坚固是这样炼成的

百科   2024-03-20 16:51   北京  

坚固是这样炼成的

我们爱科学


在我国河北省赵县的河上

有一座名声在外的拱桥——赵州桥

它又称安济桥、大石桥

在千年岁月中

这座桥经历了无数磨难

却始终屹立不倒

究竟是什么力量

在保护着这座古老的桥梁呢?


一、

历经沧桑的“老者”

赵州桥长50.82米,高7.23米,两端宽9.6米,中间略窄,宽9米。它建于隋朝,由匠人李春监造,距今已有1400多年的历史。在赵州桥上还发生过许多有趣的事,比如赵州桥上有一个很明显的驴蹄印,多半是在建筑过程中,有只驴趁着施工还没完成时留下的。不过,随着时间的流逝,这个驴蹄印被后人传为是八仙之一张果老所骑的仙驴留下的。有着美好的传说,赵州桥也成了被神仙祝福的仙桥。

的确,赵州桥的“运气”很好。在1400多年里,它经历了10次水灾、8次战乱和多次地震,特别是大大小小的地震对它直接产生影响的就有6次,它却安然无恙。1966年3月河北宁晋发生了7.2级地震,震中距赵州桥不足40千米,赵州桥却没有一丝一毫的破坏。

试想,如果赵州桥是一座“体弱多病”的石桥,哪能经受得起这些大小灾难啊!正是一副结实的“身体”才让它扛过一次又一次的考验。这其中跟赵州桥科学的结构设计密不可分。



二、

关于赵州桥

【地基牢固】

俗话说,基础不牢,地动山摇。对于一座桥来说,桥台(位于桥梁两端、支撑桥梁上部结构并和路堤相衔接的部分)的构造对于整座桥的稳固性十分重要。

原本人们认为赵州桥之所以这么坚固,是因为桥台后面有巨大石柱支撑。但结果却出乎意料,赵州桥的基础浅、桥台短,由此看来,应该是其他因素让赵州桥这么稳固的。

原来,赵州桥稳固的秘密在于选址。赵州桥所在区域的地形平坦,土质密实稳定,有良好的天然地基。同时,赵州桥的位置避开了地下断层,让赵州桥不容易受到地震的影响。

【设计巧妙】

我国传统拱桥为半圆形拱,拱高与跨度的比例为1∶2。赵州桥横跨的洨河足有37米宽,所以设计者改变了拱高与跨度的比例,大大降低了桥面高度,节省了建筑材料。

在桥梁工程中,把桥梁的主拱和桥面之间的三角地带叫作桥肩,因为这个位置就像人的两个肩膀一样。在赵州桥之前,石桥的桥肩都是实心的,而赵州桥两侧的桥肩上各开了两个小拱,形成了敞肩拱。

【内部紧凑】

拱券是桥梁上筑成弧形的部分,是桥身的主要承重构件。站在赵州桥的主拱下方,抬头往上看,会发现一道一道的拱券就像人的手指并在一起,纵向延伸,组成了赵州桥的桥身。这种砌筑方法的好处是每道拱券各自独立,如果有一道发生损坏,可以单独维修。但也存在一些问题,例如横向的稳固程度较差,容易被横向的风吹倒。

为解决这个问题,赵州桥在设计上采用了一系列好办法:首先,每一道拱券下宽上窄,使每个拱券向里倾斜,相互挤靠,增强其横向联系。其次,在主券上设置了5个铁拉杆,在两侧外券相邻拱石之间都穿有起连接作用的腰铁。这一系列措施起到了黏合作用,使整个桥体结构浑然一体,稳定牢固。




三、

让我们一起看看

赵州桥的设计细节

1.赵州桥地面下的埋置深度只有2到2.5米,桥台是由5层石条砌筑而成的,下层较上层稍厚,总高1.58米。

2.赵州桥所在区域的地形平坦,土质密实稳定,有良好的天然地基。

3.赵州桥圆弧拱的拱高仅为7.25米,拱高与跨度形成1∶5的比例,大大降低了桥面高度,节省了建筑材料。

4.敞肩拱可以在洪水季节让水流更容易通过,减轻洪水对桥面的冲击。

5.赵州桥桥身每道拱券有1.03米厚,长度从70厘米到107厘米不等,呈纵向砌筑排列。

6.5个铁拉杆,穿过28道拱券,增强横向的稳固程度。

7.起连接作用的腰铁好像把拱石锁起来一样。


正是由于良好的地基

创造性的桥体设计

紧密的内部结构

赵州桥才能够屹立千年不倒

当然

除了坚固的构造

赵州桥还有美丽的外表

远远看去

这道美丽的弧线

似新月、似玉环

似长虹、似苍龙……

“水从碧玉环中过

人在苍龙背上行”

历代文人墨客为其吟咏

细细观赏,桥上栏板

望柱雕有饕餮、莲花、荷叶

等多种图案

构思巧妙,美不胜收

这座坚固美观的石桥

凝结着我国古人的智慧与汗水

至今给我们很多启迪



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