赵州桥的作用是什么?

赵州桥的作用是什么?

李春是我国隋代著名的桥梁工匠,他建造了举世闻名的赵州桥,开创了我国桥梁建造的崭新局面,为我国桥梁技术的发展作出了巨大贡献.
李春是隋代的一位普通工匠,由于史书缺乏记载,他的生平、籍贯及生卒年月已无法得知.我们仅能根据唐代中书令张嘉贞为赵州桥所写的“铭文”中有：“赵郡**河石桥,隋匠李春之迹也,制造奇特,人不知其所以为.”我们方知道是李春建造了这座有名的大石桥.
关于赵州桥还有一段美丽的传说,相传赵州桥是鲁班所造,这座大桥建成后,八仙之一的张果老倒骑着毛驴,带着柴荣,也兴冲冲地去赶热闹.他们来到桥头,正巧碰上鲁班,于是他们便问道：这座大桥是否经得起他俩走.鲁班心想：这座桥,骡马大车都能过,两个人算什么,于是就请他俩上桥.谁知,张果老带着装有太阳、月亮的褡裢,柴荣推着载有“五岳名山”的小车,所以他们上桥后,桥竟被压得摇晃起来.鲁班一见不好,急忙跳进水中,用手使劲撑住大桥东侧.因为鲁班使劲太大,大桥东拱圈下便留下了他的手印；桥上也因此留下了驴蹄印、车道沟、柴荣跌倒时留下的一个膝印和张果老斗笠掉在桥上时打出的圆坑.当然这只是人们编造的一个神话故事,以纪念古代的能工巧匠.
赵州桥是安济桥的俗称,它位于今河北省赵县城南五里的**河上,横跨**河南北两岸,是我国现存最早的大型石拱桥,也是世界上现存最古老、跨度最长的敝肩圆弧拱桥.大桥全长50.83米,宽9米,主孔净跨度为37.O2米.全桥全部用石块建成,共用石块1000多块,每块石重达1吨,桥上装有精美的石雕栏杆,雄伟壮丽、灵巧精美.它以首创的敝肩拱结构形式、精美的建筑艺术和施工技巧等杰出成就,在中外桥梁史上令人瞩目,充分代表了我国古代劳动人民在桥梁建造方面的丰富经验和高度智慧.
赵州桥建于隋代,隋朝统一中国后,结束了长期以来南北分裂、兵戈相见的局面,促进了社会经济的发展.当时的赵县是南北交通必经之路,从这里北上可抵重镇涿郡（今河北涿州市）,南下可达京都洛阳,交通十分繁忙.可是这一交通要道却被城外的**河所阻断,影响了人们来往,每当洪水季节甚至不能通行,为此隋大业元年（公元6O5年）决定在**河上建设一座大型石桥以结束长期以来交通不便的状况.李春受命负责设计和大桥的施工.李春率领其他工匠一起来到这里,对**河及两岸地质等情况进行了实地考察,同时认真总结了前人的建桥经验,结合实际情况提出了独具匠心的设计方案,按照设计方案精心细致施工,很快就出色地完成了建桥任务.李春他们在设计和施工中创下许多技术成就,把我国古代建筑技术提高到一个全新的水平.
赵州桥的设计在我国桥梁技术史有以下创新：
（1）采用圆弧拱形式,改变了我国大石桥多为半圆形拱的传统,我国古代石桥拱形大多为半圆形,这种形式比较优美、完整,但也存在两方面的缺陷：一是交通不便,半圆形桥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.O2米,而拱高只有7.25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.
（2）采用敝肩.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敝肩拱,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.这种大拱加小拱的敝肩拱具有优异的技术性能,首先可以增加泄洪能力,减轻洪水季节由于水量增加而产生的洪水对桥的冲击力.古代**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,据计算四个小拱可增加过水面积16％左右,大大降低洪水对大桥的影响,提高大桥的安全性.其次敝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,敝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.
（3）单孔.我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.这是我国桥梁史上的空前创举.
赵州桥不仅设计独特,而且建造技术也非常出色,有许多创造性.
（1）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**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涮的粗砂层,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,自建桥到现在,桥基仅下沉了5厘米,说明这里的地层非常适合于建桥.
（2）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.O3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.
（3）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.l）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.
（4）赵州桥的桥台独具特色.桥台是整座大桥的基础,必须能承受大桥主拱圈（桥身主体）轴而向力分解而成的巨大水平推力和垂直压力.赵州桥的桥台具有下述特点：l）低拱脚：拱脚在河床下仅半米左右；2）浅桥基：桥基底面在拱脚下1．7米左右；3）短桥台：由上至下,用逐渐略有加厚的石条砌成5米长、6．7米宽、9．6米高的桥台.这是一个既经济又简单实用的桥台.为了保障桥台的可靠性,李春采取了许多相应的固基措施.为了减少桥台的垂直位移（即由大桥主体的垂直压力造成的下沉）,李春采取了在桥台边打入许多木桩的措施,以此来加强桥台的基础；这种方法在今天的厂房、桥梁的建造上也经常采用.为了减少桥台的水平移动（即由大桥主体的水平推力造成的桥台后移）,李春采用了延伸桥台后座的办法,以抵消水平推力的作用.为了保护桥台和桥基,李春还在沿河一侧设置了一道金刚墙,一方面可以防止水流的冲蚀作用,另一方面金刚墙和桥基、桥台连成一体,增加了桥台的稳定性.由以上措施保证了大桥具有坚固的桥台,提高了大桥的坚实程度.
赵州桥的敝肩圆弧拱形式是我国劳动人民的一大创造,西方在14世纪才出现敝肩圆弧石拱桥,已经比我国晚了600多年.英国著名中国科学技术史专家李约瑟博士在其巨著《中国科学技术史》中曾经列举了26项从1世纪到18世纪先后由我国传到欧洲和其他地区的科学技术成果,其中的第18项就是弧形拱桥. 赵州桥建成后成为中国北南交通的要冲,有“坦途箭直千人过,驿使驰驱万国通”的美誉.舟船在桥下航行,人马车辆从桥上驶过,大大方便了交通运输和人民生活,为**河两岸人员来往提供了便利条件.
这座大桥自建成至今已有130O多年,这期间经历了8次以上地震的影响,8次以上战争的考验；承受了无数次人畜车辆的重压,饱经无数次风刀霜剑、冰雪雨水的冲蚀,却雄姿不减当年,仍巍然屹立在**河上.
解放以后,赵州桥被列为全国重点文物保护单位,有关部门对这一古代大桥进行了彻底维修,以保持其辉煌的历史地位.赵州桥已成为中国人民聪明智慧的象征和进行爱国主又、历史主又教育的场所. 赵州桥的建成在我国桥梁史上具有重要影晌,它的大跨度、圆弧拱、敝肩形式力以后的桥梁建设开创了新的天地.隋代以后,出现了杵多与赵州析相类似的大型拱桥,已经发现的就有十几座,如山西崞县的普济桥、晋城的景德桥、河北赵县的永通桥、济美桥等.赳州桥已经成为我国桥梁建设的典范.
然而象赵州桥这样突出的技术成就和象李春这样杰出的桥梁专家,在封建社会中并不为封建统治者所重视,甚至在史书中也没有留下多少痕迹,我们除了知道隋朝工匠李春设计建造了这座举世闻名的大桥外,其他却一无所知,不能不说是一个很大的遗憾.但是即使如此我们仍然坚信：李春作为一代桥梁专家和赵州桥作为一座历史名桥将永载祖国史册,为后人所牢记.