隋唐五代史 (史仲文)

　　浐水发源于山西太行山区，每逢夏秋时节，"大雨时行，伏水迅发，建瓴而下，势不可遏。"在这样的河道上，如果建造10　米以内的多跨木梁桥或多跨石梁桥，既难以满足水上航运的需要，又对排水泄洪不利。因此，李春等匠师作了充分的比较和精心的构思之后，才确定了建造前所未有的大跨单孔石拱桥的方案。浐水流经栾州地段，两岸地势平坦，要建造一个近40　米的石拱桥，就必须突破传统的建造形式。如采用常见的半圆形拱弧，会使桥高增至20　米以上，桥高坡陡致使车马行人难以通过，而且桥梁自身的重量也成倍增加，河床的冲击性亚粘土层也无法承受。为了降低桥面坡度，减轻桥梁自重，只有另辟新型而创建圆弧形敞肩拱桥。所谓圆弧形拱，就是桥高小于拱弧的半径，整个桥身只是圆弧的一部分，易于形成敞肩，所以能降低坡度，减少重量。此外，李春等匠师采用低的拱脚位置和减少拱顶填充土石的方法。由于拱顶回填土石的厚度仅有30　厘米厚，也就减轻了桥梁的自重；由于采用了最低的拱脚位置，致使桥梁的纵向坡度降为6.5％左右，即前进100　米，只升高6.5　米，这就大大方便了水陆交通运输。
　　石拱桥的主要受力构件是拱券，而拱券的拱脚处比拱顶的承受力要大得多；因此，桥梁设计建造者们从纵向、横向两个方面加大了拱脚的受力面积。沿着纵向，在拱背两则平铺一层护拱石，靠拱脚处约30　厘米厚，向拱顶部分逐渐变薄，最顶部的护拱石仅有16　厘米厚。在横向上，做成拱顶窄于拱脚券石，以利于拱券的横向稳定。
　　赵州桥的另一项成就，是在大拱券的两肩上各建两个小券，打破了拱肩实填沙石的传统建筑形式。这种结构与实腹拱肩结构相比，具有小孔洞辅助排泄洪水、增加汛期桥下过水流量的优点。按照孔洞的截面计算，4　个小孔洞可增加流水面积16.5％，而且还减轻了桥基负载，增加了桥体的安全性。2。安济桥的力学性能安济桥不但以桥型与桥址的科学构思著称于世，而且它的成就还丰富了结构力学的理论。一般说来，桥的拱石具有极高的抗压强度，但是抗拉强度却非常低。因此，许多石拱桥往往因受拉开裂或折断而遭致破坏。运用现代力学原理对安济桥进行计算和分析，由于它采用了扁平的圆弧，并且在圆弧上开设4　个小拱，又在拱顶上采用30　厘米厚的薄填石，就使拱券的中心线，即拱轴线和恒载压力线十分接近，使拱券各个横截面上均匀承载，而受到的拉力则极小。这样，就大大提高了拱券的承受能力和稳定性。
　　对于安济桥的力学性能，民间还流传着这样一个故事。鲁般（班）与妹妹鲁姜商定，在一夜之间各自建一座石桥。赵县城西门外清水河上有座永通桥，为金明昌年间（1190-1195　年）赵人■钱所建，其造型、结构及艺术风格与赵州大石桥十分相似，后世称之为"小石桥"。神话中鲁姜建造的小石桥就是永通桥。由于妹妹的技艺不如哥哥，黎明前大石桥已接近完工，而鲁姜的小石桥还相差很多，眼看就要输给哥哥，妹妹十分焦急。这时，诸天神路过此地，察知情由，便请来张果老和柴王爷牵制鲁般（班）。张果老骑着驴，柴王爷推起车，二人来到大石桥上。他们施法搬来五岳名山，褡裢里还装着太阳、月亮、星星，把大石桥压得摇摇欲坠。鲁般（班）见状，急忙跳入水中，双手用力把桥托住，保住了大桥，桥上便留下了驴蹄印，车道沟和手印等"仙迹"。此时，小石桥已造好，而且完美无缺，妹妹获胜。类似这样的神话故事，在古籍中也有记载，如元代初年的《湖海新闻夷坚续志》后集《鲁般造石桥》，就有"桥上则有张神所乘驴之头尾及四足痕，桥下则有鲁般两手痕"的记载。楼钥在南宋乾道五年（公元1169　年）撰写的《北行日录》中，记述了他陪同汪大猷出使金国北上路过安济桥，亲眼见到"桥上片石有张果老驴迹四"。清同治年间所绘的《赵州石桥神话传说图》，图上关帝阁上题有"古迹仙踪"四字。
　　用现代力学的观点来分析"仙迹"颇与力学原理相合。对并列砌券法砌筑的石拱桥来讲，重车靠桥边通过时，对桥的安全十分不利，而桥面上的驴蹄印、车道沟、膝印等"仙迹"均在桥面东侧1／3　部位。明代翟汝孝在《重修大石仙桥记》中称：仙迹是行车外缘的界限，车辆应在桥的中央通行。东侧桥下手印部位，是受力最大部位的标记，用"手"托住对桥的安全有利。这些"仙迹"时时提醒人们，万一石桥出现裂痕，造成损坏时，可在手印部位用木架支撑，以便于维修，确保大石桥安全。这个古老的神话传说充分说明了隋代的鲁般（班）--能工巧匠李春已经对建筑力学有了一定的理解，并能够成功地加以运用，从而为桥梁建筑结构力学的发展作出了伟大的贡献。
　　3。科学选料与精心施工安济桥这一土木建筑史上划时代的伟大工程，千百年来雄姿不减，是与其精心施工、科学选料分不开的。唐朝张。。在《朝野佥载》中描绘说："赵州石桥甚工，磨砻密致如削焉，望之如初月出云，长虹饮涧。上有勾栏，皆石也，并为石狮子。龙朔年中（公元661-663　年）高丽谍者盗二狮子去，后复募匠修之，莫能相类者。"足以说明安济桥的施工技术之精湛。
　　安济桥的建设者们在拱券砌筑方面，继承了汉代以来造墓拱、桥拱的传统砌筑方法，并进行了创新，采用并列砌券法，即将大拱券和肩上的小拱券均"化整为零"，桥的纵向分为28　券，逐一砌筑合拢。每个大拱券由43　块重约一吨的拱石组成，拱石厚度为1.03　米，长度为0.7　米到1.09　米左右，以满足砌筑设计所要求的圆弧拱状；拱石宽为0.25　米到0.4　米，每块宽度不等，以便于砌成拱顶狭拱底宽的大拱券。在主拱券的上面，伏有变厚度护拱石，在空腹段，用护拱石满铺；实腹段则仅镶于桥宽的两侧，拱券外形似变截面拱。令人惊奇的是，拱石各面均凿有斜纹，相当细密，提高了拱石之间的抗剪力，加强了拱石间的结合；而且在拱石纵向间安放了一对腰铁，使每个拱券形成为坚实的整体。即使将拱券单个取下，也不会像一般石拱桥的拱券那样，成为一堆散了架的拱石。
　　安济桥所选用的材料也很精到合理。造桥所用的石料，是由距安济桥30至60　公里的元氏、赞皇、获鹿等县开采的。利用严冬季节，用浇水法建成冰道，使石料沿冰道滑动运到桥头。石质为青白色石灰岩。1955　年对安济桥进行修缮时，对这种石料进行了测试，其抗压强度每平方厘米平均为1000　公斤，容重为每立方米2.85　吨，而且耐寒耐热性好，冻融10　次无裂纹。
　　此外，还合理采用了其它的材料和技术。如拱石间全部用白灰或泥浆砌筑，浆极薄，提高了拱券的抗压强度；利用当时冶铁技术和铁制工具，在主拱跨中的拱背上均匀安有5　道铁栏杆，4　个小拱顶也各安1　根。铁栏杆两端有半圆球头，伸在拱石外，借助拉力与剪力使拱券形成一个整体。合适的材料加上精心的设计与处理，大大地加强了桥的牢固性，使安济桥这一桥梁建筑的瑰宝得以完整地保留下来。
　　4。造桥技术对中外的影响李春开辟敞肩圆弧石拱桥的先河，对中外建桥技术产生了巨大的影响。
　　受到了历代中外名人、学者的赞美。唐玄宗时中书令张嘉贞的《安济桥铭》盛赞："赵州洨河石桥，隋匠李春之迹也，制造奇特，人不知其所以为。试观乎用石之妙，楞平碪斫，方版促郁，缄穹窿崇，豁然无楹，吁可怪也！又详乎叉插骈坒，磨砻致密，千百象一。仍糊灰莹，腰铁■蹙。两涯嵌四穴，盖以杀怒水荡突，虽怀山而固护焉。非夫深智远虑，莫能创是。"唐张。。在桥铭中曰："郡南石桥者，天下之雄胜，乃揆厥绩，度厥功，皆合于自然。"元代的刘百熙行至安济桥后，久久不愿离去，并赋诗一首：谁知千古娲皇石，解补人间地不平；半夜移来山鬼泣，一虹横绝海神惊。水从碧玉环中过，人在苍龙背上行；日暮凭栏望河朔，不须击揖壮心生。
　　其它诸如"长虹上碧天"、"虹腰千丈驾云间"、"飞楹自夺天工巧，有窍能分地景幽"的赞美佳句不胜枚举。
　　安济桥不仅在国内享有盛名，在国外也产生巨大反响。知名学者、中国科技史专家、英国的李约瑟教授，在《中国科学技术史》中评价：李春建成安济桥后，"显然建成了一个学派和风格，并延续了数世纪之久"；"弓形拱是从中国传到欧洲去的发明之一。"1321　年至1339　年，法国人才建成赛兰特（Pont de Ceret）敞肩拱桥，但这座桥的大拱接近半圆，净跨45.5米，超过了安济桥，而桥宽仅3.9　米，不及安济桥宽的一半。安济桥跨径记录，在世界上保持了730　多年。真正的敞肩圆弧拱，在西方直到19　世纪才出现，系法国工程师保尔于1809　-1903　年第一次用于阿道尔夫（　PontAdolphe）桥。
　　李约瑟教授还说过："这些桥使我们认为在全世界没有比中国人更好的工匠了。"美国建筑专家伊丽莎白·莫克在他出版的《桥梁建筑艺术》一书中称赞安济桥"结构如此合乎逻辑和美丽，使大部西方古桥，在对照之下，显得笨重和不明确。"