1979年5月 , 由中国科学院自然史组等四个单位组成联合调查组 , 对赵州桥的桥基进行了调查 , 自重为2800吨的赵州桥 , 而它的根基只是有五层石条砌成高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 , 梁思成先生1933年考察时还认为这只是防水流冲刷而用的金刚墙 , 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 。 石共五层 , 共高1.58米 , 每层较上—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 。 ”
1991年9月 , 赵州桥被美国土木工程师学会选定取为第十二个“国际土木工程里程碑” , 并在桥北端东侧建造了“国际土木工程历史古迹”铜牌纪念碑 。
为了保护赵州桥 , 上世纪末在赵州桥东100米处新建的桥梁 , 其结构还是沿袭赵州桥 , 只是主拱上的小拱数量增加到一边5个 。
【设计创新】
(1)采用圆弧拱形式 , 改变了我国大石桥多为半圆形拱的传统 。 我国古代石桥拱形大多为半圆形 , 这种形式比较优美、完整 , 但也存在两方面的缺陷:一是交通不便 , 半圆形桥拱用于跨度比较小的桥梁比较合适 , 而大跨度的桥梁选用半圆形拱 , 就会使拱顶很高 , 造成桥高坡陡、车马行人过桥非常不便 。 二是施工不利 , 半圆形拱石砌石用的脚手架就会很高 , 增加施工的危险性 。 为此 , 李春和工匠们一起创造性地采用了圆弧拱形式 , 使石拱高度大大降低 。 赵州桥的主孔净跨度为37.O2米 , 而拱高只有7.25米 , 拱高和跨度之比为1:5左右 , 这样就实现了低桥面和大跨度的双重目的 , 桥面过渡平稳 , 车辆行人非常方便 , 而且还具有用料省、施工方便等优点 。 当然圆弧形拱对两端桥基的推力相应增大 , 需要对桥基的施工提出更高的要求 。
(2)采用敝肩 。 这是李春对拱肩进行的重大改进 , 把以往桥梁建筑中采用的实肩拱改为敝肩拱 , 即在大拱两端各设两个小拱 , 靠近大拱脚的小拱净跨为3.8米 , 另一拱的净跨为2.8米 。 这种大拱加小拱的敝肩拱具有优异的技术性能 , 首先可以增加泄洪能力 , 减轻洪水季节由于水量增加而产生的洪水对桥的冲击力 。 古代佼河每逢汛期 , 水势较大 , 对桥的泄洪能力是个考验 , 四个小拱就可以分担部分洪流 , 据计算四个小拱可增加过水面积16%左右 , 大大降低洪水对大桥的影响 , 提高大桥的安全性 。 其次敝肩拱比实肩拱可节省大量土石材料 , 减轻桥身的自重 , 据计算四个小拱可以节省石料26立方米 , 减轻自身重量700吨 , 从而减少桥身对桥台和桥基的垂直压力和水平推力 , 增加桥梁的稳固 。 第三增加了造型的优美 , 四个小拱均衡对称 , 大拱与小拱构成一幅完整的图画 , 显得更加轻巧秀丽 , 体现建筑和艺术的完整统一 。 第四符合结构力学理论 , 敝肩拱式结构在承载时使桥梁处于有利的状况 , 可减少主拱圈的变形 , 提高了桥梁的承载力和稳定性 。
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