趙州橋坐落在河北省南部的洨河上，洨河流經(jīng)趙縣。建于隋代(公元581-618年)大業(yè)年間(公元605-618年)，由著名匠師李春設(shè)計(jì)和建造，距今已有1400年的歷史，是當(dāng)今世界上現(xiàn)存最早、保存最完善的古代敞肩石拱橋。趙州橋1961年被國(guó)務(wù)院列為第一批全國(guó)重點(diǎn)文物保護(hù)單位。1991年，美國(guó)土木工程師學(xué)會(huì)將安濟(jì)橋選定為第12個(gè)“國(guó)際歷史土木工程的里程碑”，并在橋北端東側(cè)建造了“國(guó)際歷史土木工程古跡”銅牌紀(jì)念碑。

趙州橋，又名安濟(jì)橋(宋哲宗賜名,意為"安渡濟(jì)民")，位于河北趙縣洨河上，它是世界上現(xiàn)存最早、保存最好的巨大石拱橋。被譽(yù)為“華北四寶之一”。建于隋大業(yè)(公元605-618)年間。橋長(zhǎng)64.40米，跨徑37.02米，券高7.23米，是當(dāng)今世界上跨徑最大、建造最早的單孔敞肩型石拱橋。因橋兩端肩部各有二個(gè)小孔，不是實(shí)的，故稱敞肩型，這是世界造橋史的一個(gè)創(chuàng)造(沒(méi)有小拱的稱為滿肩或?qū)嵓缧?。橋上有很多的東西，類型眾多，豐富多彩。

趙州橋建成已距今1400年，經(jīng)歷了10次水災(zāi)，8次戰(zhàn)亂和多次地震，特別是1966年邢臺(tái)發(fā)生的7.6級(jí)地震，邢臺(tái)距這里有40多公里，這里也有四點(diǎn)幾級(jí)地震，趙州橋都沒(méi)有被破壞，著名橋梁專家茅以升說(shuō)，先不管橋的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，僅就它能夠存在1300多年就說(shuō)明了一切。1963年的水災(zāi)大水淹到橋拱的龍嘴處，據(jù)當(dāng)?shù)氐睦先苏f(shuō)，站在橋上都能感覺(jué)橋身很大的晃動(dòng)。據(jù)記載，趙州橋自建成至今共修繕9次。 在主拱券的上邊兩端又各加設(shè)了二個(gè)小拱，一是可節(jié)省材料，二是減少橋身自重(減少自重15％)，而且能增加橋下河水的泄流量。

1979年5月，由中國(guó)科學(xué)院自然史組等四個(gè)單位組成聯(lián)合調(diào)查組，對(duì)趙州橋的橋基進(jìn)行了調(diào)查，自重為2800噸的趙州橋，而它的根基只是有五層石條砌成高1.55米的橋臺(tái)，直接建在自然砂石上。 這么淺的橋基簡(jiǎn)直令人難以置信，梁思成先生1933年考察時(shí)還認(rèn)為這只是防水流沖刷而用的金剛墻，而不是承納橋券全部荷載的基礎(chǔ)。他在報(bào)告中寫(xiě)道： “為要實(shí)測(cè)券基，我們?cè)诒泵嫒_下發(fā)掘，但在現(xiàn)在河床下約70-80厘米，即發(fā)現(xiàn)承在券下平置的石壁。石共五層，共高1.58米，每層較上—層稍 * ，下面并無(wú)堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，分明只是防水流沖刷而用的金剛墻，而非承納橋券全部荷載的基礎(chǔ)。因再下30-40厘米便即見(jiàn)水，所以除非大規(guī)模的發(fā)掘，實(shí)無(wú)法進(jìn)達(dá)我們據(jù)學(xué)理推測(cè)的大座橋基的位置?！?為了保護(hù)趙州橋，上世紀(jì)末在趙州橋東100米處新建的橋梁，其結(jié)構(gòu)還是沿襲趙州橋，只是主拱上的小拱數(shù)量增加到一邊5個(gè),橋上有車輪印，膝蓋印。

趙州橋，又名安濟(jì)橋,坐落在石家莊東南45公里趙縣城南蟤河之上,因橋體全部用石料建成,當(dāng)?shù)厮追Q大石橋。建于隋代開(kāi)皇至大業(yè)年間(595年～605年),由匠師李春建造。趙州橋結(jié)構(gòu)新奇,造型美觀,古人說(shuō)它"制造奇特,人不知其所以為"。橋全長(zhǎng)64.4米,寬9.6米,跨度37.02米,是一座由28道相對(duì)獨(dú)立的拱券組成的單孔弧形大橋。趙州橋最大的科學(xué)貢獻(xiàn)就是它"敞肩拱"的創(chuàng)舉。在大拱兩肩,砌了四個(gè)并列小孔,既增大流水通道,減輕橋身重量,節(jié)省石料,又增強(qiáng)了橋身穩(wěn)定性。這就有力地保證了趙州橋在1400年的歷史中,經(jīng)受住了多次洪水沖擊,8次大地震搖撼,以及車輛重壓,仍挺立在蟤河之上。

趙州橋只用單孔石拱跨越?jīng)┖樱捎跊](méi)有橋墩，既增加了排水功能，又方便舟船往來(lái)，石拱的跨度為37.7米，連南北橋堍(橋兩頭靠 * 地處)，總共長(zhǎng)50.82米。采取這樣巨型跨度，在當(dāng)時(shí)是一個(gè)空前的創(chuàng)舉。石拱跨度很大，但拱矢(石拱兩腳連線至拱頂?shù)母叨?只有7.23米。拱矢和跨度的比例大約是1比5?？梢?jiàn)橋高比拱弧的半徑要小得多，整個(gè)橋身只是圓弧的一段。這樣的拱，叫做“坦拱”。坦拱降低了橋的坡度，方便往來(lái)的車馬行人。而更為高超絕倫的是，在大石拱的兩肩上各砌兩個(gè)小石拱，從而改變了過(guò)去大拱圈上用沙石料填充的傳統(tǒng)建筑型式，創(chuàng)造出世界上第一個(gè)“敞肩拱”，的新式橋型。這是一個(gè)了不起的科學(xué)發(fā)明，其優(yōu)越性在于：

第一、減輕橋體的重量，節(jié)省填腹的材料。經(jīng)計(jì)算，四個(gè)小石拱留下的空洞，可以減少填料180立方米，合700多噸。這不但省工省料，還減輕橋身凈重的15.3％，從而降低了石橋?qū)砂兜鼗膲毫?，相?yīng)增加了橋梁的安全系數(shù)11.4％，延長(zhǎng)了橋梁使用的期限。另外，充分利用小拱對(duì)大拱所產(chǎn)生的“被動(dòng)壓力”，從而大大增強(qiáng)了橋梁的穩(wěn)定性。

第二、四個(gè)小拱留下的四個(gè)空洞，增加排水面積16.5％，在洪汛季節(jié)。橋下過(guò)水面積增大、減輕了洪水對(duì)橋身的沖擊。

第三、大拱之上加兩對(duì)小拱，均衡、對(duì)稱，給人一種輕盈的美感。這個(gè)精巧的造型，使得趙州橋更加壯麗多姿。

再其次，趙州橋的施工方案極為科學(xué)巧妙。砌筑拱洞有兩種砌筑法，一是橫向聯(lián)式砌筑法，另一是縱向并列式砌筑法。橫向聯(lián)式砌筑的拱洞是一個(gè)整體，比較結(jié)實(shí)，但這種砌筑法要搭大木架，而且必須整個(gè)拱洞竣工才能拆除本架，施工期較長(zhǎng)?？v向并列砌筑法是把整個(gè)大橋沿寬度方向用28道獨(dú)立拱券并列組合起來(lái)。每道拱券單獨(dú)砌筑，合龍后自成一體。這樣砌完一道拱后，移動(dòng)承受拱券重量的木架，再砌相鄰的一道拱，一道一道地砌筑。這種砌筑法優(yōu)點(diǎn)是，既節(jié)省搭木架的材料，又便于移動(dòng)木架分別施工，并且以后容易維修。因?yàn)槊康拦叭寄塥?dú)立承受重壓，28個(gè)拱券拼成一個(gè)大拱券，如果某一道拱券損壞了，可以部分施工維修，不影響整個(gè)橋身安全。但是，縱向并列砌筑法，并列的拱券之間缺乏聯(lián)系，整體結(jié)構(gòu)并不結(jié)實(shí)。李春建造趙州橋的時(shí)候，所以大膽采用縱向并列砌筑法是由于他充分考慮到?jīng)┖铀那闆r和施工進(jìn)度的矛盾。在當(dāng)時(shí)的生產(chǎn)水平條件下，建造這座大石橋不可能短期竣工。而洨河冬枯夏漲，如果采取橫向聯(lián)式砌筑法，工程進(jìn)行到一半，遇上洪水，木架和已砌成的部分就要被沖毀，可是采取縱向并列砌筑法即使遇上洪水，也不會(huì)太受影響，李春為了克服縱向并聯(lián)砌筑法整體結(jié)為不結(jié)實(shí)的缺點(diǎn)，先用9條兩端帶帽頭的鐵梁橫貫拱背，串連住28道拱券，加強(qiáng)橫向聯(lián)系，再對(duì)兩塊毗鄰的拱石，用雙銀錠形的腰鐵卡住，然后在橋的兩側(cè)各有長(zhǎng)1.8米，外頭向下延伸五厘米的鉤石六塊，勾住主拱券，拱券外還有護(hù)拱石，這樣，整個(gè)橋身結(jié)合在一起。另外，利用拱腳比拱頂寬0.6米的少量“收分”來(lái)防止拱券傾斜。經(jīng)過(guò)1350多年的考驗(yàn)，證明這種施工方案是極其科學(xué)，極有成效的。

【設(shè)計(jì)創(chuàng)新】

(1)采用圓弧拱形式，改變了我國(guó)大石橋多為半圓形拱的傳統(tǒng)。我國(guó)古代石橋拱形大多為半圓形，這種形式比較優(yōu)美、完整，但也存在兩方面的缺陷：一是交通不便，半圓形橋拱用于跨度比較小的橋梁比較合適，而大跨度的橋梁選用半圓形拱，就會(huì)使拱頂很高，造成橋高坡陡、車馬行人過(guò)橋非常不便。二是施工不利，半圓形拱石砌石用的腳手架就會(huì)很高，增加施工的危險(xiǎn)性。為此，李春和工匠們一起創(chuàng)造性地采用了圓弧拱形式，使石拱高度大大降低。趙州橋的主孔凈跨度為37.O2米，而拱高只有7.25米，拱高和跨度之比為1:5左右，這樣就實(shí)現(xiàn)了低橋面和大跨度的雙重目的，橋面過(guò)渡平穩(wěn)，車輛行人非常方便，而且還具有用料省、施工方便等優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)然圓弧形拱對(duì)兩端橋基的推力相應(yīng)增大，需要對(duì)橋基的施工提出更高的要求。

(2)采用敝肩。這是李春對(duì)拱肩進(jìn)行的重大改進(jìn)，把以往橋梁建筑中采用的實(shí)肩拱改為敝肩拱，即在大拱兩端各設(shè)兩個(gè)小拱，靠近大拱腳的小拱凈跨為3.8米，另一拱的凈跨為2.8米。這種大拱加小拱的敝肩拱具有優(yōu)異的技術(shù)性能，首先可以增加泄洪能力，減輕洪水季節(jié)由于水量增加而產(chǎn)生的洪水對(duì)橋的沖擊力。古代佼河每逢汛期，水勢(shì)較大，對(duì)橋的泄洪能力是個(gè)考驗(yàn)，四個(gè)小拱就可以分擔(dān)部分洪流，據(jù)計(jì)算四個(gè)小拱可增加過(guò)水面積16％左右，大大降低洪水對(duì)大橋的影響，提高大橋的安全性。其次敝肩拱比實(shí)肩拱可節(jié)省大量土石材料，減輕橋身的自重，據(jù)計(jì)算四個(gè)小拱可以節(jié)省石料26立方米，減輕自身重量700噸，從而減少橋身對(duì)橋臺(tái)和橋基的垂直壓力和水平推力，增加橋梁的穩(wěn)固。第三增加了造型的優(yōu)美，四個(gè)小拱均衡對(duì)稱，大拱與小拱構(gòu)成一幅完整的圖畫(huà)，顯得更加輕巧秀麗，體現(xiàn)建筑和藝術(shù)的完整統(tǒng)一。第四符合結(jié)構(gòu)力學(xué)理論，敝肩拱式結(jié)構(gòu)在承載時(shí)使橋梁處于有利的狀況，可減少主拱圈的變形，提高了橋梁的承載力和穩(wěn)定性。

(3)單孔。我國(guó)古代的傳統(tǒng)建筑方法，一般比較長(zhǎng)的橋梁往往采用多孔形式，這樣每孔的跨度小、坡度平緩，便于修建。但是多孔橋也有缺點(diǎn)，如橋墩多，既不利于舟船航行，也妨礙洪水宣泄;橋墩長(zhǎng)期受水流沖擊、侵蝕，天長(zhǎng)日久容易塌毀。因此，李春在設(shè)計(jì)大橋的時(shí)候，采取了單孔長(zhǎng)跨的形式，河心不立橋墩，使石拱跨徑長(zhǎng)達(dá)37米之多。這是我國(guó)橋梁史上的空前創(chuàng)舉。

【建造技術(shù)創(chuàng)造性】

(1)橋址選擇比較合理，使橋基穩(wěn)固牢靠。 李春根據(jù)自己多年豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)過(guò)嚴(yán)格周密勘查、比較，選擇了佼河兩岸較為平直的地方建橋，這里的地層是由河水沖積而成，地層表面是久經(jīng)水流沖涮的粗砂層，以下是細(xì)石、粗石、細(xì)砂和粘土層。根據(jù)現(xiàn)代測(cè)算，這里的地層每平方厘米能夠承受4.5到6.6公斤的壓力，而趙州橋?qū)Φ孛娴膲毫槊科椒嚼迕?——6公斤，能夠滿足大橋的要求。選定橋址后在上面建造地基和橋臺(tái)，自建橋到現(xiàn)在，橋基僅下沉了5厘米，說(shuō)明這里的地層非常適合于建橋。

(2)趙州橋的砌置方法新穎、施工修理方便。 李春就地取材，選用附近州縣生產(chǎn)的質(zhì)地堅(jiān)硬的青灰色砂石作為建橋石料，在石拱砌置方法上，均采用了縱向(順橋方向)砌置方法，就是整個(gè)大橋是由28道各自獨(dú)立的拱券沿寬度方向并列組合而成，拱厚皆為1.O3米，每券各自獨(dú)立、單獨(dú)操作，相當(dāng)靈活，每券砌完全合攏后就成一道獨(dú)立拼券，砌完一道供券，移動(dòng)承擔(dān)重量的“鷹架”，再砌另一道相鄰拱。這種砌法有很多優(yōu)點(diǎn)，它既可以節(jié)省制作“鷹架”所用的木材，便于移動(dòng);同時(shí)又利于橋的維修，一道拱券的石塊損壞了，只要嵌入新石，進(jìn)行局部修整就行了，而不必對(duì)整個(gè)橋進(jìn)行調(diào)整。

(3)在保持大橋穩(wěn)定性方面采取了許多嚴(yán)密措施。 為了加強(qiáng)各道拱券間的橫向聯(lián)系，使28道拱組成一個(gè)有機(jī)整體，連接緊密牢固，李春采取了一系列技術(shù)措施。

l)每一拱券采用了下寬上窄、略有“收分”的方法，使每個(gè)拱券向里傾斜，相互擠靠，增強(qiáng)其橫向聯(lián)系，以防止拱石向外傾倒;在橋的寬度上也采用了少量“收分”的辦法，就是從橋的兩端到橋頂逐漸收縮寬度，從最寬9.6米收縮到9米，以加強(qiáng)大橋的穩(wěn)定性。

2)在主券上均勻沿橋?qū)挿较蛟O(shè)置了5個(gè)鐵拉桿，穿過(guò)28道拱券，每個(gè)拉桿的兩端有半圓形桿頭露在石外，以?shī)A住28道拱券，增強(qiáng)其橫向聯(lián)系。在4個(gè)小拱上也各有一根鐵拉桿起同樣作用。

3)在靠外側(cè)的幾道拱石上和兩端小拱上蓋有護(hù)拱石一層，以保護(hù)拱石;在護(hù)拱石的兩側(cè)設(shè)有勾石6塊，勾住主拱石使其連接牢固。

4)為了使相鄰拱石緊緊貼合在一起，在兩側(cè)外券相鄰拱石之間都穿有起連接作用的“腰鐵”，各道券之間的相鄰石塊也都在拱背穿有“腰鐵”，把拱石連鎖起來(lái)。而且每塊拱石的側(cè)面都鑿有細(xì)密斜紋，以增大摩擦力，加強(qiáng)各券橫向聯(lián)系。這些措施的采取使整個(gè)大橋連成一個(gè)緊密整體，增強(qiáng)了整個(gè)大橋的穩(wěn)定性和可靠性。

(4)趙州橋的橋 * 具特色。 橋臺(tái)是整座大橋的基礎(chǔ)，必須能承受大橋主拱圈(橋身主體)軸而向力分解而成的巨大水平推力和垂直壓力。趙州橋的橋臺(tái)具有下述特點(diǎn)：

l)低拱腳：拱腳在河床下僅半米左右;

2)淺橋基：橋基底面在拱腳下1.7米左右;

3)短橋臺(tái)：由上至下，用逐漸略有加厚的石條砌成5米長(zhǎng)、6.7米寬、9.6米高的橋臺(tái)。這是一個(gè)既經(jīng)濟(jì)又簡(jiǎn)單實(shí)用的橋臺(tái)。為了保障橋臺(tái)的可靠性，李春采取了許多相應(yīng)的固基措施。為了減少橋臺(tái)的垂直位移(即由大橋主體的垂直壓力造成的下沉)，李春采取了在橋臺(tái)邊打入許多木樁的措施，以此來(lái)加強(qiáng)橋臺(tái)的基礎(chǔ);這種方法在今天的廠房、橋梁的建造上也經(jīng)常采用。為了減少橋臺(tái)的水平移動(dòng)(即由大橋主體的水平推力造成的橋臺(tái)后移)，李春采用了延伸橋臺(tái)后座的辦法，以抵消水平推力的作用。為了保護(hù)橋臺(tái)和橋基，李春還在沿河一側(cè)設(shè)置了一道金剛墻，一方面可以防止水流的沖蝕作用，另一方面金剛墻和橋基、橋臺(tái)連成一體，增加了橋臺(tái)的穩(wěn)定性。由以上措施保證了大橋具有堅(jiān)固的橋臺(tái)，提高了大橋的堅(jiān)實(shí)程度。

【趙州橋三絕】

(1)“券”小于半圓。我國(guó)習(xí)慣上把弧形的橋洞、門洞之類的建筑叫做“券”。一般石橋的券，大都是半圓形。但趙州橋跨度很大，從這一頭到那一頭有37.04米。如果把券修成半圓形，那橋洞就要高18.52米。這樣車馬行人過(guò)橋，就好比越過(guò)一座小山，非常費(fèi)勁。趙州橋的券是小于半圓的一段弧，這既減低了橋的高度，減少了修橋的石料與人工，又使橋體非常美觀，很像天上的長(zhǎng)虹。

(2)“撞”空而不實(shí)。券的兩肩叫“撞”。一般石橋的撞都用石料砌實(shí)，但趙州橋的撞沒(méi)有砌實(shí)，而是在券的兩肩各砌一兩個(gè)弧形的小券。這樣橋體增加了四個(gè)小券，大約節(jié)省了一百八十立方米石料，使橋的重量減輕了大約500噸。而且，當(dāng)洨河漲水時(shí)，一部分水可以從小券往下流，既可以使水流暢通，又減少了洪水對(duì)橋的沖擊，保證了橋的安全。

(3)洞砌并列式。它用二十八道小券并列成9.6米寬的大券?？墒怯貌⒘惺狡觯鞯勒氖瘔K間沒(méi)有相互聯(lián)系，不如縱列式堅(jiān)固。為了彌補(bǔ)這個(gè)缺點(diǎn)，建造趙州橋時(shí)，在各道窄券的石塊之間加了鐵釘，使它們連成了整體。用并列式修造的窄券，即使壞了一個(gè)，也不會(huì)牽動(dòng)全局，修補(bǔ)起來(lái)容易，而且在修橋時(shí)也不影響橋上交通。

趙州橋的故事非常感人可是橋身上為什么會(huì)鑿上這些痕跡呢?據(jù)現(xiàn)代橋梁專家羅英先生按照工程原理推測(cè)，這些痕跡是行車指標(biāo)和工程指標(biāo)。由于趙州橋是采取縱向并列砌筑法修建的，兩邊如行重車，橋就容易損傷。橋面廠的驢蹄印都在東側(cè)1/3的位置。這就是說(shuō)，重載過(guò)橋如果太靠邊，石拱券容易變型外傾發(fā)生危險(xiǎn)，應(yīng)當(dāng)走中間。橋腹上的手掌印應(yīng)當(dāng)是一種工程指標(biāo)，表示萬(wàn)一橋發(fā)生裂痕，可在手掌印處暫時(shí)支撐，以免立刻坍圮，可以從容維修。

總之，趙州橋處處都體現(xiàn)著中國(guó)古代工匠們的聰明才智。象趙州橋這樣古老的大型敞肩石拱橋。在世界上相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間里是獨(dú)一無(wú)二的。在歐洲，公元14世紀(jì)時(shí)，法國(guó)泰克河上才出現(xiàn)類似的敝肩形的賽雷橋，比趙州橋晚了700多年，而且早在1809年這座橋就毀壞了。隋代著名石匠李春的重人貢獻(xiàn)在世界橋梁建筑史上永放光輝。

附：河北省衡水市安濟(jì)橋

安濟(jì)橋，橫跨滏陽(yáng)河兩岸，石砌七孔拱橋，橋長(zhǎng)116米，面寬7‘5米，橋兩側(cè)各有60個(gè)石柱，上雕石獅，石獅形象生動(dòng)，姿態(tài)各異，每尊石獅下還雕有1——2只小獅，獅下有蓮花座，通獅柱高1’62米、寬0‘32米，橋欄板浮雕卷云紋，欄板高0’84米、寬1‘55米、2’11米不等。橋墩分水口月臺(tái)用石塊堆砌，橋孔雕有水龍頭，整個(gè)建筑，渾然一體，即雄偉壯觀，又精巧玲瓏。

安濟(jì)橋建于清乾隆三十年(1765年)五月，乾隆皇帝賜名“安濟(jì)”，故名安濟(jì)橋。1937年發(fā)大水，被日寇炸毀中孔，1956年用木材銜接修復(fù)。1982年4月，由地區(qū)公路工程隊(duì)動(dòng)工，用鋼筋水泥修繕石橋中孔，水泥鋪面。 * 5月定為市級(jí)文物保護(hù)單位。