中国建筑之谜：赵州桥的驴蹄印

当今世界上跨径最大、建造最早的单孔敞肩圆弧形石拱桥是赵州桥。这座桥又名安济桥，建于隋大业（605-618）年间，是著名工匠李春等人设计建造的，位于今河北石家庄市东南45公里处的赵县城南洨河之上。桥长64.40米，跨径37.02米。因桥两端肩部各有二个小孔，故称敞肩型，这是世界造桥史的一个创造。赵州桥自建成至今，有1400年的历史，为什么它经历了无数次的地震、洪水而没有坍塌呢？

赵州桥距今已1400年，经历了10次水灾，8次战乱和多次地震，特别是1966年邢台发生的7.6级地震。河北邢台距赵县只有40多公里，所以赵州桥也经历了超过4级的地震，然而却没有遭到一点点的破坏。1963年的大水灾，洪水淹到桥拱的龙嘴处，据当地的老人说，站在桥上都能感觉桥身很大的晃动，然而桥还是没有塌掉。今日的赵州桥，除了桥面经常换修及桥栏迭有更换外，其他各部都未大修过。

1979年5月，由中国科学院等4个单位组成联合调查组，对赵州桥的桥基进行了调查，发现自重为2800吨的赵州桥，它的根基只是有5层石条砌成高1.55米的桥台，直接建在自然砂石上，这么浅的桥基简直令人难以置信。早在1933年，梁思成先生经考察后认为5层桥台只是防水流冲刷用的金刚墙，而不是承纳桥券全部荷载的基础。他在报告中写道：“为要实测券基，我们在北面券脚下发掘，但在现在河床下约70-80厘米，即发现承在券下平置的石壁。石共5层，共高1.58米，每层较上一层稍出台，下面并无坚实的基础，分明只是防水流冲刷而用的金刚墙，而非承纳桥券全部荷载的基础。因再下30-40厘米便即见水，所以除非大规模的发掘，实无法进达我们据学理推测的大座桥基的位置。”

这样一座看似简单的石桥，历经1400多年而不坍，其原因是什么呢？

专家们认为与大桥的设计合乎科学原理有关，当年的施工技术堪称巧妙绝伦。赵州桥建成后，就得到了历代人的好评。唐代中书令张嘉贞在《赵州大石桥铭》中就说它：“制造奇特，人不知其所为。”从整体来看，这座单拱桥的拱长达37米，在当时可算是世界上最长的石拱。桥洞不是普通半圆形，而像一张弓，桥面平坦宽阔，成为“坦拱”，兼顾了水陆交通，方便了车马运行。这一石拱是由28道拱圈纵向并列砌成，每道拱圈可独立站稳，自成一体，既便于施工，又便于单独修补。

有关专家认为，当时砌筑拱洞有两种砌筑法，一种是横向联式砌筑法，另一种是纵向并列式砌筑法。横向联式砌筑的拱洞是一个整体，比较结实，但这种砌筑法要搭大木架，而且必须整个拱洞竣工才能拆除木架，施工期较长。纵向并列砌筑法是把整个大桥沿宽度方向用28道独立拱券并列组合起来。每道拱券单独砌筑，合拢后自成一体。这样砌完一道拱后，移动承受拱券重量的木架，再砌相邻的一道拱。这种砌筑法优点是，既节省搭木架的材料，又便于移动木架分别施工，并且以后容易维修。因为每道拱券都能独立承受重压，28个拱券拼成一个大拱券，如果某一道拱券损坏了，可以部分施工维修，不影响整个桥身安全。李春建造赵州桥的时候，大胆采用纵向并列砌筑法。为了克服纵向并列砌筑法整体不结实的缺点，造桥者先用9条两端带帽头的铁梁横贯拱背，串连住28道拱券，加强横向联系，再对两块毗邻的拱石，用双银锭形的腰铁卡住，然后在桥的两侧各有长1.8米，外头向下延伸5厘米的钩石6块，勾住主拱券，拱券外还有护拱石，这样，整个桥身结合在一起。另外，利用拱脚比拱顶宽0.6米的少量“收分”来防止拱券倾斜。经过1400多年的考验，证明这种施工方案是极其科学、极有成效的。这样大跨度的坦拱，对桥台水平推力很大，建造难度高。

赵州桥(www.xing528.com)

其次，赵州桥选址合理，桥基坚实稳固。洨河是一条山区的径流性河道，水位落差可达7至8米。桥选在洨河中下游，河床顺直，且较稳定。上流所挟带泥沙到此逐渐淤积，但河道基本未动。李春凭借丰富的施工经验，通过周密勘查，大胆使用天然桥基，把桥台建筑在河床密实的粗沙层上。桥台是既浅又小的普通矩形，厚度仅1.5米，由5层石料砌成。根据验算，一般粗沙地基的“许可耐压力”为每平方厘米4.5至6.6公斤，而赵州桥对地面的压力是每平方厘米5至6公斤。现代科学证明，这里的天然地基完全能够承受住大桥的载荷。据测量，自建桥至今，两边桥基下沉水平差只有5厘米。这充分说明桥址选择是多么符合科学原理！

赵州桥最大的科学贡献，在于它的“敞肩拱”的创造。在大拱的两肩，砌有4个并列的小拱，既增大流水通道，节省石料，减轻桥身重量，又利于小拱对大拱的被动压力，增强了桥身的稳定性。这就有力地保证了安济桥在1000多年的历史中，经受住无数次洪水冲击，多次大地震摇撼，以及车辆重压，千载如一日，至今仍巍然挺立在洨河之上。在欧洲，直到1883年，法国修建的安顿尼特铁路石拱桥和卢森堡大公国建造的大石桥，才揭开欧洲建造大跨度敞肩拱桥的序幕，比赵州桥晚了近1300年。赵州桥敞肩拱建筑，堪称现代许多钢筋混凝土桥梁的祖先，开了一代桥风。

赵州桥建成后，人们对它赞不绝口，好事者还为它编造了一个优美的传说。这个传说称，赵州桥是鲁班跟他妹妹鲁姜比巧，在一夜之中修成的。大石桥的精美奇特轰动远近，连八洞神仙都惊动了，来的人中就有张果老和柴王爷。他们嫉妒鲁班巧夺天工的技艺，于是张果老在驴背褡裢里装上太阳和月亮，柴王爷车上载着四大名山，两人赶着毛驴，推着小车，一起上桥，桥身顿时摇晃起来，眼看要塌。鲁班一急，纵身跳入水中，用双手托住拱腹，桥保住了。桥基、桥身经过这一压，不但没有损坏，反而更牢固了，只是桥面上留下七八个驴蹄子印，桥腹上增添了鲁班的两个人手掌印。真是如此？鲁班是民间能工巧匠的代名词，这个传说其实是在夸赵州桥的伟大，但对于这驴蹄印作何解释呢？

桥梁专家罗英先生按照工程原理推测，这些痕迹是行车指标和工程指标。由于赵州桥是采取纵向并列砌筑法修建的，两边如行重车，桥就容易损伤。桥面上的驴蹄印都在东侧1/3的位置。这就是说，重载过桥如果太靠边，石拱券容易变形外倾发生危险，应当走中间。桥腹上的手掌印应当是一种工程指标，表示万一桥发生裂痕，可在手掌印处暂时支撑，以免立刻坍圮，可以从容维修。

如此解释的确使人恍然大悟，显然赵州桥处处都体现着中国古代工匠们的聪明才智。