书城自然古代发明与发现
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第128章 弓形石拱桥

在众多式样的中国桥梁中,最负盛名的是石拱桥,中国的石拱桥在世界桥梁史上占有显著的地位。中国人很早就发明了石拱桥,最迟不会晚于汉代,从出土的汉代画像石上可看到石拱桥的图案。又据《水经注》记载,公元282年晋代时,河南洛阳东六七里有一座石建的“旅人桥”,这是古书上记载最早的石拱桥。这座半圆形的石拱桥,桥建好后,桥上行人,桥下可行船。

世界著名的石拱桥要数中国河北赵县的安济桥,也称赵州桥,是由隋代工匠李春设计、监造的。唐代有名望的中书令张嘉贞在《安济桥铭》中说:“赵郡汶河石桥,隋匠李春之迹也,制造奇特。”安济桥建于公元591年~599年,它的奇特之处在于李春改变了拱的形状,把半圆形拱改成弓形拱,这就使桥面坡度减小,便于车马通过和人们行走。安济桥全长50多米。桥面宽9米,桥下仅有一个大孔,两个桥墩之间的距离达37米,几乎占桥长的五分之四,拱高却仅有7.23米,跨度大而桥面低。另一奇特之处是在拱两端各设两个小拱,也称“敞肩拱”。以往的石拱桥都是采用“实肩拱”,“敞肩拱”的出现是李春对桥梁建设的一项重大改革,也是一项创举。采用“敞肩拱”有以下5个优点:一是大桥载重时,小拱可以承担部分压力,以减少主拱的压力,从而提高了整个大桥的承载能力和抗形变能力。二是减小洪水对桥身的冲击力,洪水泛滥时,可以从小拱中进行分流,避免被猛烈的洪水冲毁。三是减轻大桥自身的重量,自然也减少了桥墩对河岸的垂直压力和水平推力,防止河岸破坏。四是节省建筑材料。五是使大桥在造型上更加优美。

另一个著名的弓形石拱桥是位于北京城西永定河上的卢沟桥。它修建于公元1187年~1192年间,是中国桥梁建筑史上的又一杰作。永定河实际是一条不安定的河,几乎年年春季有冰流,夏季有洪水,自古又称其为“无定河”。据《金史·河渠志》记载:“大定二十七年(1187),以卢沟桥为往来津要,令建石桥。明昌三年(1192)桥成。”卢沟桥为联拱式石桥,宽8米多,全长为265米,共有11个桥孔,每孔的平均跨度约19米。为了防止河水冲垮桥梁,在建桥过程中工匠们将桥墩扎得很深而且坚固,并特别修建了护墩的“尖嘴”,用于“劈波斩浪”,减轻洪水及冰流对桥身的正面撞击。此外,工匠们还在桥上精心雕刻了485个形态各异的石狮子,使这座古桥既有实用性又有观赏性。意大利旅行家马可·波罗于1275年来到中国后曾在这座桥上漫步,他赞美这座桥是“一座极美丽的石桥,实在是世界上最好的独一无二的桥。”

《马可·波罗游记》记述了中国的许多先进科学技术,其中包括桥的弓形拱原理。而“敞肩拱”也在此稍晚些时期传到了欧洲。于是,欧洲人开始广泛地建造弓形拱桥,如建于1345年的佛罗伦萨著名的维奇奥桥,还有跨越在法国罗纳河面上的圣埃斯普里桥等。