引言摘要:跨越千年,赵州桥与你相见。尽管千年够久,但仍敌不过岁月的摧残。古代聪慧的中国人之所以能设计制造出跨越千年的高质量古桥,正是因为古代工匠的朴素力学思想。本文就从力学的角度,简单分析下古老的赵州桥跨越千年的原因。
关键词:赵州桥,拱形,力学
小学课本的著名文章之一,就是赵州桥。赵州桥被誉为世界上现存最古老的一座石拱桥,它历经一千四百多年仍屹立不倒。但是,实际上,除了跨越千年的爱情,跨越千年的石头也敌不住岁月的摧残,石头会风化,最终变成尘埃。
破损的老赵州桥(梁思成拍摄)
修复后的赵州桥已经失去了原有的样貌
赵州桥的结构对于古代技术而言,赵州桥是个大跨度桥梁,除了两侧外,没有其他桥墩。古赵州桥都是用石头堆叠而成,细节如下图。
局部细节
为了加固,石头与石头之间用腰铁连接。整座桥里的石头,会在自重的作用下,互相挤压,所有的石头受到的都是挤压力。
拱形的力学原理正是由于拱桥的石头受到的都是挤压力,才让赵州桥能够跨越千年。因为,大多数材料,包括石头,其抗压性能要远好于抗拉性能。通俗点说,材料拉的话容易坏,但是压的话不容易坏。下图是低碳钢和铸铁的拉压比较。