本刊記者 鄭莉穎

水從碧玉環(huán)中去 人在蒼龍背上行
——河北趙縣趙州橋

本刊記者 鄭莉穎

趙州橋

在河北趙縣的洨河之上，佇立著一座當(dāng)今世界上跨徑最大、建造時間最早的單孔敞肩型石拱橋——趙州橋。其又稱“安濟(jì)橋”，建于隋大業(yè)（公元605～618）年間，距今已有1400年歷史。橋長64.4米，跨徑37.02米，券高7.23米，兩端寬9.6米，中間略窄，寬9米。它由古代著名匠師李春主持建造，入選首批國家級重點(diǎn)文物保護(hù)單位，也是省級愛國主義教育基地之一。同時它還被列入世界遺產(chǎn)后備名錄，被譽(yù)為世界上第12處國際土木工程歷史古跡。

它，自歷史中走來

趙州橋在橋梁建筑史上是個偉大的創(chuàng)造，整座大橋更像是一件精湛的藝術(shù)珍品。橋的主拱頂上雕有龍頭型龍門石1塊，八瓣蓮花的仰天石點(diǎn)綴于橋側(cè)。橋兩邊的攔板和望柱上，更雕刻著各種蛟龍、獸面、竹節(jié)、花飾。蟠龍汪洋戲水，蒼龍飛欲騰空，無不形神俱備，栩栩如生。雕琢刀法蒼勁古樸，風(fēng)格豪放雄健，顯示出隋代渾厚嚴(yán)整、矯健俊逸的石雕風(fēng)貌，絕對是隋唐石雕藝術(shù)的精華。

趙州橋精湛的技藝令人驚嘆，因而民間也廣泛流傳起有關(guān)趙州橋建造的神話故事。最著名的當(dāng)數(shù)，魯班在一夜之間造起這座大橋，驚動了“八仙”之一的張果老。張果老便邀柴王爺一齊下凡。他倒騎毛驢，在驢背的褡褳里裝著太陽和月亮，柴王爺則推著獨(dú)輪車，載著五岳名山一起上了橋。橋頓時被壓得吱嘎作響，搖搖欲墜。魯班一見不妙，情急之中趕緊用雙手托住橋身，使兩位神仙順利過橋。從此，橋面上便留下了車道溝、驢蹄印和柴王爺?shù)南ドw印。傳說雖為縹緲之談，但不免會引人遐想，給趙州橋鍍上傳奇的趣味兒。

拋開神秘色彩，根據(jù)史實(shí)記載，趙州橋?yàn)樗宄硯熇畲航ㄔ?，自建成共修?次，歷經(jīng)了10次水災(zāi)，8次戰(zhàn)亂和幾次多級地震，至今橋身依舊完好。且自古其所受贊譽(yù)極高，世人言“奇巧固護(hù)，甲于天下”。唐朝的張佳貞評價(jià)它是“制造奇特，人不知其所以為”。著名橋梁專家茅以升說，“我國的石拱橋幾乎到處都有。這些橋大小不一，形式多樣，有許多是驚人的杰作。其中最著名的當(dāng)推河北省趙縣的趙州橋，先不管橋的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，僅就它能夠存在1400多年就說明了一切”。

趙州橋自重2800噸，它的根基卻只是一個由5層石條砌成的1.58米高的橋臺，直接建在自然砂石之上。這么淺的橋基令人難以置信！梁思成先生在1933年考察時，還認(rèn)為這僅是防水流沖刷而用的金剛墻，而并非承納橋券全部荷載的基礎(chǔ)。他在報(bào)告中寫道：“我們在北面券腳下發(fā)掘，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。石壁共5層，高1.58米，每層較上—層稍出臺，下面并無堅(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厘米便見水，所以除非大規(guī)模的發(fā)掘，實(shí)在無法進(jìn)達(dá)我們據(jù)學(xué)理推測的大座橋基的位置?！?/p>

創(chuàng)造性建筑設(shè)計(jì)

一般而言，大跨度的橋梁多選用半圓形拱，這會直接致使拱頂過高，造成橋高坡陡、車馬行人過橋非常不便。不僅如此，半圓形拱石在砌石時，所用腳手架相對較高，對施工影響極為不利，加重了施工的危險(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。據(jù)測量，趙州橋主孔凈跨度為37.02米，而拱高只有7.23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。橋面過渡平穩(wěn)，車輛行人非常方便，而且還具有用料省、施工簡易等優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)然，圓弧形拱對兩端橋基的推力也會相應(yīng)增大，這就需要對橋基的施工提出更高的要求。

趙州橋的敞肩，是設(shè)計(jì)者李春對傳統(tǒng)橋梁建筑拱肩的重大改進(jìn)。把實(shí)肩挖空，即在大拱兩端各設(shè)兩個小拱，靠近大拱腳的小拱凈跨為3.8米，另一拱的凈跨為2.8米。李春憑借大拱、小拱結(jié)合建構(gòu)出的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)橋體的多項(xiàng)技術(shù)進(jìn)步。就泄洪而言，這種設(shè)計(jì)明顯增加了橋身的渡水能力，大大減輕了洪澇季節(jié)因水量暴漲給橋身帶來的沖擊力。根據(jù)計(jì)算，4個小拱分擔(dān)過水面積達(dá)16%左右，這使趙州橋面對汛期的大水量攻勢，安全性能有了顯著提升。

與此同時，敞肩拱相較于實(shí)肩拱可節(jié)省大量土石材料，減輕橋身的自重。橋體一端兩個小拱可節(jié)省13立方米石料，4個小拱則共計(jì)石料26立方米，即相當(dāng)于減輕自身重量700噸。這將會減少橋身對橋臺和橋基的垂直壓力和水平推力，對于橋梁的穩(wěn)固防護(hù)有著不言而喻的效果。從結(jié)構(gòu)力學(xué)理論方面分析，趙州橋的設(shè)計(jì)構(gòu)架堪稱完美，敞肩拱式結(jié)構(gòu)在承載時使橋梁處于有利的狀況，可減少主拱圈的變形，提高橋梁的承載力和穩(wěn)定性。而拋開工程建造的功用論述，趙州橋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在美學(xué)界也可圈可點(diǎn)。4個小拱均衡對稱，大拱、小拱不但為造型添色，其搭配還彰顯出一股輕巧秀麗之美，體現(xiàn)出建筑和藝術(shù)和諧、完整的統(tǒng)一。

單孔，是趙州橋的另一大特色。中國古代的傳統(tǒng)建筑方法，一般比較長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。但是多孔橋往往也存在缺點(diǎn)，如橋墩多，既不利于舟船航行，也妨礙洪水宣泄；橋墩長期受水流沖擊、侵蝕，天長日久容易塌毀。故此，李春在設(shè)計(jì)大橋的時候，克服技術(shù)難題，采取了單孔長跨的形式，河心不立橋墩，使石拱跨徑長達(dá)37米之多，極大地提高了趙州橋的實(shí)用價(jià)值。如此跨度的建筑設(shè)計(jì)也成為中國建橋史上的空前創(chuàng)舉。

匠心獨(dú)運(yùn)

趙州橋不僅砌置方法新穎、施工修理方便，李春對橋址的選擇也有一番意味可尋。經(jīng)過嚴(yán)格周密的勘查、比較，李春發(fā)現(xiàn)洨河兩岸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，較為適合建橋。而今測算來看，這里的地層每平方厘米能夠承受4.5～6.6公斤的壓力，而趙州橋?qū)Φ孛娴膲毫槊科椒嚼迕?～6公斤，精準(zhǔn)地滿足了橋梁的建造要求。

另外，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，將整個大橋由28道各自獨(dú)立的拱券沿寬度方向并列組合而成。其中拱厚皆為1.03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形成一道獨(dú)立拱券，砌完一道拱券，移動承擔(dān)重量的“鷹架”，再砌另一道相鄰拱。這種砌法優(yōu)點(diǎn)頗多，既可以方便移動，節(jié)省制作“鷹架”所用的木材，同時又利于橋的維修，即一道拱券的石塊損壞便嵌入新石，進(jìn)行局部修整，而不必對整個橋進(jìn)行調(diào)整。

為了加強(qiáng)各道拱券間的橫向聯(lián)系，使28道拱組成一個有機(jī)整體，連接緊密牢固，李春采取了一系列技術(shù)措施。其一便是將每一拱券采用下寬上窄、略有“收分”的方法，使每個拱券向里傾斜，相互擠靠，增強(qiáng)其橫向聯(lián)系，以防止拱石向外傾倒；在橋的寬度上則采用少量“收分”的辦法，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。其次，在主券上均勻沿橋?qū)挿较蛟O(shè)置了5個鐵拉桿，穿過28道拱券，每個拉桿的兩端有半圓形桿頭露在石外，以夾住28道拱券，增強(qiáng)其橫向聯(lián)系。在4個小拱上也各有一根鐵拉桿起同樣作用。再次，在靠外側(cè)的幾道拱石上和兩端小拱上各蓋有護(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。最終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。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。

這一系列措施的采取使整個大橋連成一個緊密整體，有效地增強(qiáng)了趙州橋的穩(wěn)定性和可靠性。