我国古代先民在古建筑上的辉煌成就,除了我们所熟知亭榭楼阁、宫殿、园林外,在桥梁建筑上的成果也是举世瞩目。
我国山川众多、江河纵横,是世界上著名的桥梁大国。千百年来,我国劳动人民创造了多种多样的桥梁形式,除索桥、浮桥、梁桥和拱桥四大基本类型之外,还有飞阁、栈道桥、纤道桥、渠道桥、廊桥、曲桥、十字桥等类型。无论是在建桥技术还是在建桥的数量上,我国古代都处于世界领先地位。其中,河北的赵州桥、泉州的洛阳桥、北京的卢沟桥和广东的广济桥并称为我国古代四大名桥。接下来让我们走近河北的赵州桥,领略建筑师才艺的同时,欣赏中国古桥的风采。
赵州桥,又称安济桥、大石桥,建于我国隋代;位于今河北省赵县城南五里处,横跨河南北两岸。全桥纯用石块建造,长50.82米,宽9.6米。它是我国也是世界上现存最完整的、最古老的、跨度最长的单孔敞肩圆弧拱桥。桥上装有精美的石雕栏杆,它雄伟壮丽,灵巧精美,寓意深刻,深富文化内涵。年3月赵州桥被国务院公布为全国第一批重点文物保护单位;年9月赵州桥被美国土木工程师学会认定为第十二处"国际土木工程里程碑"。
赵州桥的设计和建造者叫李春。李春是隋代著名的桥梁工匠师,河北邢台人。唐中书令张嘉贞著《石桥铬序》中记有:“赵郡洨河石桥,隋匠李春之迹也,制造奇特,人不知其所以为。”在小学的语文课本里,收录了我国著名桥梁学家茅以升先生为赵州桥写的一篇文章:“河北省赵县的洨河上,有一座世界闻名的石拱桥,叫安济桥,又叫赵州桥。它是隋朝的石匠李春设计和参加建造的,到现在已经有一千四百多年了……”李春建造的赵州桥存世多年,堪称中国建筑史上的奇迹之一。
赵州桥体积庞大,建造石桥首先需要采集大量巨型的石料。而且这些青石必须先按照统一的标准,加工成重约一吨、方正平直的长方体,才能作为造桥之用。由于赵州紧邻太行山,所以造桥的石料采用的都是太行山上的大青石。在没有起重机和吊车的条件下,工匠们是如何运送这些巨大的石块呢?有人猜测李春采用的是传统的滚木法,也有人说是冰运法。由于史书上并没有详细的记载,我们已无从考证。
洨河是一条夏涨冬枯的季节性河流,如果采取传统的横向联式砌筑法,工程进行到一半,遇上洪水,木架和已经砌成的部分就可能被冲毁。于是,李春先由一道拱券砌起,砌完之后,这道拱券便可以独立站稳,依次再砌下一道。整体看来,这二十八道拱券就如同我们合在一起的手指。这也就是纵向并列砌筑法。由于每道拱券都是独立的,一旦其中一道发生损坏,对其他拱券和桥身都没有直接影响,也便于单独维修。值得一提的是,李春又用九根带圆帽头的铁拉杆横穿拱背,再用双银锭形的腰铁嵌联在拱石之间。这么做解决了纵向并列砌筑法拱券横向联结能力较差的缺点,加强了各个拱券之间的连接,使整座桥更加牢固。
从设计上来说,赵州桥的设计有自己独特的建筑文化内涵。我国的古代建筑多采用笔直的中轴线与左右均齐的对称造型,给人以庄重的艺术感。从赵州桥的总体轮廓看,曲梁如波、弧形平坦的主拱线上,对称地轻伏着四个小拱,巨身凌空,线条明快,雄伟之中有秀逸,使人感到格外轻盈、匀称。
具体来说,不同于我国大多数石桥采用半圆形拱的设计形式,赵州桥采用了圆弧拱。采用这种形式的好处就是大大降低了石拱的高度,这样既降低了桥面的高度,又增加了桥身的跨度,使得桥面拥有一个平稳的过渡,方便车辆与行人的通行,而且还节省了建筑用料,便于施工。圆弧拱桥的拱高与跨距的比值越小,则拱形越扁。这种较扁的圆弧拱桥可以在不增加桥面高度的情况下增加桥的跨度,从而达到低桥面和大跨度的双重目的。
赵州桥设计的另一大创新点就是改以往常用的实肩拱为敞肩拱,也就是在大拱两旁分别增设两个小拱。赵州桥主拱是由28道各自独立的并列拱券组成的,拱厚皆为1.03米。每券各自独立,可以单独操作,比较灵活。但是这却成了建桥设计的重要技术难点。为此,李春采取了一系列的技术措施加强各券之间的横向联系。其一,每券都采用下宽上窄、略有收分的办法;其二,依靠桥身重量压住拱券;其三,两侧护拱石各设6块钩头石;其四,在主券上均匀地设有5根铁拉杆,拉杆两端有半圆形杆头露出石外,以增强其横向拉力;其五,在两侧外券相邻的每两石之间都穿有铁腰,各道券之间相邻的石块也都在拱背穿有铁腰。
赵州桥的建筑艺术成就不仅体现在主拱的修造上,同时也体现在敞肩即在主拱两端各有两个小拱的处理上。靠近拱脚的小拱净跨为3.8米,另一小拱的净跨为2.85米,两券都是65厘米厚。四个小拱也都采取各自独立的28道并列纵券,与主拱一样采取了护拱石等增强横向拉力的各种措施。敞肩拱形式符合结构力学理论,在建筑材料的使用上也更加节省,这不但能减轻桥身的重量,还能减小对桥基和桥台的作用力,大大提升了桥梁的稳定性。一大四小五个敞肩拱增加了桥体泄洪的能力,四个小拱分散了洪流的冲击力,提高了大桥的安全性,这在很大程度上延长了大桥的寿命。同时,敞肩比实肩更增加了造型的优美,主拱与小拱构成一幅完整的图画,使赵州桥显得更加轻巧、秀丽。多年来,赵州桥经受了无数次大地震的考验,被誉为"天下之雄胜"。
另外,赵州桥巧用了单孔结构。多孔结构是我国古代长桥建筑中比较常用的一种形式。其优点是散开的每个小孔都具有跨度小的特点。另外,孔数的增多也分散了长桥的跨度。但是孔数的增多同时也增加了桥墩的数量,容易阻碍河中舟船的通行和洪水的排泄。再者,桥墩一多,受到水流的冲击和腐蚀的可能性就大,日子一久就会有桥梁坍塌的危险。因此赵州桥在设计上采用单孔大跨度的结构,避免了这些问题。如此长的单孔跨度桥,在我国古代桥梁史上可谓空前的创举。
赵州桥在建筑史上占有极其重要的地位,对世界的桥梁工程建设产生了巨大而深远的影响。尤其是"敞肩拱"的运用,为世界桥梁史上之首创,古今中外莫不效仿。因此,赵州桥又被称为"天下第一桥"。
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