趙州橋
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簡介
趙州橋建於隋代開皇十五年至大業元年,由匠師李春監造,距今已有1400年的歷史了。該橋結構堅固,雄偉壯觀。全長64.4米,拱頂寬9米。大橋的設計完全合乎科學原理,施工技術堪稱巧妙絕倫。唐代中書令(宰相)張嘉貞在《趙州大石橋銘》中說它「製造奇特,人不知其所為」。
從整體來看,是一座單拱橋。拱長達37.02米,在當時可算是世界上最長的石拱。橋洞不是普通半圓形,而像一張弓,橋面平坦寬闊,成為「坦拱」,兼顧了水陸交通,方便了車馬運行。這一石拱是由28道拱圈縱向並列砌成,每道拱圈可獨立站穩,自成一體,既便於施工,又便於單獨修補。這樣大跨度的坦拱,對橋台水平推力很大,建造難度高。而橋台卻是既淺又小的普通矩形,厚度僅1.549米,由五層排石壘成。其地基是承載力較小的亞黏土。在這樣的地基上,用這樣小的橋台,建這樣大跨度的石拱橋,在世界上是罕見的。
結構
趙州橋主拱由28道相互獨立的拱券並列而成,建橋時先砌中間的,再砌兩邊的,每道拱券寬約35厘米,每石長度不同,自70厘米至於109厘米不等,各塊條石之間用二個「腰鐵」相連。每條拱券壞了可單獨修理,因外側的拱券易風化損壞,明代時橋西側的5道拱券塌落,在明清時重修(沒有修復記錄,可明顯看出與中間的石料不同),1955年對東側塌落的5道拱券進行了重修。中間18道拱券還是隋代建築的。
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、短橋台: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米高的橋台。這是一個既經濟又簡單實用的橋台。
創新設計
圓弧拱形式設計
採用圓弧拱形式,改變了中國大石橋多為半圓形拱的傳統。中國古代石橋拱形大多為半圓形,這種形式比較優美、完整,但也存在兩方面的缺陷:一是交通不便,半圓形橋拱用於跨度比較小的橋樑比較合適,而大跨度的橋樑選用半圓 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造性地採用了圓弧拱形式,使石拱高度大大降低。趙州橋的主孔淨跨度為37.02米,而拱高只有7.25米,拱高和跨度之比為1:5左右,這樣就實現了低橋面和大跨度的雙重目的,橋面過渡平穩,車輛行人非常方便,而且還具有用料省、施工方便等優點。當然圓弧形拱對兩端橋基的推力相應增大,需要對橋基的施工提出更高的要求。
採用敝肩
這是李春對拱肩進行的重大改進,把以往橋樑建築中採用的實肩拱改為敝肩拱,即在大拱兩端各設兩個小拱,靠近大拱腳的小拱淨跨為3.8米,另一拱的淨跨為2.8米。這種大拱加小拱的敝肩拱具有優異的技術性能,首先可以增加泄洪能力,減輕洪水季節由於水量增加而產生的洪水對橋的衝擊力。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部分洪流,據計算四個小拱可增加過水麵積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省大量土石材料,減輕橋身的自重,據計算四個小拱可以節省石料26立方米,減輕自身重量700噸,從而減少橋身對橋台和橋基的垂直壓力和水平推力,增加橋樑的穩固。第三增加了造型的優美,四個小拱均衡對稱,大拱與小拱構成一幅完整的圖畫,顯得更加輕巧秀麗,體現建築和藝術的完整統一。第四符合結構力學理論,敝肩拱式結構在承載時使橋樑處於有利的狀況,可減少主拱圈的變形,提高了橋樑的承載力和穩定性。
單孔
中國古代的傳統建築方法,一般比較長的橋樑往往採用多孔形式,這樣每孔的跨度小、坡度平緩,便於修建。但是多孔橋也有缺點,如橋墩多,既不利於舟船航行,也妨礙洪水宣洩;橋墩長期受水流衝擊、侵蝕,天長日久容易塌毀。因此,李春在設計大橋的時候,採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。這是中國橋樑史上的空前創舉。
建築原理
一)橋址選擇比較合理,使橋基穩固牢靠。李春根據自己多年豐富的實踐經驗,經過嚴格周密勘查、比較,選擇了佼河兩岸較為平直的地方建橋,這裏的地層是由河水沖積而成,地層表面是久經水流沖涮的粗砂層,以下是細石、粗石、細砂和粘土層。根據現代測算,這裏的地層每平方厘米能夠承受4.5到6.6公斤的壓力,而趙州橋對地面的壓力為每平方厘米5—6公斤,能夠滿足大橋的要求。選定橋址後在上面建造地基和橋台,自建橋到現在,橋基僅下沉了5厘米,說明這裏的地層非常適合於建橋。
二)趙州橋的砌置方法新穎、施工修理方便。李春就地取材,選用附近州縣生產的質地堅硬的青灰色砂石作為建橋石料,在石拱砌置方法上,均採用了縱向(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並列組合而成,拱厚皆為1.03米,每券各自獨立、單獨操作,相當靈活,每券砌完全合攏後就成一道獨立拼券,砌完一道供券,移動承擔重量的「鷹架」,再砌另一道相鄰拱。這種砌法有很多優點,它既可以節省製作「鷹架」所用的木材,便於移動;同時又利於橋的維修,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整。
三)在保持大橋穩定性方面採取了許多嚴密措施。為了加強各道拱券間的橫向聯繫,使28道拱組成一個有機整體,連接緊密牢固,李春採取了一系列技術措施。
l、每一拱券採用了下寬上窄、略有「收分」的方法,使每個拱券向里傾斜,相互擠靠,增強其橫向聯繫,以防止拱石向外傾倒;在橋的寬度上也採用了少量「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,以加強大橋的穩定性。
2、在主券上均勻沿橋寬方向設置了5個鐵拉杆,穿過28道拱券,每個拉杆的兩端有半圓形杆頭露在石外,以夾住28道拱券,增強其橫向聯繫。在4個小拱上也各有一根鐵拉杆起同樣作用。
3、在靠外側的幾道拱石上和兩端小拱上蓋有護拱石一層,以保護拱石;在護拱石的兩側設有勾石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。而且每塊拱石的側面都鑿有細密斜紋,以增大摩擦力,加強各券橫向聯繫。這些措施的採取使整個大橋連成一個緊密整體,增強了整個大橋的穩定性和可靠性。
三絕
「券」小於半圓
中國習慣上把弧形的橋洞、門洞之類的建築叫做「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。趙州橋的券是小於半圓的一段弧,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。
「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衝擊,保證了橋的安全。
洞砌並列式
它用二十八道小券並列成9.6米寬的大券。可是用並列式砌,各道窄券的石塊間沒有相互聯繫,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。用並列式修造的窄券,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。
修繕
趙州橋建成已距今1400年,經歷了10次水災,8次戰亂和多次地震,特別是1966年邢台發生的7.6級地震,邢台距這裏有40多公里,這裏也有四點幾級地震,趙州橋都沒有被破壞,著名橋樑專家茅以升說,先不管橋的內部結構,僅就它能夠存在1300多年就說明了一切。1963年的水災大水淹到橋拱的龍嘴處,據當地的老人說,站在橋上都能感覺橋身很大的晃動。據記載,趙州橋自建成至今(2009年)共修繕9次。[1]
評價
1、梁思成:「河北趙縣安濟橋……可稱為中國工程界一絕」。
2、李約瑟:「在西方圓弧拱橋都被看作是偉大的傑作,而中國的傑出工匠李春,約在610年修築了可與之輝映,甚至技藝更加超群的拱橋」。
3、橋樑專家福格·邁耶(H. Fugl-Meyer):「羅馬拱橋屬於巨大的磚石結構建築……獨特的中國拱橋是一種薄石殼體……中國拱橋建築,最省材料,是理想的工程作品,滿足了技術和工程雙方面的要求」。
榮譽
1961年3月4日中國國務院公佈為全國第一批重點文物保護單位;
1991年美國土木工程師學會選定為世界第十二處「國際土木工程歷史古蹟」,並贈牌紀念;
1999年被定為省級愛國主義教育基地。[2]
旅遊指南
概況
趙州橋是一件藝術珍品。它橫跨河上,宛如一道長虹,氣勢雄偉。巨身空靈,線條明快,在恢宏之中,透出矯健、輕盈的美感。大橋頂部,塑造出想像中的吸水獸,寄託了人們祝福大橋不受水害、長存無疆的良好願望;欄板上和望柱上雕刻着各式蛟龍、獸面、花飾、竹節等,其中尤以蛟龍最為精美。蛟龍或盤踞遊戲,或登陸入水,變幻多端,神態極為動人。雕作刀法遒勁有力,藝術風格新穎豪放。
住宿
趙縣縣城內就有趙州賓館、慶源賓館、商城大廈賓館、貴賓苑賓館等豪華賓館,滿足你的住宿要求。
交通
從北京自駕車沿京深高速南行,在石家莊口下進市區從石家莊市體育南大街出市區,沿308國道到趙縣,再沿趙州橋路直達趙州橋景區。沿途有加油站,十分方便。乘火車到石家莊站下,再到平安南大街180號華夏客運站乘至趙縣的公交車直通趙州橋景區。
美食
趙州橋緊臨趙縣縣城。縣雪花梨馳名中外。石塔油酥燒餅、咸驢肉小有名氣,是當地風味小吃,您在別的地方可吃不到。趙州橋緊臨趙縣縣城,城內有趙州賓館、慶源賓館、商城大廈賓館、貴賓苑賓館和10餘家旅遊定點飯店可供食宿。特色活動春節民俗節慶游,趙州橋景區的大型燈展及扇鼓、秧歌、背燈挎鼓等民間藝術表演。[3]
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印;魯班為救石橋躍身跳入河中,用手力頂石橋的手掌印,這些仙跡常常成為遊人津津樂道的最有趣內容之一。
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。洨河發源於河北西部的井陘山。在古代,它的水勢很大,每逢夏秋兩季,大雨來臨,雨水和山泉一併順流而下,沿途又匯合幾條河水,形成了洶湧的洪流。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,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。遠近居民都懷着驚喜的心情,爭先恐後地前來參觀。
這個奇蹟甚至驚動了「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,推着載有「五嶽名山」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:「這麼堅固的石橋,還經不起你們兩人走麼?」不料他們上橋以後,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,才使這兩位仙人帶着日月和五嶽名山順利通過。
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,一膝着地壓成的膝蓋印和車道溝;還有魯班托橋的手印。後來,除了因為東側一度塌毀,手印已經不見,其餘的仙跡「都留存下來。《小放牛》里所歌唱的就是這一段生動的傳說。[4]