易書科技 2018-12-14

趙州橋橫跨於河北趙縣城南5裡的洨河上，又名安濟橋，因趙縣古稱趙州，故因地得名日趙州橋，當地俗稱大石橋。

趙州橋由著名匠師李春、李通等主持設計，始建於隋開皇十五年（595），歷10年之久，於大業元年（605）竣工。橋為單孔、弧形。南北向，全長50。82米，寬9。6米，由28道獨立的石拱縱向並列砌築，淨跨37。37米。這座雄偉秀逸的古石橋，幹餘年來櫛風沐雨，巍然屹立於河之上，期間除橋面經常更換及橋欄迭有維修外，其他各部位都未大修過。特別是經有關橋樑專家的實地考察和徹底檢驗，證實其28道石拱除西邊的5道於明末倒塌以及東邊的3道於清代塌落外，餘者皆為隋朝原物，而橋臺與橋基亦是隋朝原物，這在中外橋樑史上都是罕見的。那麼古橋千年不墜，奧秘何在？

奧秘之一是選址適當。洨河是發源於太行山的一條山區徑流性河道，有7～8米的水位落差。由山西至河北，渲瀉千里的汶水流勢已漸趨平穩，從上游挾帶的泥沙，在冀中平原逐漸淤積，到趙縣境內。這匹橫衝直撞的野馬已被馴服，河道穩定、河床順直，淤積僅略大於沖刷。素有“四通之域”的古趙州是華北的交通要塞，石橋之址原是汶河的水陸運輸碼頭，被加固的河岸，十分有利於河床的保護，遂使建築在輕亞粘土上的橋臺基礎歷千年洪水沖刷、地震的襲擊而穩如磐石。

奧秘之二是坦形拱的創造應用。趙州是隋朝南北交通要邑、物資集散地，但汶河每逢夏秋之際，卻“大雨時行，伏水迅發，建瓴而下，勢不可遏”。據文獻記載，趙州橋建成後的1300多年中，歷經11次較大洪水的考驗。所以，無論從自然環境還是從社會需要來看，這裡均不宜建多跨的木、石樑橋，只有建拱橋才能藉助其大跨徑滿足水上運輸和排洩洪水的需要。

在拱形的設計上，李春等人匠心獨運，根據橋址的地理位置及橋的作用，拋棄了傳統的半圓形拱，而創造性地設計了前所未有的大跨徑單孔坦拱。因趙州附近的汶河兩岸，地勢平坦，如用慣用的半圓形拱建一座孔徑近40米的石橋，將使橋的高度由現在的8。7米增至20米以上，高橋陡坡，人力、畜力、車均難透過，故雖便利了水上運輸卻喪失了橋樑的陸路交通作用。而且如峰似丘的陡拱還將使橋樑自重成倍增加，費時耗料，使建橋費用增大，也將使沖積性的亞粘土層因難以承受橋的自重造成橋的傾斜、坍塌。李春等人在總結半圓形拱建築經驗的基礎上，採取了增大跨徑、減低拱矢（兩拱腳連線至拱頂的高度）的“坦拱”方案。坦拱就是橋高的倍數小於拱弧的半徑、整個橋身只是圓弧一般的拱體造型。坦拱不僅極大地降低了橋的坡度、便利了橋上人行與車馬運輸，而且還易於敝肩。我國拱橋自漢代誕生以來，一直是實撞券式（拱石又稱券石，拱上石牆稱撞券，實撞券即以沙石填實撞券，現代稱拱上部分為拱肩），而趙州橋“兩涯嵌四穴”的空撞券，不僅節約了填充撞券所需的500餘噸沙石，減輕橋身自重11。4％，節省了人工，降低了成本。而且還增大了洩洪量。趙州橋大拱上開4個小孔後，增加洪水流通面積16。5％，使夏秋之季的汛發洪水得以迅速排洩，減少了水流對橋身、橋基的沖刷。

為降低縱坡坡度，李春等人還採取了薄填拱頂土石的方法，拱頂填石約30釐米，橋樑縱坡約為6。5％，既減輕了橋的自重又便利了陸上交通。為減緩拱橋主要受力構件拱腳的壓力，李春等人從縱、橫兩個方面增加了橋拱腳的受力面積：縱向，在拱背兩側各平鋪一層護拱石。其厚度由拱腳處的30釐米減至拱頂的16釐米。使拱券的拱頂窄於拱腳，拱頂寬9米、拱腳寬9。6米，這既增加了拱腳的受力面積又有利於拱券的橫向穩定。這種坦拱敞肩式造型，完全符合現代力學原理。經現代學者推算，趙州橋坦拱敞肩式造型與拱頂薄填土石的施工方法，使拱軸線（拱券的中心線）與恆載壓力線十分接近，使拱券各個橫載面上受力均衡。這既符合了石料耐壓強度極高的特點，又彌補了石料抗拉強度甚低的缺欠，極大地提高了橋樑拱券的承重能力與穩定性。在世界上為數眾多的石拱橋中，像趙州橋這樣拱軸線與恆載壓力線比較接近的橋十分罕見。

奧秘之三在於精湛的施工技術。趙州橋的建造繼承併發揚了漢以來墓拱、拱橋的傳統砌築方法，採用了並列砌築法：將大、小拱石均勻分為28券（南端小拱27道並列，系後世修繕時所砌），逐一砌築合龍，每券約有拱石43塊。拱石厚1。03米，長、寬分別為0。7～1。09米、0。25～0。4米不等，以適應圓弧狀拱及築成拱頂窄、拱底寬的變橋寬大拱券建築之需，其中最大拱石塊重約1噸。在主拱券上，鋪設不同厚度的護拱石：在空腹段滿鋪，實腹段僅鑲於橋寬的兩側，拱券外形如變截面拱。各拱石間均以極薄的白灰或泥漿砌築，以提高拱券的抗壓強度。為加強拱石間的結合，在拱石各面均鑿有細密的斜紋，兩石相接，斜紋吻合，縫隙減小。在拱石的縱向間安有腰鐵一對，使每道拱券都形成一個堅固的整體，即使將單道拱券取下，也不會像一般的拱橋拱券那樣，成為一堆鬆散的拱石。與此同時，還便於維修：一券或幾券拱石損壞，不會影響全橋，修復起來較容易。因此，有關趙州橋西側五券自明末塌落百餘年後，乾隆時才得以修復的傳說，並非全屬空穴來風，而是符合該橋拱券並列砌築結構原理的。

為克服並砌砌築法橫向易於離散的缺點，古代匠師為加強各道拱券間的橫向聯絡，採取了拱券頂窄腳寬的方法，藉助於護拱石與主拱石間的摩擦力以阻止兩側拱券外傾，以及拱石各面鑿斜紋加強結合以克服橫向離散力等措施，同時還利用冶鐵技術，在大拱石背上設橫向通長的鐵拉桿5根，在小拱背上亦設拉桿1根，拉桿兩端都有半圓狀球頭伸於拱石之外，利用拉力與剪力使拱券形成一體。每側護拱各有6塊長1。8米的勾石，其外端如鉤，下伸5釐米，以鉤住最外一道拱券，避免其外傾。經此番精心處理，極大地加強了各拱券間的橫向聯絡。

趙州橋的修建，是世界橋樑史上具有劃時代橋欄板蒼龍石雕意義的偉大工程。這正像李約瑟博士在他的鴻篇鉅著《中國科學技術史》中所指出的那樣：該橋“顯然建成了一個學派和風格，並延續了數世紀之久”。其流風所及，對歷代石拱橋建築產生了極大的影響。

李約瑟曾指出：“弓形拱（即坦拱）是從中國傳到歐洲去的發明之一。”歐洲雖早在羅馬時代就有了圓弧拱或割圓拱，但拱矢很高，接近半圓。素以建石拱橋領先而聲名卓著的法國人，只是在1321～1339年建成賽蘭特敞肩拱橋後，才使其淨跨徑（45。5米）超過了趙州橋，但其寬僅為3。9米，不及趙州橋的一半。趙州橋所創的跨徑記錄，在世界上一直保持到賽蘭特大橋建成，長達730餘年，在國內則一直保持到1959年湖北的黃虎港石橋建成，長達1300多年。

趙州橋的裝飾藝術更是享譽中外，是我國藝術寫實性與浪漫主義風格完美結合的典範。趙州橋石雕藝術之美，張魐在《朝野僉載》中的評價是其他雕刻“莫能相類”。趙州橋計有欄板42塊，其中年代最早的為隋朝雕龍欄板。隋朝雕龍的特點是瘦骨峻嶒，穿石而過，古樸有力，但佈局卻很活潑。在半圓形尋杖和方形地袱之間刻的蛟龍，或單現或雙飛，或盤踞戲遊或登陸入水；有的鱗甲披身，有的以花葉寶珠為託，變幻多端，栩栩如生，神態動人。其次是六朝風格的斗子卷葉欄板，其尺寸與隋雕龍欄板相似，但卻在地袱與尋杖間加盆唇一道，盆唇之上銘刻斗子卷葉，葉數由二至四不等。盆唇之下有交錯鑽紋，其雕刻風格與附近天龍山、響堂山等石窟雕刻相類。而金代欄板的高度僅40～50釐米，一部分以橋刻藝術中不常見的人物山水為題，另一部分則以龍虎及卷葉荷葉為題。其他欄板為明代複製品，雕刻圖案較為簡單。趙州橋共有望柱44根，分為三式。其中雕刻最為精美的是蟠龍望柱。該柱以地袱為底，在地袱與盆唇之間浮雕蟠龍，龍身尾部盤繞，上部直立，怒目舒爪，勢相搏擊，十分生動。盆唇上連續用鬥形撮頂和覆缽，頂部飾以四節竹節。

趙州橋是集我國古代拱橋建築藝術之大成的精品。李春等工藝大師們匠心獨運，首創坦拱敞肩式的主體造型：主孔曲拱如波，四個小孔輕輕地靜伏在主拱兩側，使橋樑的總體輪廓具有巨身空靈、駕石飛樑、線條明快、輕盈秀逸的特色，確為高度的科學性與完美的藝術性相結合的典範，並由此引發了歷代名人雅士、專家學者對其不絕於口的讚譽。如“一虹橫絕海神驚”、“石橋碧影架長虹”、“虹腰幹丈駕雲間”、“飛楹自奪天工巧，有竅能分地景幽”等讚美趙州橋的佳句，代有所見。美國建築專家伊麗莎白·莫克在她的《橋粱建築藝術》一書中由衷地讚譽趙州橋：“結構如此合乎邏輯和美麗，使大部分西方古橋，在對照之下，顯得笨重和不明確。”