赵州桥(Zhaozhou Bridge),始建于隋开皇十五年至隋大业元年(公元595年—605年),又称安济桥,俗称大石桥,是中国河北省石家庄市赵县境内一座跨洨河的石拱桥,由隋朝匠师李春建造,是世界上现存年代最久远、跨度最大、保存最完整的单孔坦弧敞肩石拱桥。
桥梁设计
桥梁结构
安济桥桥身为单拱,由二十八道独立石拱纵向构成,两侧各建两个敞肩栱,是一座巨型单孔坦孤敞肩石拱桥,主拱由28道拱卷纵向并列砌筑,桥长64.4米,净跨37.02米,桥身座落在天然地基上。
设计理念
单孔技艺
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。
拱形技艺
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。古代洨河每逢汛期,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260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。
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,可增加过水面积16%;桥梁重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、宣泄洪水以及增强美观;桥面栏槛望柱,雕刻有细致的龙兽;路面平缓,按“中间行车马、两旁走行人”的理念设计。
赵州桥采用敞肩拱设计,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,提高桥梁的承载力和稳定性。
赵州桥的特点如下:
1、赵州桥的主要特点主要有四个,概括来说就是坚固、美观、宏伟以及节省材料。
2、赵州桥为了保持它的坚固性,建造者林春采取了一系列的措施使得桥的各个拱都牢固的联系在一起,并在把每个拱都建成了下宽上窄的样子,这样可以防止它倾倒。
3、赵州桥的建造十分美观,它的结构很均匀,与周围的景色相互融合,非常协调,桥上面的一些雕刻装饰也都非常的美观并且古朴。
4、赵州桥的奇特之处在于它只有一个37、4米的大拱,在那个时候这个拱是全球最长的石拱。这个大拱是由28个拱圈组合而成的,形成了一个弧形的桥洞,就如同一张巨大的弓,显得十分宏伟。
赵州桥的最基本特点是其
低拱脚、浅基础、短桥台,充分利用了基底的承载力,避免显著的沉陷,赵州桥以矢跨较小的圆弧石拱代替习惯使用的半圆形拱,矢高为7.23米,净跨为37.35米,矢跨比例只有约五分之一,这使得桥高降低,道路平坦,便于通行。
桥的大拱上开有四个小拱,既增加桥梁过水面积,减少了河流洪水对桥体的冲击力,又节省石料,减轻了桥身重量。大拱由28道拱圈拼成,就像这么多同样形状的弓合龙在一起,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。
赵州桥在河北赵县,横跨洨河之上。赵县古称赵州,此桥名安济桥,又称赵州桥,是隋代石匠李春所造。桥为单孔,是我国现存最古老最大的单孔弧券桥。全桥长50.82米,宽9.6米,由28道独立石拱纵向并列砌筑。