美术，赵州桥的科学性

赵州桥的建造者李春，在总结世界拱肩结构桥梁建筑史的基础上，勇于革新，大胆创造，一改笨重的半圆形实腹拱，创造了孔割圆式（即圆孤一段）敞肩石拱桥，此举成为世界桥梁史上之首创、始祖。在建筑特点、艺术风格上为后世树立了光辉典范。

第一节 科学选址

赵州桥的桥基选用在河平直的天然地基上。桥台建在基本承载力为每平方厘米3.4公斤的褐黄式硬型轻亚粘土第四纪冲积层上。此处地层稳定，土质均匀，是良好的天然地基。它既能承载桥身重压，以能抗南地震危害。拱脚下平铺五层石板作桥台，总厚度仅1.55米。在桥台与桥脚处，用腰铁夹持信拱脚，防止桥拱走动变形。桥台下面无木柱和其它石料。在这样的地基上和如此小的桥台上，建筑如此大跨度石拱桥，中外建桥史上实属罕见，不可想象。足见中国古代匠师李春等众工匠的慧想卓识。他们对土壤与结构力学的关系有足够的认识。据1979年5月8日?D14日由北京市勘察处钻探挖掘测定，1400多年来，两端桥基下沉水平仅5厘米，这一惊人数字，证明这里的天然地基完全能承受大桥的载重量。我们的祖先早在1400多年前就懂得这些道理，这种超世超群的智慧不能不令人叹服倾倒。

第二节结构特点

一、 敞肩拱

安济是一座单孔割圆式敞肩石拱桥，主拱由28道券纵向并列砌成。桥身全长64.40米，净跨37.02米，孤矢7.23米。拱圈宽度：拱顶为9.0米，拱脚为9.6米；主拱两端靠桥堍（tù）的两个小拱（又称伏拱）净跨3.81米，近桥中央的两个小拱净跨2.85米。

一般石桥的拱肩（在桥石和拦圈之间，拱顶两端都有一个三角地带一即拱肩，或称拱腹，填满石料），都是实心的，叫实肩拱。而安济桥却不同，它在两个拱肩部分各建两个对称的小拱，伏在主拱的肩上，这样就把拱肩敞开了，所以叫敞肩拱。它有以下优点：

第一、符合结构力学原理。《桥梁史话》称：“利用静载和真料的被动压力以平衡活载的变位。”用现代力学原理（19世纪形成的弹性拱理论）对安济桥进行验核和计算，发现由于采用敞肩拱，使拱轴线（拱圈中心线）与恒载压力线（一根绳子悬在空中，其形状即是绳子的拉力线，若能反转180度，则是它的恒载压力线）甚为接近。造成拱圈各个横载成上均受压力，或受到较小压力。拱石抗压强度高，抗拉强度甚低。石拱圈受压是不容易压坏的，常常是因受拉力才开裂，甚至折断才破坏的。因之，拱轴线与恒载压力比较接近，大大提高了赵州桥的拱圈承载能力和稳定性。

第二，敞开，增加排水面积16.5%，可以顺利渲泄夏秋季节突发的洪水，减轻水流平推力对石桥的威胁。1963年罕见的特大暴雨期间，洪水浸没了较低小拱的五分之四，较高小拱的五分之二。不难见到，如果没有4个伏拱，将会给渲泄洪水带来困难。所以，张嘉贞在《赵州大石桥铭》中说：“两涯嵌四穴，盖以杀怒水之荡突。”完全是这个道理。

拱肩敞开，还可以节省石料，据计算节省的石料可减轻桥身净重的15.3%，相当桥身自重的五分之一，而主拱上的四个伏拱，可节省石料200多立方米，约500吨；又能利于下部绘声绘色的简化，从而，大大减少对桥面各地基的垂直压力以及水流平推力。进而增加石桥的安全系数11.4%，延长了赵州桥的寿命。

二、 跨度大，弧形平

中国石拱桥，一般为半圆形拱桥。赵州桥诞生前的石拱桥更是如此。洛阳郊外的旅人桥（北魏郦道元《水经注》），建于西晋太康三年（公元282年），是单跨半圆形拱桥，这种灯型的拱桥，拱圈高耸，桥面坡度较大，利于桥下般只通航，而桥上车辆通过比较困难。中国黄河以北广大地区以陆路交通为主，古代、物资运输多赖大板车和骡马大车，造坡度平坦的桥比较适宜。李春等匠师为满足陆路交通需要，大胆选用了圆孤拱，拱矢大大小于半径，只有7.23料（如为半圆拱，半径则是27.7米），与拱的跨度37.02米相比，约为1：5，这样的拱日坦拱以此降低坡度。此外，还采用低的拱脚位置（1995年修缮时发现拱线已埋入土中1米深），以适应平原地区降低桥梁的纵向坡度要求。还依照反拱顶较厚的通常做法，采用拱脚处厚约30厘米于拱顶渐减为16厘米的薄填石的方法。大大减轻桥身自重，降低了桥的坡度。现在桥坡为6.5%，即前进100米，上升6.5米，便于车辆通行。

三、 两端宽中间窄

梁思成在《赵县大石桥即安济桥》一文中，陈述防备拱券与拱卷之间外倒出倾时，说：安济桥在解决石卷外倾预防开裂，除设伏拱外，最值得注意的乃是故意使桥身两端阔而中间较窄这一特点。经实地测量，北端两旁栏杆间阔距9.02米；南端阔距为9.52米；而桥之正中仅不8.51米，相差之数51?D54厘米。这种做法，绝非施工中不慎所致，而是造桥设计师李春等预先料到纵向砌法各个单券有易于向外倾倒的危险。故将中间阔度特意缩小，使各道单卷有向内收拢相聚的倾向，依此来抵制它，弥补这一缺陷。其用心可谓周密，施工可谓谨慎。这样做完全可以加强与自然物理规律的抗衡力，符合力学原理。是造桥者聪明才智的表现。

四、 纵向并列砌筑法

赵州桥的主拱和四个伏拱，者是采用纵向并列工的砌筑法，与横向的联式拱不同。采用这样的砌券法，是有一定的原因的：造这样的巨大的石桥需耗众多经费，众多劳力，短时间难以完成。造一座不大的单孔旅人桥，自“太康三年（公元282年）十一月初动工，日用七万五千人，至四月末止（《水经注》）。”看来用了半年时间。赵州桥巨大的造桥经费不会一次或一年半载中筹集好，造桥只能分段进行。此情况国外也有，如罗马石拱桥，靠募捐筹款，往往建成一孔后，等一段时间，待筹款一足，再造相邻一孔。另外，还得考虑在桥梁施工时船只通航和夏秋洪水的影响诸问题。

赵州桥共28道拱圈，拱圈厚度1.03米，全拱一律，拱石.长度从0.70米到1.09米不等，以适应砌成圆孤拱的需要；拱石宽度由0.25米至0.40米不等，以便垒砌变宽度的拱圈之需。每道拱圈约用43块大石块组成，计用券石1260块。桥面用石版铺成。分为三段，中间走车，两旁行人。纵向并列砌筑法的好处：

一是施工方便。采用纵向并列砌筑，可以各道拱圈先后施工。一道砌完拢合后，独立站稳，移出桥架，依次砌筑下一道拱圈。至止28道拱圈全部完成。这样，施工中遇到洪水影响不大。

二是各道拱圈自成一体，日后倘有一道损坏，不影响全桥，且修复方便。

三是节省约木料。修拱形桥，需大量木材做支架。建桥时因各道拱圈先后施工，一道砌好，再砌相邻的一道，这样，可以用较窄的木架轮换拆挪，节约大量木材。

为防止两侧各拱圈向外倾倒，加强横向连结，建桥者采用了以下措施：①用9根两端带帽头的铁拉杆（即铁梁）横穿拱背（全拱用5根，四小拱各用1根，锁信28道拱圈）。②对各块相邻拱石，琢石磨细洗净后，各面钻出精细对称倾纹，使接触面平而不滑，以利抗剪；用双银锭形的“腰铁”22块卡信，增加拱面联系。③在石桥两侧各有长1.80米，外头向下延伸5厘米的钩石6块，勾结主拱圈。④拱背上面用较宽石料交错平铺一层护拱石，跨于肋间，使拱圈结成一体，保持稳定。⑤拱石间全部用白灰或泥浆砌筑。因当时无水泥等粘结性能良好的材料，采用大型粗料拱石，用薄浆砌筑，提高拱圈抗压强度。⑥拱脚9.6米，拱顶宽9米，用这样少量的收分，防止拱圈变形。

第二节 艺术风格

赵州桥不仅具有经济实用，坚固美观等优点，在科学技术上也有很高的价值，而且个有宝贵的民族艺术特色。英国学者李约瑟教授在《中国技术史》一书中赞颂道：“中国文化的特色在不少程度上是一个合理与浪漫的巧妙结合，从而在建筑工程上产生了良好的效果。中国的桥梁没有不美观的，而县不少是非常美观的。”赵州桥正是如此。

中国的古代建筑多笔直的中轴线，左右均齐的对称造型，给人以古相苍劲的艺术美感。从赵州桥的总体轮廓看，曲梁如波、弧形平坦的主拱线上，对称地轻伏着4个小拱，巨身凌空，线条明快，雄伟之中有秀逸。每当朝晖夕阳，在这里徘徊瞻顾，石桥的造型颇似一匹“鸣思战斗”的骏马，愈有重载而欲飞腾，它犹如一座寓有动作的“飞桥”，使人倍感格外轻盈、匀称。历代文人墨客用“新月”、“玉环”、“长虹”、“苍龙”等形象，表达对这座石桥的惊叹、赞美。

侧观赵州桥，主拱外侧面上下各起线（凸起的阳纹）3条：4个小拱稍有收回，上下各起线两条，大拱、小拱、拱石均用双银绽形腰铁联结，这种银锭形腰铁，除增加拱石间拉力外，其装饰作用很重要，这种银锭形腰铁，除增加拱石间拉力外，其装饰作用很重要，块块腰铁好似苍龙之片片鳞甲，使券面呈现“龙腹”武艺有象，令人倍感桥身有向上攒动的趋势。主拱和4个小拱拱顶各雕龙头状龙门石一块。建桥者运用浪漫手法。塑造出想象中的吸水兽，寄托石桥不受水害，长存无恙的美好愿望。

主拱和四小拱之上为仰天石（即桥面边安装栏板、望柱的帽石），外露桥侧，在仰天石的边侧和上面，雕刻有等距的八瓣莲花饰件。莲者，“中通外直，出淤泥而不染”，倍受人喜爱。种圆形饰件，是从木结构的帽钉及帽钉之下的垫板模仿而来的，并且加以装饰美化，把帽钉和莲瓣形的垫板结合起来，好似一朵落地莲花，此种花形，在山西太原天龙山石窟中的地板上和云岗石窟中的门楣上均有灯似的装饰。即增加美感，又增强牢固感，寓有“步步生莲”之意。仰天石与主拱上下相映，增强了“虹飞”的意境。在构思中既仿自然景物，又有丰富的想象力，创造出优美图案点缀桥侧，正是中国美术写实倾向与浪漫主义创作思想交织的生动表现，李春不愧为卓越的艺术家。

从赵州桥的栏板、望柱精美浮雕看，有其鲜明的艺术特色。全桥两侧共设栏板21块，望柱22根。中间设饕餮（tāo tiè）、蛟龙栏板5块，盘龙竹节望柱6根；其佘为斗子卷叶栏板和宝珠竹节望柱。

两侧栏板均在正中一块内外两面刻饕餮、浪花浮卷叶菡萏（hán dàn）。饕餮毛发分披，卷曲如云，眼珠夺眶，鼻孔张开，口露獠牙，做吞噬状，气势凶猛，眭盱（xù）翕（xū）,又畏乎！生动地描绘了贪婪的恶兽形象。在诸多龙栏板中，以两侧北数第二块为最。正面雕左龙夹尾执莲叶、券叶、菡萏、飘带一束，向右龙献举，右龙展尾执莲瓣宝珠一枚，向左龙回敬，二龙相向戏逗，细节真实，画面生动，耐人寻味；背面雕二龙戏水。龙头口微张开，巨牙微露，龙眼椭圆，眼珠光滑，似能转动，双龙对视，极为传神；腮旁刻龙须一摄，末梢四卷，颈上一簇鬓毛，末端尖俏，龙角微曲，龙耳后背，内壁有时脉状弧线，倍觉逼真，二龙身上皆无片片鳞甲，刀法细腻圆润，整体轮郭尽用曲线，极富动感；足分三爪，刻工精细刚劲有力。二龙浮游于水层，二爪外露，二爪内藏于水，似乎在水下握接。特别是海水的表现手法，技艺高超异常。水面无一水波线长，却给人以荡漾之感觉。其因出于龙身不全绘出：前不见双足，腰部未画，后足、龙尾间断，成为空白，但毫无龙身断裂之感，反而觉得蛟龙是在碧波中自由游荡，局部被水淹没。空白处石面随蛟龙的动态，或鼓出，或低洼，表现了海水波涛汹涌之状。用这种虚实相间的手法，带真地表现了双龙戏水的生动情景。

名排其佘4块栏板，有的雕一巨龙，印鳞片层层，形象逼真：有的双龙交缠相戏，若飞或动；有的共执飘带、莲瓣宝株；有的托莲叶、菡萏、卷叶；有的刻卷时流云纹花朵；有的刻二龙戏珠或双龙夺兽。

龙栏板中间和两侧设蟋龙竹节望柱，共12根。长柱身，底为地袱，在地袱之盆唇之间浮雕蟋龙，技法近于龙栏板。盆唇之上连续用斗形摄顶和覆钵，再加上有竹节4节。

与蟋龙竹节望柱相接的是斗子卷叶栏板，共32块。栏板下为地袱地袱与寻杖间设盆唇一道，盆唇与地袱间的华版刻工精细，交错钻纹，盆唇之上的铭刻斗子卷叶，叶数为二、三、四不等。从斗子卷叶的样式看，与赵县附近的天龙山、响堂山等石窟中雕刻风格相似。

斗了卷叶栏板中间和边侧置竹节宝株望柱。刻工工整，形式自地袱之上采用竹节，然后连续刻画盆唇、斗形摄顶覆钵，顶端是轮廓柔和的单宝珠。

纵观全桥栏板、望柱，构思精湛，布局得当。中部蟠龙竹节望柱及游龙栏板，随桥面坡度逐渐高起，升腾。望柱下部的蟋龙和游龙凹凸雕斫，色调较暗，顶上的竹节疏朗，高耸，色调较明，两端斗子卷叶栏板及竹节宝珠望柱，逐渐低下，迥远，柱身竹节与栏板空白相衬，形如波纹涟漪，斗子卷叶左右翻飘，则如水花浪涌，柱头挑形宝珠似菡萏、蓓蕾。中部栏板的龙相结交戏斗，画面生动，富有生机；两端斗子卷叶栏板成二方连续图案，显得内容既不驳杂，形象又很和谐，既突出了龙兽浮雕，又使整个石桥建筑风格浑然一体。赵州桥是一座丰富多彩的庞大建筑，具有不朽的艺术价值，它继承了商周两汉以来的艺术传统，凝聚了严整、矫健、俊逸的时代风貌。艺术的优美，在桥梁建筑只上谱写了光辉的篇章。