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赵州桥的结构特点

时间:2010-12-29    来源: 武大巨成企业报    编辑: 周丹


  赵州桥又名安济桥,建于隋大业(公元605-618)年间,是著名匠师李春建造。桥长64.40米,跨径37.02米,弧矢7.05m,弧半径27.7m。两小拱的半径分别为2.3m和1.5m,跨度分别为3.81m和2.85m。小拱厚度为0.66m,大拱厚度为1.32m。是当今世界上跨径最大、建造最早的单孔敞肩型石拱桥。因桥两端肩部各有二个小孔,不是实的,故称敞肩型,这是世界造桥史的一个创造(没有小拱的称为满肩或实肩型)。
 
     赵州桥距今已1400年,经历了10次水灾,8次战乱和多次地震,特别是1966年邢台发生的7.6级地震,距赵州桥仅有40多公里,赵州桥都未被破坏,著名桥梁专家茅以升说,先不管桥的内部结构,仅就它能够存在1300多年就说明了一切。据记载,赵州桥自建成至今共修缮8次。古时缺少计算工具,计算理论也很欠缺,而且中国上下五千年肯定不乏像李春这样的能工巧匠,可唯独赵州桥能屹立千年而不倒,在工程和美学上都堪称是古桥之中的魁首。这里面不能排除历史的巧合的因素。但更重要的,还是有赖于古代匠师的定性分析能力,和工程经验。
    

1. 伏拱敞肩
赵州桥首次在主拱的两肩上各建两个小拱——称伏拱。挖去部分填肩材料,称敞肩。敞肩有几大益处。
第一,减轻了桥身自重,节省材料,也减轻了桥身对桥台的垂直压力和水平推力。使桥身变轻巧,下部结构变简单。
第二,敞肩的四个小拱在洪灾时能起到很好的泄洪作用,据桥梁专家推算,大约可增加过水面积16.5%。
第三,通过敞肩调整荷载分布,使恒载压力线和大拱的轴线极为接近。拱的构造经济合理。

2. 坦拱
赵州桥采用了现代桥梁学上的所谓坦拱,桥身跨度大而弧形平。这样便于车马通过,也兼顾了航运。但拱平会使拱对桥台的水平推力变大,对桥台和地基的要求较高。李春一方面采用敞肩减轻桥自重,另一方面采用纵向并列砌筑的施工方法,使每到拱券自成一体,如果一道拱券损坏不会影响全桥。

3. 采用天然地基上的浅基础
按照常理推断,赵州桥的坦拱形式,对桥台和地基的要求较高。许多人猜测赵州桥的桥台肯定会采用长后座型式的基础,还可能有桩基。然而,桥梁专家们在1979年5月对赵州桥进行人工坑探后发现,赵州桥的桥台是厚度仅1.549米的既浅又小的普通矩形,桥台直接安放在轻亚粘土与亚粘土组成的第四纪冲积层上,这种天然地基土质均匀稳定,完全能承受大桥的荷载。这充分体现了以李春为代表的中国古代匠师的全局设计思想。



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