李春,是隋代造橋匠師。現(xiàn)今河北邢臺(tái)臨城人士。隋開皇十五年至大業(yè)初(595~605)建造趙州橋(安濟(jì)橋)。唐中書令張嘉貞著《安濟(jì)橋銘》中記有:“趙州蛟河石橋,隋匠李春之跡也,制造奇特,人不知其所為!壁w州橋,凝聚了李春的汗水和心血。李春成為中國(guó)、乃至世界建筑史上第一位橋梁專家。
李春是中國(guó)隋代著名的橋梁工匠,舉世聞名的趙州橋就是他最偉大的杰作,這個(gè)濃縮了中華人民智慧結(jié)晶的標(biāo)志性橋梁,開創(chuàng)了中國(guó)橋梁建造的嶄新局面,為中國(guó)橋梁技術(shù)的發(fā)展作出了巨大貢獻(xiàn)。
趙州橋的敞肩圓弧拱形式是中國(guó)勞動(dòng)人民的一大創(chuàng)造,西方在14世紀(jì)才出現(xiàn)敞肩圓弧石拱橋,已經(jīng)比中國(guó)晚了600多年。英國(guó)著名中國(guó)科學(xué)技術(shù)史專家李約瑟博士在其巨著《中國(guó)科學(xué)技術(shù)史》中曾經(jīng)列舉了26項(xiàng)從1世紀(jì)到18世紀(jì)先后由中國(guó)傳到歐洲和其他地區(qū)的科學(xué)技術(shù)成果,其中的第18項(xiàng)就是弧形拱橋。趙州橋建成后成為中國(guó)北南交通的要沖,有“坦途箭直千人過(guò),驛使馳驅(qū)萬(wàn)國(guó)通”的美譽(yù)。舟船在橋下航行,人馬車輛從橋上駛過(guò),大大方便了交通運(yùn)輸和人民生活,為蛟河兩岸人員來(lái)往提供了便利條件。
這座大橋自建成已有1300多年,這期間經(jīng)歷了8次以上地震的影響,8次以上戰(zhàn)爭(zhēng)的考驗(yàn);承受了無(wú)數(shù)次人畜車輛的重壓,飽經(jīng)無(wú)數(shù)次風(fēng)刀霜?jiǎng)、冰雪雨水的沖蝕,卻雄姿不減當(dāng)年,仍巍然屹立在洨河上。
趙州橋的設(shè)計(jì)在中國(guó)橋梁技術(shù)史有以下創(chuàng)新:
1.采用圓弧拱形式,改變了中國(guó)大石橋多為半圓形拱的傳統(tǒng),中國(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37.02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.采用敞肩。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)肩拱改為敞肩拱,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。這種大拱加小拱的敞肩拱具有優(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。古代洨河每逢汛期,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。其次敞肩拱比實(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,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,敞肩拱式結(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。中國(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。這是中國(guó)橋梁史上的空前創(chuàng)舉。
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