中国河北省石家庄市赵县境内桥樑 赵州桥( 二 )


单孔技艺中国古代的传统建筑方法,一般比较长的桥樑往往採用多孔形式,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,也妨碍洪水宣洩;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,採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 。这是中国桥樑史上的空前创举 。

中国河北省石家庄市赵县境内桥樑 赵州桥

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拱形技艺赵州桥的拱用于跨度比较小的桥樑比较合适,而大跨度的桥樑选用半圆形拱,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採用了圆弧拱形式,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,把以往桥樑建筑中採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麵积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,增加桥樑的稳固 。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樑处于有利的状况,可减少主拱圈的变形,提高了桥樑的承载力和稳定性 。设计参数赵州桥为一座上承式拱桥,全长50.82米,桥宽9.6米,桥高7.23米,主孔跨径37.02米;主拱券等厚1.03米,上部有护拱石;主拱券两侧各有两个净跨分别为3.8米和2.85米的小拱,可增加过水麵积16%;桥樑重2800吨 。赵州桥为一座单跨石拱桥,其设计兼具美学与科学;全桥结构匀称,与四周景色和谐相融,桥上的石栏石板雕刻得古朴美观 。全桥设有1个大拱和4个小拱;大拱弧形桥洞如一张弓,由28道拱圈拼成,各道窄券的石块间加有铁钉、相互连成整体,每道拱圈都能独立支撑上方重量,避免一道拱圈受损影响其它拱圈;大拱两侧各有两个小拱,可节约石料、减轻桥重、宣洩洪水以及增强美观;桥面栏槛望柱,雕刻有细緻的龙兽;路面平缓,按“中间行车马、两旁走行人”的理念设计 。赵州桥採用敞肩拱设计,增强泄洪能力;可节省石料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和主拱圈的变形,提高桥樑的承载力和稳定性 。运营情况据2013年8月中国国际广播电台报导显示,因赵州桥是重点文物,通车易造成损坏,所以不允许车辆通行 。建设成果技术难题赵州桥选址洨河两岸较平坦处,选用质地坚硬的青灰色砂石作为建桥石料,採用单孔长跨形式,河心不立桥墩 。赵州桥所在地层表面为水流冲击形成的粗砂层,以下是细石、粗石、细砂和粘土层,每平方厘米麵积的区域能承受4.5至6.6公斤压力,满足赵州桥的建设要求 。在石拱砌置方法上,全桥均採用顺桥方向砌置方法,由多道相对独立的拱券沿宽度方向并列组合而成;拱厚尺寸统一,每券各自独立、单独操作;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 。这种砌法既可节省製作“鹰架”所用的木材、便于移动,又利于桥的维修;当一道拱券石块损坏后,只要嵌入新石进行局部修整即可 。