中国古代科学家的故事:李春修建赵州桥

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中国古代科学家的故事:李春修建赵州桥插图
李春是隋代造桥匠师,他设计监造了河北省赵州(即赵县)河上的安济桥(又称赵州桥)。

中国古代科学家的故事:李春修建赵州桥插图(1)

位于河北省赵县赵州桥之侧的李春雕像

赵州是南北交通要道,但在城南处有一条由西往东流的大河,名叫洨河,每到夏秋季节,雨水增多,山洪暴发,给河两岸的居民和来往的行人带来了极大的不便。

李春想,造桥的时间绝不能放在夏秋两季,但在冬季造的桥墩,到夏季难保不被冲垮,得造座不用桥墩的石拱桥,可当地的工匠们对此有点担忧:“河边的地层可是砂层啊!”李春自信地说:“我知道,只要在砂层上铺几层石板当桥台就行,另外,我还有减轻桥身重量的方法。”

工匠们又说:“要桥不塌,就必须让石拱的拱券在一年内合龙(指桥梁、堤、坝等从两端施工的工程在中间接合),才不会被水冲垮,可十丈多宽的拱券又怎能在一年内合龙呢?”一位年轻的工匠天真地说:“要是造一座独木桥就好了,我担保它不用一年合龙!”

“独木桥?”李春心里一亮,十几座、二十几座独木桥合起来不就成了一座大桥吗?

他一遍遍修改图纸,克服了技术上的种种困难,打破了传统的形式,采用了小于半圆的弧形桥洞,终于设计出了高的桥洞。李春又在大桥洞的两边各设计了两个小桥洞,一是可以减轻桥自身的重量,二是可以在水涨的时候,使一部分水从两边四个小洞往下流,既可以使水流畅通,又可以减少洪水对桥的冲击,保证石桥的安全。而且一边两个小桥洞,还形成了赵州桥在造型上的对称美。
然后,李春组织石匠们将石头凿成一块块一尺宽、两三尺左右长的“拱石”,供建造拱券用。在每块拱石的两侧,李春让石匠们凿上有规则的细密的斜纹,这样拱石与拱石之间拼砌起来就更加牢固了。李春还请来一批手艺高超的铁匠,锻造出一种两头翘起的“腰铁”,把它嵌在两块连在一起的拱石上,起加固作用;还打造了一种长长的“铁栏杆”,专门用来连接横向关系的拱石。

由于大家齐心协力,夜以继日地砌造,第一道由六十几块拱石组成的小拱券,只用两个多月的时间就砌成了。按照李春的设想,把整道拱券分成二十八道纵向拱券,一道道地分开来砌。由于每道小拱券都是从桥这头砌到桥那头的,所以基础都落到两岸的桥头上,每道小拱券都能独立地担负起桥上的重量,即使某一道损坏了,也不影响整个拱券的安全,修复起来也很方便。

三年后,也就是隋大业八年,波涛滚滚的洨河之上,架起了一座可“舟楫航行其下,人马车舆通过其上”的大型单孔拱桥。赵州桥是当时世界上跨度最大的石拱桥,历经一千三百多年,依然雄踞在清澈的洨河上,辉耀千古。

中国古代科学家的故事:李春修建赵州桥插图(2)

至今仍在使用的赵州桥

科学链接:怀丙和尚修赵州桥

赵州桥在经过几百年的风雨沧桑后,由于桥体铁构件的腐蚀脱落与被盗,石桥外侧拱券发生侧倾,当地能工巧匠束手无策。二十八道拱券倒了三道,如不赶紧设法修理好,赵州桥就有倒塌的危险。
赵州州官无计可施,不得不贴出告示榜文,招募能人修桥。正定临济寺的怀丙和尚听说了,急忙赶来见州官。州官不相信他有修桥的才能,但怀丙和尚却信心十足。

怀丙和尚说,往桥下石头中灌铁,可以扶正。乡民们踊跃捐助石块,怀丙和尚在石头上凿洞,溶化铁水横贯其中,果然扶正了石桥。

赵州桥其实历代都有修缮。自隋至清代,见于文献记载的修缮即达七次。怀丙巧修赵州桥是历史上的第二次修缮,应为宋治平三年(1066)。

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