李春设计建造赵州桥

鲁班在赵州修桥仅仅是一个美丽的传说而已，真实的情况是其实是这样的。那是隋代统一我国后，结束了长期以来南北分裂、兵戈相见的局面，大大促进了当时社会经济、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。

每券砌完全合拢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而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1：5左右。这样就实现了低桥面和大跨度的双重目的，桥面过渡平稳，车辆行人非常方便，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。

李春还采用了敝肩的方式进行设计，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敝肩拱，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。

李春这种大拱加小拱的敝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，李春采取敝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。

第三是增加了造型的优美。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，敝肩拱式结构在承载时使桥梁处于有利的状况，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。

赵州的洨河上修建起了一座石桥，于是当地老百姓就叫它“大石桥”。石桥位于赵县城南，飞跨皎河之上，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年时，他总结赵州桥的营造经验时，他称赞李春为“圣人”。

[旁注]

涿郡　公元前201年分广阳郡南部、巨鹿郡北部及恒山郡一部，置涿郡，直隶于汉代朝廷，治所在涿县，就是后来的河北涿州，辖涿县、范阳县等21县。583年，隋文帝撤涿郡，所辖区域并入幽州。

拱券　是一种建筑结构，简称“拱”，或“券”，又称“券洞”、“法圈”、“法券”。它除了竖向荷重时具有良好的承重特性外，还起着装饰美化的作用。其外形为圆弧状，由于各种建筑类型的不同，拱券的形式略有变化。

金刚墙　是指券脚下的垂直承重墙，又称“平水墙”，是一种加固性质的墙。古建筑对凡是看不见的加固墙都称为金刚墙。梢孔内侧以内的金刚墙一般做成分水尖形，故称为“分水金刚墙”，梢孔外侧的叫“两边金刚墙”。

圆弧拱　是取某圆周的一部分构成巷道拱部的形状。拱形圆滑一致，在巷道周围压力作用下不易产生应力集中，支护结构受力状态好。此断面利用率较高，可减少开挖工程量，施工技术亦较简单，是采用较多的一种断面形式。

杨侗（605年～619年），字仁谨，是隋炀帝杨广之孙，从小聪明过人，宽厚仁爱，即位前为越王，618年东都洛阳群臣段达、王世充等人奉他为帝，改元皇泰，史称“皇泰主”。

圣人　指被人们认为具有特别美德和神圣的人。在我国，古代圣明的君主帝王，以及后世道德高尚或儒学造诣高深者，统称为“圣人”。圣人的界定经常出现在诸子百家之书籍。

[阅读链接]

在古时候，到赵州柏林禅寺参访的人，都要从赵州桥经过。相传当时有个人想以贬低赵州桥来讥讽赵州的禅法，他说：“久仰赵州大石桥，怎么我只看到一座小小的独木桥？”

赵州和尚问：“你只见独木桥，未见到大石桥？”

这人说：“是啊，大石桥是什么样的？”

赵州和尚答：“渡驴渡马。”

是这样的，赵州桥默默无语地为南来北往的行人和车马服务，以佛心方便行人，承受驴马践踏；以佛心普度众生，无论高贵低下。赵州桥渡过了多少生灵？古桥不语，流水无言！