赵州桥又称安济桥,坐落在河北省石家庄市赵县的洨河上,横跨在37米多宽的河面上,因桥体全部用石料建成,当地称作"大石桥"。
赵州桥建于隋朝年间公元595年-605年,由著名匠师李春设计建造,距今已有1400多年的历史,是当今世界上现存第二早(还有一座小商桥)、保存最完整的古代单孔敞肩石拱桥。赵州桥是古代劳动人民智慧的结晶,开创了中国桥梁建造的崭新局面。
1961年被国务院列为第一批全国重点文物保护单位 ,2015年荣获石家庄十大城市名片之一。它是中国第一石拱桥,在漫长的岁月中,虽然经过无数次洪水冲击、风吹雨打、冰雪风霜的侵蚀和8次地震的考验,却安然无恙,巍然挺立在洨河之上。
建筑结构
该桥是一座空腹式的圆弧形石拱桥,是中国现存最早、保存最好的巨大石拱桥。赵州桥是入选世界纪录协会世界最早的敞肩石拱桥,创造了世界之最。河北民间将赵州桥与沧州铁狮子、定州开元寺塔、正定隆兴寺菩萨像并称为"华北四宝"。
桥长50.82米,跨径37.02米,桥高7.23米,两端宽9.6米,桥的设计完全合乎科学原理,施工技术更是巧妙绝伦。唐朝的张嘉贞说它"制造奇特,人不知其所以为"。这座桥的特点是:
一、全桥只有一个大拱,长达37.4米,在当时可算是世界上最长的石拱。桥洞不是普通半圆形,而是像一张弓,因而大拱上面的道路没有陡坡,便于车马上下。
二、大拱的两肩上,各有两个小拱。这是创造性的设计,不但节约了石料,减轻了桥身的重量,而且在河水暴涨的时候,还可以增加桥洞的过水量,减轻洪水对桥身的冲击。同时,拱上加拱,桥身也更美观。
三、大拱由28道拱圈拼成,就像这么多同样形状的弓合拢在一起,做成了一个弧形的桥洞。每道拱圈都能独立支撑上面的重量,一道坏了,其他各道不致受到影响。
四、全桥结构匀称,和四周景色配合得十分和谐;桥上的石栏石板也雕刻得古朴美观。唐朝的张鷟说,远望这座桥就像"初月出云,长虹引涧"。赵州桥高度的技术水平和不朽的艺术价值,充分显示出了我国劳动人民的智慧和力量。赵州桥的设计构思和工艺的精巧,不仅在我国古桥是首屈一指,据世界桥梁的考证,像这样的敞肩拱桥,欧洲到19世纪中期才出现,比我国晚了一千二百多年。
根基
1979年5月,由中国科学院自然史组等四个单位组成联合调查组,对赵州桥的桥基进行了调查,自重为2800吨的赵州桥,而它的根基只是有五层石条砌成高1.56米的桥台,直接建在自然砂石上。
这么浅的桥基简直令人难以置信,梁思成先生1933年考察时还认为这只是防水流冲刷而用的金刚墙,而不是承纳桥券全部荷载的基础。他在报告中写道:
"为要实测券基,我们在北面券脚下发掘,但河床下约70-81厘米,即发现承在券下平置的石壁。石共五层,共高1.58米,每层较上-层稍出台,下面并无坚实的基础,分明只是防水流冲刷而用的金刚墙,而非承纳桥券全部荷载的基础。因再下30-40厘米便即见水,所以除非大规模的发掘,实无法到达我们据学理推测的大座桥基的位置。"
其结构还是沿袭赵州桥,只是主拱上的小拱数量增加到一边5个,桥上有车轮印,膝盖印。
中国桥梁学家茅以升的《中国石拱桥》中也提到。
赵州桥建于公元605年距今1400多年,经历了10次水灾,8次战乱和多次地震,特别是1966年3月8日邢台发生7.6级地震,赵州桥距离震中只有40多公里,都没有被破坏,著名桥梁专家茅以升说,先不管桥的内部结构,仅就它能够存在1400多年就说明了一切。1963年的水灾大水淹到桥拱的龙嘴处,据当地的老人说,站在桥上都能感觉桥身很大的晃动。据记载,赵州桥自建成以来共修缮99次。
(备注:修缮过程中,在历史岁月中破损的建桥原料经过整理收集,大多数存放在赵州桥景区内的博物馆陈列。)
拱形
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。
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。据计算四个小拱增加过水面积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。
单孔
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。
建筑原理
赵州桥桥址选择比较合理,使桥基稳固牢靠
李春根据自己多年丰富的实践经验,经过严格周密勘查、比较,选择了洨河两岸较为平直的地方建桥。这里的地层是由河水冲积而成,地层表面是久经水流冲刷的粗砂层,以下是细石、粗石、细砂和粘土层。根据现代测算,这里的地层每平方厘米能够承受4.5到6.6公斤的压力,而赵州桥对地面的压力为每平方厘米5-6公斤,能够满足大桥的要求。选定桥址后在上面建造地基和桥台。建桥历经1400年,桥基仅下沉了5厘米,说明这里的地层非常适合于建桥。
赵州桥的砌置方法新颖、施工修理方便
李春就地取材,选用附近州县生产的质地坚硬的青灰色砂石作为建桥石料。在石拱砌置方法上,均采用了纵向(顺桥方向)砌置方法,就是整个大桥是由28道各自独立的拱券沿宽度方向并列组合而成;拱厚皆为1.03米,每券各自独立、单独操作,相当灵活。每券砌完全合拢后就成一道独立拼券砌完一道供券,移动承担重量的"鹰架",再砌另一道相邻拱。这种砌法有很多优点,它既可以节省制作"鹰架"所用的木材,便于移动,同时又利于桥的维修,一道拱券的石块损坏了,只要嵌入新石,进行局部修整就行了,而不必对整个桥进行调整。
在保持大桥稳定性方面采取了许多严密措施
为了加强各道拱券间的横向联系,使28道拱组成一个有机整体,连接紧密牢固,李春采取了一系列技术措施。
1.每一拱券采用了下宽上窄、略有"收分"的方法,使每个拱券向里倾斜,相互挤靠,增强其横向联系,以防止拱石向外倾倒;在桥的宽度上也采用了少量"收分"的办法,就是从桥的两端到桥顶逐渐收缩宽度,从最宽9.6米收缩到9米,以加强大桥的稳定性。
2.在主券上均匀沿桥宽方向设置了5个铁拉杆,穿过28道拱券,每个拉杆的两端有半圆形杆头露在石外,以夹住28道拱券,增强其横向联系。在4个小拱上也各有一根铁拉杆起同样作用。
3.在靠外侧的几道拱石上和两端小拱上盖有护拱石一层,以保护拱石;在护拱石的两侧设有勾石6块,勾住主拱石使其连接牢固。
4.为了使相邻拱石紧紧贴合在一起,在两侧外券相邻拱石之间都穿有起连接作用的"腰铁",各道券之间的相邻石块也都在拱背穿有"腰铁",把拱石连锁起来。而且每块拱石的侧面都凿有细密斜纹,以增大摩擦力,加强各券横向联系。这些措施的采取使整个大桥连成一个紧密整体,增强了整个大桥的稳定性和可靠性。
平拱即扁弧形拱的形式,既增加了桥的稳定性和承重能力,又方便了人畜在桥上通行,还节省了石料;李春在大石拱的两肩又设计了两个敞肩小拱,增强了桥的泄洪能力,减轻了桥的自重。
建筑价值
"券"小于半圆
中国习惯上把弧形的桥洞、门洞之类的建筑叫做"券"。一般石桥的券,大都是半圆形,但赵州桥跨度很大,从这一头到那一头有37.04米。如果把券修成半圆形,那桥洞就要高18.52米。这样车马行人过桥,就好比越过一座小山,非常费劲。赵州桥的券是小于半圆的一段弧,这既减低了桥的高度,减少了修桥的石料与人工,又使桥体非常美观,很像天上的长虹。
在主拱券的上边两端又各加设了两个小拱。一、可节省材料。二、减少桥身自重(减少自重15%),而且能增加桥下河水的泄流量。三、使桥身更加美观。
"撞"空而不实
券的两肩叫"撞"。一般石桥的撞都用石料砌实,但赵州桥的撞没有砌实,而是在券的两肩各砌一两个弧形的小券。这样桥体增加了四个小券,大约节省了一百八十立方米石料,使桥的重量减轻了大约500吨。而且,当洨河涨水时,一部分水可以从小券往下流,既可以使水流畅通,又减少了洪水对桥的冲击,保证了桥的安全。
洞砌并列式
它用二十八道小券并列成9.6米宽的大券。可是用并列式砌,各道窄券的石块间没有相互联系,不如纵列式坚固。为了弥补这个缺点,建造赵州桥时,在各道窄券的石块之间加了铁钉,使它们连成了整体。用并列式修造的窄券,即使坏了一个,也不会牵动全局,修补起来容易,而且在修桥时也不影响桥上交通。
评价
梁思成:"河北赵县安济桥……可称为中国工程界一绝。"
李约瑟:"在西方圆弧拱桥都被看作是伟大的杰作,而中国的杰出工匠鲁班,约在610年修筑了可与之辉映,甚至技艺更加超群的拱桥。"
桥梁专家福格·迈耶(H. Fugl-Meyer):"罗马拱桥属于巨大的砖石结构建筑……独特的中国拱桥是一种薄石壳体……中国拱桥建筑,最省材料,是理想的工程作品,满足了技术和工程双方面的要求。"
所获荣誉
1961年3月4日:中国国务院公布为全国第一批重点文物保护单位,所以不能通车。
1991年:美国土木工程师学会选定为世界第十二处"国际土木工程历史古迹",并在桥北端东侧建造了"国际历史土木工程古迹"铜牌纪念碑。
1999年:被定为省级爱国主义教育基地。
地位:是世界上保存最完好、最古老的一座单孔大石桥。
文学创作
《水龙吟·萧公弼生朝》李庭(元)
喜逢天上天人,一尊共醉梅花底。朝元已了,读书未遍,复来人世。憩鹤台边,景龙门外,十年游戏。自归来,却过赵州桥上,阅桥下,东流水。尽道翱翔物外,解牛刀、刃游余地。谁知别有,香山远韵、谪仙豪气。应笑蹉跎,半生书剑,今犹如此。待西风,拂口貂裘尘土,进黄公履。
望之如初月出云,长虹饮涧 《朝野佥载》
赵州桥联
上联:水从碧玉环中去;下联:人在苍龙背上行。
--佚名
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河北省赵县的洨河上,有一座世界闻名的石拱桥(安济桥),又叫赵州桥。它是隋朝的石匠李春设计和参加建造的,到2015年已经有一千四百多年了。赵州桥非常雄伟。桥长五十多米,有九米多宽,中间行车马,两旁走人。这么长的桥,全部用石头砌成,下面没有桥墩,只有一个拱形的大桥洞,横跨在三十七米多宽的河面上。大桥洞顶上的左右两边,还各有两个拱形的小桥洞。平时,河水从大桥洞流过,发大水的时候,河水还可以从四个小桥洞流过。
这种设计,在建桥史上是一个创举,既减轻了流水对桥身的冲击力,使桥不容易被大水冲毁,又减轻了桥身的重量,节省了石料。
这座桥不但坚固,而且美观。桥面两侧有石栏,栏板上雕刻着精美的图案:有的刻着两条相互缠绕的龙,前爪相互抵着,各自回首遥望;还有的刻着双龙戏珠。所有的龙似乎都在游动,真像活了一样。 赵州桥充分表现了劳动人民的智慧和才干,是我国宝贵的历史遗产。
传说
赵州桥鲁班的故事
相传,鲁班周游天下,走到赵州(今赵县),一条白茫茫的洨河拦住了去路。河边很多人上争着过河进城,而河里只有两只小船摆来摆去,半天也过不了几个人。鲁班为便利百姓交通运输,决心自己动手,在河上建造一座坚固、美观的石拱桥。鲁班的雄心壮志感动了"上帝",派来了"天工""神役"支援。在一个傍晚,有个神童从河西边赶来一群羊,到了鲁班的工地后,神童突然不见了。而那群羊则一下子变成了修桥用的石料、拱圈石、桥面石、栏板石、望柱石、勾石、帽石等,样样俱全。在那些"天工"、"神役"的帮助下,鲁班用了不到一夜时间,胜利地完成了这座"制造奇特"的石拱桥。
"八仙"中张果老和柴王爷的故事
鲁班一夜之间造桥的事迹传到了蓬莱仙岛仙人张果老的耳朵里,于是相约柴王爷一起去看个究竟。张果老骑着一头小黑毛驴,柴王爷推着一个独轮小推车,两人来到赵州大石桥,恰巧遇见鲁班在桥头上,张果老问鲁班这桥能否经得起他和柴王爷过去,鲁班很不屑地说当然没问题,于是,张果老骑着毛驴,柴王爷推着小车过桥。谁知张果老施用法术聚来了太阳和月亮,放在驴背上的褡裢里,左边装上太阳,右边装上月亮。柴王爷也施用法术,聚来五岳名山,装在了车上。两人微微一笑,推车赶驴上桥。刚一上桥,眼瞅着大桥摇摇欲坠,鲁班急忙跳到桥下,举起右手托住了桥身,保住了大桥。