赵州桥不仅设计独特,而且建造技术也非常出色,有许多创造性:
(1)桥址选择比较合理,使桥基稳固牢靠。李春根据自己多年丰富的实践经验,经过严格周密勘查、比较,选择了**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涮的粗砂层,以下是细石、粗石、细砂和粘土层。根据现代测算,这里的地层每平方厘米能够承受4.5到6.6公斤的压力,而赵州桥对地面的压力为每平方厘米5——6公斤,能够满足大桥的要求。选定桥址后在上面建造地基和桥台,自建桥到现在,桥基仅下沉了5厘米,说明这里的地层非常适合于建桥。
(2)赵州桥的砌置方法新颖、施工修理方便。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,均采用了纵向(顺桥方向)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.O3米,每券各自独立、单独操作'>操作,相当灵活,每券砌完全合拢后就成一道独立拼券,砌完一道供券,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。
(3)在保持大桥稳定性方面采取了许多严密措施。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。l)每一拱券采用了下宽上窄、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;在桥的宽度上也采用了少量“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米收缩到9米,以加强大桥的稳定性。2)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。在4个小拱上也各有一根铁拉杆起同样作用。3)在靠外侧的几道拱石上和两端小拱上盖有护拱石一层,以保护拱石;在护拱石的两侧设有勾石6块,勾住主拱石使其连接牢固。4)为了使相邻拱石紧紧贴合在一起,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”,把拱石连锁起来。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。
(4)赵州桥的桥台独具特色。桥台是整座大桥的基础,必须能承受大桥主拱圈(桥身主体)轴而向力分解而成的巨大水平推力和垂直压力。赵州桥的桥台具有下述特点:l)低拱脚:拱脚在河床下仅半米左右;2)浅桥基:桥基底面在拱脚下1.7米左右;3)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(即由大桥主体的垂直压力造成的下沉),李春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;这种方法在今天的厂房、桥梁的建造上也经常采用。为了减少桥台的水平移动(即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。由以上措施保证了大桥具有坚固的桥台,提高了大桥的坚实程度。
建桥最主要的目的,就是为了解决跨水或者越谷的交通,以便于运输工具或行人在桥上畅通无阻。若从其最早或者最主要的功用来说,桥应该是专指跨水行空的道路。故《说问解字》段玉裁的注释为:“梁之字,用木跨水,今之桥也。”说明桥的最初含意是指架木于水面上的通道,以后方有引伸为架于悬崖峭壁上的“栈道”和架于楼阁宫殿间的“飞阁”等天桥形式。
我国山川众多、江河纵横,是个桥梁大国,在古代无论是建桥技术,还是桥梁数量都处于世界领先地位。千百年来,桥梁早已成为人们社会生活中不可缺少的组成部分。但由于我国幅员辽阔,从南到北,从东到西,在地理气候、文化习俗以及社会生产力发展水平上,都存在较大的差异。因此,各自立足于自己的实际条件和根据自己的需要,经过长期的时间,遂创造出多种多样的桥梁形式,并逐步形成了自己的特色,具体说来大致有如下特点:
(一) 地域性。我国土地辽阔,南北之间和东西之间的桥梁,受所在自然地理和人文社会的影响,因地制宜,都形成了各自相对独立的风格和特色。如北方中原地区,黄河流域,地势较为平坦,河流水域较少,人们运输物资多赖骡马大车或手推板车。因此,这里的桥梁多为宽坦雄伟的石拱桥和石梁桥,以便于船只从桥下通过;西北和西南地区,山高水激、谷深崖陡,难以砌筑桥墩,因此,多采用藤条、竹索、圆木等山区材料,建造绳索吊桥或伸臂式木梁桥;岭南闽粤沿海地区,盛产质地坚硬的花岗岩石,所以石桥比比皆是;而云南少数民族地区,因竹材丰富,便到处可见别具一格的各式竹材桥梁。从桥梁的风格上看,北方的桥如同北方的人,显得粗犷朴实;南方的桥也同南方的人,显得灵巧轻盈。当然,这跟自然地理也有极大关系,如北方的河流因水流量欺负变化很大,又有山洪冰块冲击,故桥梁必须厚实稳重;而南方河流水势则较平缓,又要便于通航,故桥梁相对较纤细秀丽。
(二) 多种多样性。我国是个文明古国,地大物博,山河奇秀,南北地质地貌差异较大,因此对建桥的技术要求也高。大约在汉代时,桥梁的四种基本桥型:梁桥、浮桥、索桥、拱桥便已全部产生了。这四种桥根据其建筑材料和构造形式的不同,又分别演化出:木桥、石桥、砖桥、竹桥、盐桥、冰桥、藤桥、铁桥、苇桥、石柱桥、石墩桥、漫水桥、伸臂式桥、廊桥、风雨桥、竹板桥、石板桥、开合式桥、溜索桥、三边形拱桥、尖拱桥、圆拱桥、连拱桥、实腹拱桥、坦拱桥、徒拱桥、虹桥、渠道桥、曲桥、纤道桥、十字桥,以及栈道、飞阁等等,几乎应有尽有,什么形式的古桥,在我国都能找到。
(三) 多功能性。我国古代的匠师建桥,很注意发挥桥梁的最大效益,既能考虑到因地制宜、一切从实用出发,又能考虑使桥梁尽量起到多功能的作用。如江南的拱桥多为两头平坦,中间高拱隆起,使之既产生造型上的弧线美,又利于行舟。而南方地区广见的廊式桥,则更充分反映了一桥多用的特点。南方雨多日照强,桥匠便在桥上修建廊屋,这不仅为过往行人提供了躲避风雨日照、便于歇息的场所,而且还增加了桥梁的自重,以免洪水把桥冲掉,并起到保护木梁、铁索不受风雨腐蚀的作用。特别是很多此类廊桥,因是人员过往要冲,故还利用它兼作集市、住宿和进行商业活动。如广东潮安县的湘子桥,这座桥全长五百余米,?quot;一里长桥一里市"之称,桥中设一段可以开合的浮桥,以利通航;桥上建廊屋、楼后做集市,其间店面栉比,自晨至暮,熙熙攘攘,热闹非凡,以至不闻不见咆哮的潮水和宽阔的江面,故民间流传有“到了湘桥问湘桥”的笑话