李春设计建造赵州桥的故事是怎样的?
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发布时间：2022-04-23 09:52
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时间：2023-10-10 06:14
隋代统一我国后，结束了长期以来南北*、兵戈相见的局面，大大促进了当时当时社会经济、文化等各方面的发展。
在当时，河北的赵县是南北交通的必经之地，从这里北上可到达重镇涿郡，南下可抵达京都洛阳，因此，这里的交通十分繁忙。
但是，赵县这一交通要道在当时却被城外的河流所阻断，严重影响了人们的交通往来，而且每当洪水季节甚至不能通行。
鉴于这种情况， 605年，当地官府决定在洨河上建造一座大型石桥，以结束长期以来交通不便的状况。于是，官府就选派造桥匠师李春负责大桥设计和施工的主要工匠，在洨河建造大桥。
李春就地取材，选用附近州县生产的质地坚硬的青灰色砂石作为建桥石料。
在石拱砌置方法上，李春均采用了纵向的砌置方法，就是整个大桥是由28道各自独立的拱券沿宽度方向并列组合而成。拱厚皆为1.03米，每券各自独立、单独操作，相当灵活。
每券砌完全合龙后就成了一道独立拼券，砌完一道拱券，移动承担重量的“鹰架”，再砌另一道相邻拱。
这种砌法有很多优点，它既可以节省制作“鹰架”所用的木材，便于移动，同时又利于桥的维修，一道拱券的石块损坏了，只要嵌入新石，进行局部修整就行了，而不必对整个桥进行调整。
李春还根据自己多年丰富的实践经验，经过严格周密地勘查和比较，他选择了洨河两岸较为平直的地方建桥。
这里的地层是由河水冲积而成，地层表面是久经水流冲刷的粗砂层，以下是细石、粗石、细砂和黏土层。
根据后来测算，这里的地层每平方米能够承受45吨至66吨的压力，而赵州桥对地面的压力为每平方米50顿至60吨，能够满足大桥的要求。李春选定桥址后，便在上面开始建造地基和桥台。
桥台是整座大桥的基础，必须能承受大桥主拱圈轴向力分解而成的巨大水平推力和垂直压力。
李春在建造大桥时采取了低拱脚，拱脚在河床下仅半米左右。还采用了浅桥基，桥基底面在拱脚下1.7米左右。还建造了短桥台，由上至下，用逐渐略有加厚的石条砌成5米长，6.7米宽，9.6米高的桥台。
这是一个既经济又简单实用的桥台。为了保障桥台的可靠性，李春采取了许多相应的固基措施。
为了减少桥台的垂直位移，就是由大桥主体的垂直压力造成的下沉，他采取了在桥台边打入许多木桩的措施，以此来加强桥台的基础。这种方法在后来的厂房、桥梁的建造上还经常采用。
为了减少桥台的水平移动，就是由大桥主体的水平推力造成的桥台后移，李春采用了延伸桥台后座的办法，以抵消水平推力的作用。
为了保护桥台和桥基，李春还在沿河一侧设置了一道金刚墙，一方面可以防止水流的冲蚀作用；另一方面金刚墙和桥基、桥台连成一体，增加了桥台的稳定性。这些措施保证了大桥具有坚固的桥台，提高了大桥的坚实程度。李春及其他工匠在设计和施工的过程中，提出了许多技术上的创
新方案，他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了。李春采用圆弧拱形式，改变了我国大石桥多为半圆形拱的传统。我国古代习惯上把弧形的桥洞、门洞之类的建筑叫做“券”。
一般石桥的券，大都是半圆形。但在洨河上建桥跨度很大，从这一头至那一头有37.04米。如果把券修成半圆形，那桥洞就要高18.52米。这样车马行人过桥，就好比越过一座小山，非常费劲。
还有就是施工不利，半圆形拱石砌石用的脚手架就会很高，增加施工的危险性。李春设计大桥的券是小于半圆的一段弧，这既减低了桥的高度，减少了修桥的石料与人工，又使桥体非常美观，很像天上的长虹。
李春把桥的主孔设计成净跨度为37.02米，而拱高只有7.25米，拱高和跨度之比为1比5左右。这样就实现了低桥面和大跨度的双重目的，桥面过渡非常的平稳，车辆行人也非常方便，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。
李春还采用了敞肩的方式进行设计，这是李春对拱肩进行的重大改进。他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。
李春所设计的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，减轻洪水季节由于水量增加而产生的洪水对桥的冲击力。古代河流往往每逢汛期，水势较大，对桥的泄洪能力就是个考验。
李春设计4个小拱就可以分担部分洪流，后来根据计算4个小拱可增加过水面积16％左右，大大降低了洪水对大桥的影响，提高了大桥的安全性。
其次，李春采取敞肩拱比实肩拱可节省大量土石材料，能够减轻桥身的自重。后来根据计算，4个小拱可以节省石料26立方米，并能减轻自身重量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。
第三是增加造型的优美。4个小拱均衡对称，大拱与小拱构成了一幅完整的图画，显得更加轻巧秀丽，体现了建筑和艺术的完整统一。
第四是符合结构力学理论，敞肩拱式结构在承载时使桥梁处于有利状况，可减少主拱圈的变形，从而提高了桥梁的承载力和稳定性。
在我国古代，传统建筑方法是，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。
但是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，这可是我国桥梁史上的空前创举。
为了加强各道拱券间的横向联系，使28道拱组成一个有机整体，连接紧密牢固，李春采取了一系列技术措施。他采用了每一拱券下宽上窄、略有“收分”的方法，使每个拱券向里倾斜，相互挤靠，增强其横向联系，以防止拱石向外倾倒。
在桥的宽度上，他采用了少量“收分”的办法，就是从桥的两端到桥顶逐渐收缩宽度，从最宽9.6米收缩至9米，以加强大桥的稳定性。
李春还在主券上均匀沿桥宽方向设置了5个铁拉杆，穿过28道拱券，每个拉杆的两端有半圆形杆头露在石外，以夹住28道拱券，增强其横向联系，并在4个小拱上也各有一根铁拉杆起同样作用。
李春在靠外侧的几道拱石上和两端小拱上盖上护拱石一层，以保护拱石。在护拱石的两侧设计有勾石6块，勾住主拱石使其连接牢固。为了使相邻拱石贴合在一起，在两侧外券相邻拱石之间都穿有起连接作用的“腰铁”，各道券之间的相邻石块也都在拱背穿有“腰铁”，把拱石连起来。而且每块拱石的侧面都凿有细密斜纹，以增大摩擦力，加强各券横向联系。这些措施的采取，使整个大桥连成一个紧密整体，增强了整个大桥的稳定性和可靠性。
赵州的洨河上修建起了一座石桥，于是当地的老百姓就叫它“大石桥”。石桥位于赵县的城南，飞跨在皎河之上，因赵县古称“赵州”，所以人们又叫它“赵州桥”。有史记载:
赵郡皎河石桥，匠李春工迹也，制造奇特，人不知其所以为。意思是赵州桥制造奇特，人们都不知道它是怎样建成的！隋末越王杨侗在皇泰初年，就是618年，他总结赵州桥的营造经验时，他称赞李春为“圣人”。
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