赵州桥建成之后近1400年的时光里,一直在通连南北的交通要道上负载着南来北往的车马行人,直到1984年赵州桥公园建成之后,才不再承担交通功能。著名桥梁专家茅以升1962年考察赵州桥后说,先不管桥的内部结构,仅就它能够存在一千多年就说明了一切。
在赵州桥存在的历史上,曾历经8次大地震而不倒,54次大洪水冲击而不垮,又有无数次的战乱而不毁,可谓历久弥坚,老当益壮。1963年的特大洪水,淹没了赵州桥的桥拱,据当地老人讲,站在桥上都能感觉到桥身的晃动,可赵州桥安然无恙。1966年河北邢台发生7.6级地震,赵州桥距离震中仅40多千米,当地震感也很强烈,不过赵州桥却毫发无损。
20世纪50年代,为了揭开赵州桥千年不倒之谜,著名桥梁专家茅以升对赵州桥组织过一次承载力的测试,结论是赵州桥可以荷载8吨的重量。那么,究竟是什么样的建筑工艺,给了赵州桥超越世人想象力的钢筋铁骨,任时光漫漶而屹立至今?
一桥飞架南北,中间没有桥墩,李春首创的这种“敞肩圆弧拱”的结构形式,是赵州桥最大的特点。这种建筑形式节省石料,利于通行,桥上载人过车,桥下船运通畅,互不相扰,极其便利。同时,“敞肩拱”的设计符合现代结构力学的原理,大大增强了石桥的稳定性。而且,“敞肩拱”可以辅助宣泄洪水,增加过水面积16.5%,这对建在“怒水荡突”的洨河上的石桥来说,无疑大大增加了安全系数。
赵州桥的另一个显著特点是“纵向并列砌筑法”的应用。不同于罗马和现代的横向砌筑法,这种砌筑法可以使每一道拱券自成体系,便于逐次施工,日后若有损坏修复起来也很容易。为了增加各道拱券之间横向的联系,赵州桥采用了九道铁拉杆横穿拱背,还在相邻的拱石之间用腰铁横向、纵向相卡,共同形成桥头牢固的横向联络,使整座大桥浑然一体。
图:赵州桥铁拉杆
这么大型的一座圆弧形拱桥,对两岸桥基的水平推力会非常之大,这也意味着赵州桥需要一个更结实更厚重的桥基。正因为如此,现代工程界一些人士,都在猜测赵州桥的桥台必然很深,应该是后座型式,甚至很有可能有桩基。而民间的传说似乎比专家们更有想象力。当地人们认为,这座桥是一个完整的圆形,只不过大部分被埋在了地下。
图:梁思成、莫宗江考察赵州桥
最早试图揭开赵州桥桥基之谜的,是梁思成。1933年,梁思成动用了数十名民工对赵州桥的根基进行了挖掘探测。就像大树必有深根一样,梁思成也认为赵州桥应该有一座深深扎入地下的根基。然而,调查的结果却大大出乎梁思成的预料,他并没有看到预想中的深桥基。在后来的调查报告里,他写道:“我因不得知道桥基造法而失望,也正如乡下人,因不能证实桥券为整圆而大失望一样。”
1979年5月,中国科学院自然科学史研究所对赵州桥桥台基础进行了钻探勘察,证实了梁思成当时挖的就是赵州桥的根基石。它没有采用人工地基,而是直接砌筑在没有经过夯筑的天然地层之上。1979年,科学的钻探和人工坑探表明,桥台总厚度仅仅1.57米,南北长度约5米,地基没有作任何加固处理,这又一次让人们惊叹不已。智慧的古代工匠,把赵州桥的地基选在了第四纪冲积层(亚黏土层)上,地层稳定,土质均匀,是良好的天然地基。正是这种地基,让赵州桥在一千多年后依然“下沉甚微”。
赵州桥1400年屹立不倒的事实,让我们不得不对古人的建筑理念作出深刻的思考。中国古代建筑的营造理念历来主张顺应自然,与自然保持和谐。仰则观象于天,俯则观法于地,这种“天人合一”的建筑观,一直是中国古代建筑千百年来的中心思想 ,并成为了一项世界公认的建筑伦理法则。这种顺应自然的建筑理念,在赵州桥的建筑过程中得到了充分体现。
在没有精密仪器设备和先进科学技术的支持下,李春是通过什么样的计算方法,竟敢如此大胆地采用超常规的“浅基础”“短桥台”,在天然地基上建造了赵州桥呢?赵州桥所用石料为青白色石灰岩,全部桥体共用石一千多块,平均每块石料重达1吨。但赵州本地并没有山石可供开采,那么,修桥所用的石料来自哪里?即使最近的山区距离赵州也有近百里之遥,这些巨大笨重的石料是怎样运送到施工现场的呢?李春留给后人的这些谜团,有待我们慢慢去研究、破解。
来源:网信赵州