔(dan)部(bu)分(fen)洪流,據計算四個(ge)小(xiao)(xiao)拱(gong)(gong)可(ke)增(zeng)加(jia)(jia)過水(shui)(shui)面積(ji)16%左右,大(da)(da)(da)大(da)(da)(da)降低洪水(shui)(shui)對(dui)大(da)(da)(da)橋(qiao)(qiao)(qiao)(qiao)的(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)響,提(ti)高大(da)(da)(da)橋(qiao)(qiao)(qiao)(qiao)的(de)(de)(de)(de)(de)安全性(xing)(xing)。其次敞(chang)肩(jian)拱(gong)(gong)比實(shi)肩(jian)拱(gong)(gong)可(ke)節(jie)省大(da)(da)(da)量(liang)土石(shi)(shi)材料(liao)(liao),減(jian)(jian)輕橋(qiao)(qiao)(qiao)(qiao)身(shen)的(de)(de)(de)(de)(de)自(zi)重,據計算四個(ge)小(xiao)(xiao)拱(gong)(gong)可(ke)以(yi)節(jie)省石(shi)(shi)料(liao)(liao)26立(li)方米,減(jian)(jian)輕自(zi)身(shen)重量(liang)700噸,從而減(jian)(jian)少(shao)(shao)橋(qiao)(qiao)(qiao)(qiao)身(shen)對(dui)橋(qiao)(qiao)(qiao)(qiao)臺和橋(qiao)(qiao)(qiao)(qiao)基的(de)(de)(de)(de)(de)垂直壓力和水(shui)(shui)平推力,增(zeng)加(jia)(jia)橋(qiao)(qiao)(qiao)(qiao)梁(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)穩(wen)固。第三增(zeng)加(jia)(jia)了造型的(de)(de)(de)(de)(de)優美,四個(ge)小(xiao)(xiao)拱(gong)(gong)均衡(heng)對(dui)稱,大(da)(da)(da)拱(gong)(gong)與小(xiao)(xiao)拱(gong)(gong)構成一(yi)幅完整的(de)(de)(de)(de)(de)圖畫,顯(xian)得更(geng)加(jia)(jia)輕巧秀麗,體(ti)現建筑(zhu)和藝術的(de)(de)(de)(de)(de)完整統一(yi)。第四符合結構力學理(li)論,敞(chang)肩(jian)拱(gong)(gong)式結構在承(cheng)載時使橋(qiao)(qiao)(qiao)(qiao)梁(liang)處于有利(li)的(de)(de)(de)(de)(de)狀況(kuang),可(ke)減(jian)(jian)少(shao)(shao)主(zhu)拱(gong)(gong)圈的(de)(de)(de)(de)(de)變形,提(ti)高了橋(qiao)(qiao)(qiao)(qiao)梁(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)承(cheng)載力和穩(wen)定性(xing)(xing)。
3.單(dan)孔(kong)。中國古代的(de)傳統建筑(zhu)方(fang)法,一(yi)般比較長(chang)的(de)橋(qiao)(qiao)梁(liang)往(wang)往(wang)采用多(duo)(duo)(duo)孔(kong)形式,這樣每孔(kong)的(de)跨度(du)小、坡度(du)平緩,便于修建。但(dan)是多(duo)(duo)(duo)孔(kong)橋(qiao)(qiao)也有(you)缺點,如橋(qiao)(qiao)墩多(duo)(duo)(duo),既(ji)不利于舟(zhou)船航行,也妨礙洪水宣泄;橋(qiao)(qiao)墩長(chang)期受水流沖擊、侵蝕,天長(chang)日久容易塌毀。因此,李春在(zai)設計(ji)大橋(qiao)(qiao)的(de)時候(hou),采取(qu)了單(dan)孔(kong)長(chang)跨的(de)形式,河心不立橋(qiao)(qiao)墩,使石拱(gong)跨徑長(chang)達37米之多(duo)(duo)(duo)。這是中國橋(qiao)(qiao)梁(liang)史上的(de)空前創舉。
趙(zhao)州橋不僅設計(ji)獨特,而且有許多(duo)創造(zao)性。
1.橋址選擇(ze)比較合(he)(he)理,使(shi)橋基(ji)穩固牢靠。李春根(gen)據自(zi)己(ji)多(duo)年(nian)豐富(fu)的(de)(de)(de)實踐經(jing)驗(yan),經(jing)過(guo)嚴格周密勘查、比較,選擇(ze)了(le)洨(xiao)河兩岸(an)較為(wei)平(ping)直的(de)(de)(de)地(di)方(fang)建橋,這里(li)(li)的(de)(de)(de)地(di)層是(shi)由河水沖積而成,地(di)層表面是(shi)久(jiu)經(jing)水流(liu)沖涮的(de)(de)(de)粗砂層,以下(xia)是(shi)細石、粗石、細砂和(he)粘土層。根(gen)據現代(dai)測算,這里(li)(li)的(de)(de)(de)地(di)層每(mei)平(ping)方(fang)厘米能夠(gou)承(cheng)受4.5到(dao)(dao)6.6公斤的(de)(de)(de)壓力,而趙州橋對地(di)面的(de)(de)(de)壓力為(wei)每(mei)平(ping)方(fang)厘米5——6公斤,能夠(gou)滿足大橋的(de)(de)(de)要(yao)求。選定橋址后(hou)在上(shang)面建造地(di)基(ji)和(he)橋臺,建橋到(dao)(dao)如今,橋基(ji)僅下(xia)沉了(le)5厘米,說明這里(li)(li)的(de)(de)(de)地(di)層非常(chang)適合(he)(he)于建橋。
2.趙州橋(qiao)(qiao)的砌(qi)(qi)置方(fang)(fang)(fang)法(fa)新穎、施工修(xiu)(xiu)理方(fang)(fang)(fang)便(bian)。李春就(jiu)地(di)取材,選用(yong)(yong)附近州縣生(sheng)產的質地(di)堅硬的青(qing)灰色砂石(shi)作為(wei)建橋(qiao)(qiao)石(shi)料,在石(shi)拱砌(qi)(qi)置方(fang)(fang)(fang)法(fa)上,均采(cai)用(yong)(yong)了(le)(le)縱向(順(shun)橋(qiao)(qiao)方(fang)(fang)(fang)向)砌(qi)(qi)置方(fang)(fang)(fang)法(fa),就(jiu)是(shi)整(zheng)個(ge)大(da)橋(qiao)(qiao)是(shi)由28道(dao)各(ge)自獨(du)立(li)的拱券(quan)沿(yan)寬度(du)方(fang)(fang)(fang)向并列組合而(er)成(cheng),拱厚皆(jie)為(wei)1.03米,每(mei)券(quan)各(ge)自獨(du)立(li)、單獨(du)操作,相當靈活,每(mei)券(quan)砌(qi)(qi)完全合攏后就(jiu)成(cheng)一道(dao)獨(du)立(li)拼券(quan),砌(qi)(qi)完一道(dao)供(gong)券(quan),移動承(cheng)擔重量(liang)的“鷹架”,再砌(qi)(qi)另一道(dao)相鄰拱。這種砌(qi)(qi)法(fa)有(you)很多優(you)點,它既可以節(jie)省制(zhi)作“鷹架”所用(yong)(yong)的木(mu)材,便(bian)于移動;同(tong)時又利于橋(qiao)(qiao)的維修(xiu)(xiu),一道(dao)拱券(quan)的石(shi)塊損壞了(le)(le),只要(yao)嵌入新石(shi),進行局部修(xiu)(xiu)整(zheng)就(jiu)行了(le)(le),而(er)不必對(dui)整(zheng)個(ge)橋(qiao)(qiao)進行調整(zheng)。
3.在(zai)保持大(da)橋穩(wen)定性方(fang)(fang)面采取(qu)(qu)了(le)(le)許多嚴密措施(shi)。為了(le)(le)加(jia)強各道拱(gong)(gong)(gong)(gong)券(quan)(quan)間的(de)(de)(de)(de)橫向(xiang)聯(lian)系(xi)(xi),使(shi)28道拱(gong)(gong)(gong)(gong)組成一(yi)個(ge)(ge)有(you)(you)(you)機(ji)整體,連接緊密牢(lao)固,李春采取(qu)(qu)了(le)(le)一(yi)系(xi)(xi)列技術措施(shi)。1)每(mei)一(yi)拱(gong)(gong)(gong)(gong)券(quan)(quan)采用了(le)(le)下(xia)寬(kuan)(kuan)上(shang)(shang)窄、略有(you)(you)(you)“收(shou)分(fen)”的(de)(de)(de)(de)方(fang)(fang)法,使(shi)每(mei)個(ge)(ge)拱(gong)(gong)(gong)(gong)券(quan)(quan)向(xiang)里傾斜,相互擠靠(kao),增(zeng)強其(qi)橫向(xiang)聯(lian)系(xi)(xi),以(yi)(yi)防止拱(gong)(gong)(gong)(gong)石向(xiang)外(wai)(wai)傾倒;在(zai)橋的(de)(de)(de)(de)寬(kuan)(kuan)度上(shang)(shang)也采用了(le)(le)少量“收(shou)分(fen)”的(de)(de)(de)(de)辦法,就是從橋的(de)(de)(de)(de)兩端到(dao)橋頂逐漸(jian)收(shou)縮(suo)寬(kuan)(kuan)度,從最寬(kuan)(kuan)9.6米收(shou)縮(suo)到(dao)9米,以(yi)(yi)加(jia)強大(da)橋的(de)(de)(de)(de)穩(wen)定性。2)在(zai)主(zhu)券(quan)(quan)上(shang)(shang)均(jun)勻沿(yan)橋寬(kuan)(kuan)方(fang)(fang)向(xiang)設置了(le)(le)5個(ge)(ge)鐵拉桿,穿過28道拱(gong)(gong)(gong)(gong)券(quan)(quan),每(mei)個(ge)(ge)拉桿的(de)(de)(de)(de)兩端有(you)(you)(you)半(ban)圓(yuan)形桿頭露在(zai)石外(wai)(wai),以(yi)(yi)夾住28道拱(gong)(gong)(gong)(gong)券(quan)(quan),增(zeng)強其(qi)橫向(xiang)聯(lian)系(xi)(xi)。在(zai)4個(ge)(ge)小(xiao)拱(gong)(gong)(gong)(gong)上(shang)(shang)也各有(you)(you)(you)一(yi)根鐵拉桿起(qi)同(tong)樣作用。3)在(zai)靠(kao)外(wai)(wai)側(ce)(ce)的(de)(de)(de)(de)幾(ji)道拱(gong)(gong)(gong)(gong)石上(shang)(shang)和兩端小(xiao)拱(gong)(gong)(gong)(gong)上(shang)(shang)蓋有(you)(you)(you)護拱(gong)(gong)(gong)(gong)石一(yi)層,以(yi)(yi)保護拱(gong)(gong)(gong)(gong)石;在(zai)護拱(gong)(gong)(gong)(gong)石的(de)(de)(de)(de)兩側(ce)(ce)設有(you)(you)(you)勾石6塊(kuai)(kuai),勾住主(zhu)拱(gong)(gong)(gong)(gong)石使(shi)其(qi)連接牢(lao)固。4)為了(le)(le)使(shi)相鄰(lin)(lin)拱(gong)(gong)(gong)(gong)石緊緊貼合在(zai)一(yi)起(qi),在(zai)兩側(ce)(ce)外(wai)(wai)券(quan)(quan)相鄰(lin)(lin)拱(gong)(gong)(gong)(gong)石之(zhi)間都穿有(you)(you)(you)起(qi)連接作用的(de)(de)(de)(de)“腰鐵”,各道券(quan)(quan)之(zhi)間的(de)(de)(de)(de)相鄰(lin)(lin)石塊(kuai)(kuai)也都在(zai)拱(gong)(gong)(gong)(gong)背(bei)穿有(you)(you)(you)“腰鐵”,把拱(gong)(gong)(gong)(gong)石連鎖起(qi)來。而且每(mei)塊(kuai)(kuai)拱(gong)(gong)(gong)(gong)石的(de)(de)(de)(de)側(ce)(ce)面都鑿有(you)(you)(you)細(xi)密斜紋(wen),以(yi)(yi)增(zeng)大(da)摩擦力,加(jia)強各券(quan)(quan)橫向(xiang)聯(lian)系(xi)(xi)。這些措施(shi)的(de)(de)(de)(de)采取(qu)(qu)使(shi)整個(ge)(ge)大(da)橋連成一(yi)個(ge)(ge)緊密整體,增(zeng)強了(le)(le)整個(ge)(ge)大(da)橋的(de)(de)(de)(de)穩(wen)定性和可靠(kao)性。