第五節(jié) 經(jīng)典結(jié)構(gòu)欣賞

1、 知識(shí)回顧什么是結(jié)構(gòu)？結(jié)構(gòu)類型有那些？穩(wěn)定結(jié)構(gòu)兩個(gè)重要性質(zhì)是什么？ 如何欣賞設(shè)計(jì)作品（以建筑為例）？ 技術(shù)：包括結(jié)構(gòu)使用功能的實(shí)現(xiàn)、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固耐用、結(jié)構(gòu)造型設(shè)計(jì)的創(chuàng)意和表現(xiàn)力、材料使用的合理性、工藝制造的精湛程度等。文化：具體包括民族特色、歷史性、時(shí)代性、藝術(shù)性等方面。 橋長橋長64.40米，跨徑米，跨徑37.02米，是當(dāng)今世界上跨徑最大、米，是當(dāng)今世界上跨徑最大、建造最早的單孔敞肩型石拱橋。建造最早的單孔敞肩型石拱橋。觀看時(shí)，注意：觀看時(shí)，注意：橋的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)？橋的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)？ 橋的受力分析？橋的受力分析？ 橋的文化寓意和民族特色橋的文化寓意和民族特色 ？ 【簡介【簡介】 趙州橋建于隋代（公元5

2、81618年）大業(yè)年間（公元605618年），由著名匠師李春設(shè)計(jì)和建造，距今已有1400年的歷史，是當(dāng)今世界上現(xiàn)存最早、保存最完善的古代敞肩石拱橋。趙州橋1961年被國務(wù)院列為第一批全國重點(diǎn)文物保護(hù)單位。1991年，美國土木工程師學(xué)會(huì)將安濟(jì)橋選定為第12個(gè)“國際歷史土木工程的里程碑”，并在橋北端東側(cè)建造了“國際歷史土木工程古跡”銅牌紀(jì)念碑。趙州橋， 又名安濟(jì)橋，位于河北趙縣洨河上，它是世界上現(xiàn)存最早、保存最好的巨大石拱橋，距今已有1400多年歷史，被譽(yù)為“華北四寶之一”。建于隋大業(yè)(公元605-618)年間，是著名匠師李春建造。橋長64.40米，跨徑37.02米，券高7.23米，是當(dāng)今世界上跨

3、徑最大、建造最早的單孔敞肩型石拱橋。因橋兩端肩部各有二個(gè)小孔，不是實(shí)的，故稱敞肩型，這是世界造橋史的一個(gè)創(chuàng)造（沒有小拱的稱為滿肩或?qū)嵓缧停?。橋上有很多的東西，類型眾多，豐富多彩。趙州橋建成已距今1400年，經(jīng)歷了10次水災(zāi)，8次戰(zhàn)亂和多次地震，特別是1966年邢臺(tái)發(fā)生的7.6級(jí)地震，邢臺(tái)距這里有40多公里，這里也有四點(diǎn)幾級(jí)地震，趙州橋都沒有被破壞，著名橋梁專家茅以升說，先不管橋的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，僅就它能夠存在1300多年就說明了一切。1963年的水災(zāi)大水淹到橋拱的龍嘴處，據(jù)當(dāng)?shù)氐睦先苏f，站在橋上都能感覺橋身很大的晃動(dòng)。據(jù)記載，趙州橋自建成至今共修繕9次。 在主拱券的上邊兩端又各加設(shè)了二個(gè)小拱，一是可

4、節(jié)省材料，二是減少橋身自重（減少自重15%），而且能增加橋下河水的泄流量。1979年5月，由中國科學(xué)院自然史組等四個(gè)單位組成聯(lián)合調(diào)查組，對趙州橋的橋基進(jìn)行了調(diào)查，自重為2800噸的趙州橋，而它的根基只是有五層石條砌成高1.55米的橋臺(tái)，直接建在自然砂石上。這么淺的橋基簡直令人難以置信，梁思成先生1933年考察時(shí)還認(rèn)為這只是防水流沖刷而用的金剛墻，而不是承納橋券全部荷載的基礎(chǔ)。他在報(bào)告中寫道：“為要實(shí)測券基，我們在北面券腳下發(fā)掘，但在現(xiàn)在河床下約70-80厘米，即發(fā)現(xiàn)承在券下平置的石壁。石共五層，共高1.58米，每層較上層稍出臺(tái)，下面并無堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，分明只是防水流沖刷而用的金剛墻，而非承納橋券全

5、部荷載的基礎(chǔ)。因再下30-40厘米便即見水，所以除非大規(guī)模的發(fā)掘，實(shí)無法進(jìn)達(dá)我們據(jù)學(xué)理推測的大座橋基的位置?！睘榱吮Ｗo(hù)趙州橋，上世紀(jì)末在趙州橋東100米處新建的橋梁，其結(jié)構(gòu)還是沿襲趙州橋，只是主拱上的小拱數(shù)量增加到一邊5個(gè)。 橋的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（1）采用圓弧拱形式，改變了我國大石橋多采用圓弧拱形式，改變了我國大石橋多為半圓形拱的傳統(tǒng)。為半圓形拱的傳統(tǒng)。 我國古代石橋拱形大多為半圓形，這種形式比較優(yōu)美、完整，但也存在兩方面的缺陷：一是交通不便，半圓形橋拱用于跨度比較小的橋梁比較合適，而大跨度的橋梁選用半圓形拱，就會(huì)使拱頂很高，造成橋高坡陡、車馬行人過橋非常不便。二是施工不利，半圓形拱石砌石用的腳手架就

6、會(huì)很高，增加施工的危險(xiǎn)性。為此，李春和工匠們一起創(chuàng)造性地采用了圓弧拱形式，使石拱高度大大降低。趙州橋的主孔凈跨度為37.O2米，而拱高只有7.25米，拱高和跨度之比為1:5左右，這樣就實(shí)現(xiàn)了低橋面和大跨度的雙重目的，橋面過渡平穩(wěn)，車輛行人非常方便，而且還具有用料省、施工方便等優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)然圓弧形拱對兩端橋基的推力相應(yīng)增大，需要對橋基的施工提出更高的要求。 （2）采用敝肩。）采用敝肩。 這是李春對拱肩進(jìn)行的重大改進(jìn)，把以往橋梁建筑中采用的實(shí)肩拱改為敝肩拱，即在大拱兩端各設(shè)兩個(gè)小拱，靠近大拱腳的小拱凈跨為38米，另一拱的凈跨為28米。這種大拱加小拱的敝肩拱具有優(yōu)異的技術(shù)性能，首先可以增加泄洪能力，減輕

7、洪水季節(jié)由于水量增加而產(chǎn)生的洪水對橋的沖擊力。古代佼河每逢汛期，水勢較大，對橋的泄洪能力是個(gè)考驗(yàn)，四個(gè)小拱就可以分擔(dān)部分洪流，據(jù)計(jì)算四個(gè)小拱可增加過水面積16左右，大大降低洪水對大橋的影響，提高大橋的安全性。其次敝肩拱比實(shí)肩拱可節(jié)省大量土石材料，減輕橋身的自重，據(jù)計(jì)算四個(gè)小拱可以節(jié)省石料26立方米，減輕自身重量700噸，從而減少橋身對橋臺(tái)和橋基的垂直壓力和水平推力，增加橋梁的穩(wěn)固。第三增加了造型的優(yōu)美，四個(gè)小拱均衡對稱，大拱與小拱構(gòu)成一幅完整的圖畫，顯得更加輕巧秀麗，體現(xiàn)建筑和藝術(shù)的完整統(tǒng)一。第四符合結(jié)構(gòu)力學(xué)理論，敝肩拱式結(jié)構(gòu)在承載時(shí)使橋梁處于有利的狀況，可減少主拱圈的變形，提高了橋梁的承載力

8、和穩(wěn)定性。 （3）單孔。）單孔。 我國古代的傳統(tǒng)建筑方法，一般比較長的橋梁往往采用多孔形式，這樣每孔的跨度小、坡度平緩，便于修建。但是多孔橋也有缺點(diǎn)，如橋墩多，既不利于舟船航行，也妨礙洪水宣泄；橋墩長期受水流沖擊、侵蝕，天長日久容易塌毀。因此，李春在設(shè)計(jì)大橋的時(shí)候，采取了單孔長跨的形式，河心不立橋墩，使石拱跨徑長達(dá)37米之多。這是我國橋梁史上的空前創(chuàng)舉。 趙州橋上的仙跡，主要指傳說中張果老倒騎毛驢在橋上走留下的驢蹄子印；柴王爺推車過橋軋下的車道溝印和膝蓋跪下的膝蓋?。霍敯酁榫仁瘶蜍S身跳入河中，用手力頂石橋的手掌印，這些仙跡常常成為游人津津樂道的最有趣內(nèi)容之一，來到趙州橋也都要首先尋覓看個(gè)究竟。

9、這是關(guān)于趙州橋的一段最有名的傳說。相傳從前在河北省趙縣城南五里的地方，有一條大河，名叫洨河。洨河發(fā)源于河北西部的井陘山。在古代，它的水勢很大，每逢夏秋兩季，大雨來臨，雨水和山泉一并順流而下，沿途又匯合幾條河水，形成了洶涌的洪流。因此，洨河兩岸的居民和來往的行人，都感到非常不便。趙縣人民的這個(gè)困難，被著名的工匠祖師魯班知道了。他特地遠(yuǎn)道趕來，施展出卓越的技術(shù)，在一夜之間就造好這座趙州大石橋?！沮w州橋傳說【趙州橋傳說】 趙州橋造好的消息，很快地傳遍了四方。遠(yuǎn)近居民都懷著驚喜的心情，爭先恐后地前來參觀。這個(gè)奇跡甚至驚動(dòng)了“八仙”之一的張果老。在驢背的褡褳里一邊裝上了“太陽”，一邊又裝上了“月亮”，要

10、在橋上走過。這還不算，張果老存心要和魯班開個(gè)玩笑，他又約了柴榮，推著載有“五岳名山”的獨(dú)輪車，一道來到橋頭，開口便問這橋能不能讓他們兩人同時(shí)行走。這時(shí)，魯班剛把大橋修好，正在十分得意，便很不以為然地說：“這么堅(jiān)固的石橋，還經(jīng)不起你們兩人走么？”不料他們上橋以后，把橋壓得搖搖欲墜。魯班一看情況不妙，趕忙跳下橋去，用手使勁托住橋身東側(cè)，才使這兩位仙人帶著日月和五岳名山順利通過。從此，橋上留下了幾處人們津津樂道的“仙跡”；張果老的驢蹄印和斗笠顛落壓成的圓坑；柴榮因推車力過猛，一膝著地壓成的膝蓋印和車道溝；還有魯班托橋的手印。后來，除了因?yàn)闁|側(cè)一度塌毀，手印已經(jīng)不見，其余的仙跡“都留存下來。小放牛里所

11、歌唱的就是這一段生動(dòng)的傳說。 【趙州橋傳說【趙州橋傳說】 趙州橋的施工方案極為科學(xué)巧妙。砌筑拱洞有兩種砌筑法，一是橫向聯(lián)式砌筑法，另一是縱向并列式砌筑法。橫向聯(lián)式砌筑的拱洞是一個(gè)整體，比較結(jié)實(shí)，但這種砌筑法要搭大木架，而且必須整個(gè)拱洞竣工才能拆除本架，施工期較長?？v向并列砌筑法是把整個(gè)大橋沿寬度方向用28道獨(dú)立拱券并列組合起來。每道拱券單獨(dú)砌筑，合龍后自成一體。這樣砌完一道拱后，移動(dòng)承受拱券重量的木架，再砌相鄰的一道拱，一道一道地砌筑。這種砌筑法優(yōu)點(diǎn)是，既節(jié)省搭木架的材料，又便于移動(dòng)木架分別施工，并且以后容易維修。因?yàn)槊康拦叭寄塥?dú)立承受重壓，28個(gè)拱券拼成一個(gè)大拱券，如果某一道拱券損壞了，可

12、以部分施工維修，不影響整個(gè)橋身安全。原理 但是，縱向并列砌筑法，并列的拱券之間缺乏聯(lián)系，整體結(jié)構(gòu)并不結(jié)實(shí)。李春建造趙州橋的時(shí)候，所以大膽采用縱向并列砌筑法是由于他充分考慮到?jīng)┖铀那闆r和施工進(jìn)度的矛盾。在當(dāng)時(shí)的生產(chǎn)水平條件下，建造這座大石橋不可能短期竣工。而洨河冬枯夏漲，如果采取橫向聯(lián)式砌筑法，工程進(jìn)行到一半，遇上洪水，木架和已砌成的部分就要被沖毀，可是采取縱向并列砌筑法即使遇上洪水，也不會(huì)太受影響，李春為了克服縱向并聯(lián)砌筑法整體結(jié)為不結(jié)實(shí)的缺點(diǎn)，先用9條兩端帶帽頭的鐵梁橫貫拱背，串連住28道拱券，加強(qiáng)橫向聯(lián)系，再對兩塊毗鄰的拱石，用雙銀錠形的腰鐵卡住，然后在橋的兩側(cè)各有長18米，外頭向下延伸

13、五厘米的鉤石六塊，勾住主拱券，拱券外還有護(hù)拱石，這樣，整個(gè)橋身結(jié)合在一起。另外，利用拱腳比拱頂寬06米的少量“收分”來防止拱券傾斜。經(jīng)過1350多年的考驗(yàn)，證明這種施工方案是極其科學(xué)，極有成效的。 原理趙州橋的故事非常感人可是橋身上為什么會(huì)鑿上這些痕跡呢？據(jù)現(xiàn)代橋梁專家羅英先生按照工程原理推測，這些痕跡是行車指標(biāo)和工程指標(biāo)。由于趙州橋是采取縱向并列砌筑法修建的，兩邊如行重車，橋就容易損傷。橋面廠的驢蹄印都在東側(cè)1/3的位置。這就是說，重載過橋如果太靠邊，石拱券容易變型外傾發(fā)生危險(xiǎn)，應(yīng)當(dāng)走中間。橋腹上的手掌印應(yīng)當(dāng)是一種工程指標(biāo)，表示萬一橋發(fā)生裂痕，可在手掌印處暫時(shí)支撐，以免立刻坍圮，可以從容維修

14、。 總之，趙州橋處處都體現(xiàn)著中國古代工匠們的聰明才智。象趙州橋這樣古老的大型敞肩石拱橋。在世界上相當(dāng)長的時(shí)間里是獨(dú)一無二的。在歐洲，公元14世紀(jì)時(shí)，法國泰克河上才出現(xiàn)類似的敝肩形的賽雷橋，比趙州橋晚了700多年，而且早在1809年這座橋就毀壞了。隋代著名石匠李春的重人貢獻(xiàn)在世界橋梁建筑史上永放光輝 飛檐飛檐 飛檐飛檐 武當(dāng)山道教古建筑的宮殿屋檐的每武當(dāng)山道教古建筑的宮殿屋檐的每條垂脊前端，都有一排栩栩如生的條垂脊前端，都有一排栩栩如生的禽獸像，形狀各異，數(shù)量不一。這禽獸像，形狀各異，數(shù)量不一。這些禽獸被稱為小獸。些禽獸被稱為小獸。龍，是傳說中一種能興云作龍，是傳說中一種能興云作雨的神異動(dòng)物，封建時(shí)代龍雨的神異動(dòng)物，封建時(shí)代龍又是作為皇帝的象征又是作為皇帝