赵州桥，又名安济桥,坐落在石家庄东南45公里赵县城南蟤河之上,因桥体全部用石料建成,当地俗称大石桥。建于隋代开皇至大业年间(595年～605年),由匠师李春建造。赵州桥结构新奇,造型美观,古人说它制造奇特,人不知其所以为。桥全长64.4米,宽9.6米,跨度37.02米,是一座由28道相对独立的拱券组成的单孔弧形大桥。赵州桥最大的科学贡献就是它敞肩拱的创举。工具/原料more赵州桥工作原理及受力分析图电脑ANSYS方法/步骤1/9分步阅读

1、赵州桥桥址选择比较合理，使桥基稳固牢靠

李春根据自己多年丰富的实践经验，经过严格周密勘查、比较，选择了洨河两岸较为平直的地方建桥。这里的地层是由河水冲积而成，地层表面是久经水流冲涮的粗砂层，以下是细石、粗石、细沙和黏土层。根据现代测算，这里的地层每平方厘米能够承受4.5到6.6公斤的压力，而赵州桥对地面的压力为每平方厘米5—6公斤，能够满足大桥的要求。选定桥之后在上面建造地基和桥台。自建桥到现在，桥基仅下沉了5厘米，说明这里的地层非常适合于建桥。

2/9

2、赵州桥的砌置方法新颖、施工修理方便

李春就地取材，选用附近州县生产的质地坚硬的青灰色砂石作为建桥石料。在石拱砌置方法上，均采用了纵向（顺桥方向）砌置方法，就是整个大桥是由28道各自独立的拱券沿宽度方向并列组合而成；拱厚皆为1.03米，每券各自独立、单独操作，相当灵活。每券砌完全合拢后就成一道独立拼券砌完一道供券，移动承担重量的“鹰架”，再砌另一道相邻拱。这种砌法有很多优点，它既可以节省制作“鹰架”所用的木材，便于移动，同时有利于桥的维修，一道拱券的石块损坏了，只要嵌入新石，进行局部修整就行了，而不必对整个桥进行调整。三）在保持大桥稳定性方面采取了许多严密措施为了加强各道拱券间的横向联系，使28道拱组成一个有机整体，连接紧密牢固，李春采取了一系列技术措施。

l、每一拱券采用了下宽上窄、略有“收分”的方法，使每个拱券向里倾斜，相互挤靠，增强其横向联系，以防止拱石向外倾倒；在桥的宽度上也采用了少量“收分”的办法，就是从桥的两端到桥顶逐渐收缩宽度，从最宽9.6米收缩到9米，以加强大桥的稳定性。

2、在主券上均匀沿桥宽方向设置了5个铁拉杆，穿过28道拱券，每个拉杆的两端有半圆形杆头露在石外，以夹住28道拱券，增强其横向联系。在4个小拱上也各有一根铁拉杆起同样作用。

3、在靠外侧的几道拱石上和两端小拱上盖有护拱石一层，以保护拱石；在护拱石的两侧设有勾石6块，勾住主拱石使其连接牢固。

4、为了使相邻拱石紧紧贴合在一起，在两侧外券相邻拱石之间都穿有起连接作用的“腰铁”，各道券之间的相邻石块也都在拱背穿有“腰铁”，把拱石连锁起来。而且每块拱石的侧面都凿有细密斜纹，以增大摩擦力，加强各券横向联系。这些措施的采取使整个大桥连成一个紧密整体，增强了整个大桥的稳定性和可靠性。

3/9

受力分析（建立模型）

关于赵州桥用石材的力学性质，在参考文献《中国石拱桥研究》 一书中有详细记录。在本文的计算过程中，采用石材的弹性模量为： 5.0×1010 Pa ，泊松比: 0.1667 ,密度：28500kg / m3。

4/9

施加载荷（由于未查到赵州桥的实际承载能力，所以不明确指出加载

载荷，只观察加载后各位点的应力应变趋势）。

施加均布力荷载：单向上方加载荷

5/9

应力分布（颜色越红说明载荷越大，越容易受损破坏）

6/9

横向施加力

7/9

载荷分布

8/9

建筑结论：

第一、减轻桥体的重量，节省填腹的材料。经计算，四个小石拱留下的空洞，可以减少填料180立方米，合700多吨。这不但省工省料，还减轻桥身净重的15．3％，从而降低了石桥对两岸地基的压力，相应增加了桥梁的安全系数11．4％，延长了桥梁使用的期限。另外，充分利用小拱对大拱所产生的“被动压力”，从而大大增强了桥梁的稳定性。第二、四个小拱留下的四个空洞，增加排水面积16.5％，在洪汛季节。桥下过水面积增大、减轻了洪水对桥身的冲击。第三、大拱之上加两对小拱，均衡、对称，给人一种轻盈的美感。这个精巧的造型，使得赵州桥更加壮丽多姿。 再其次，赵州桥的施工方案极为科学巧妙。砌筑拱洞有两种砌筑法，一是横向联式砌筑法，另一是纵向并列式砌筑法。横向联式砌筑的拱洞是一个整体，比较结实，但这种砌筑法要搭大木架，而且必须整个拱洞竣工才能拆除本架，施工期较长。纵向并列砌筑法是把整个大桥沿宽度方向用28道独立拱券并列组合起来。每道拱券单独砌筑，合拢后自成一体。这样砌完一道拱后，移动承受拱券重量的木架，再砌相邻的一道拱，一道一道地砌筑。这种砌筑法优点是，既节省打木架的材料，又便于移动木架分别施工，并且以后容易维修。因为每道拱券都能独立承受重压，28个拱券拼成一个大拱券，如果某一道拱券损坏了，可以部分施工维修，不影响整个桥身安全。但是，纵向并列砌筑法，并列的拱券之间缺乏联系，整体结构并不结实。李春建造赵州桥的时候，所以大胆采用纵向并列砌筑法是由于他充分考虑到洨河水文情况和施工进度的矛盾。在当时的生产水平条件下，建造这座大石桥不可能短期竣工。而洨河冬枯夏涨，如果采取横向联式砌筑法，工程进行到一半，遇上洪水，木架和已砌成的部分就要被冲毁，可是采取纵向并列砌筑法即使遇上洪水，也不会太受影响，李春为了克服纵向并联砌筑法整体结为不结实的缺点，先用9条两端带帽头的铁梁横贯拱背，串联住28道拱券，加强横向联系，再对两块毗邻的拱石，用双银锭形的腰铁卡住，然后在桥的两侧各有长1．8米，外头向下延伸五厘米的钩石六块，勾住主拱券，拱券外还有护拱石，这样，整个桥身结合在一起。另外，利用拱脚比拱顶宽0．6米的少量“收分”来防止拱券倾斜。经过1350多年的考验，证明这种施工方案是极其科学，极有成效的。

9/9

结构结论：根据应急结构分布，整体桥梁受力会在两边桥基位置以及中间位置，载荷越大越容易减少使用寿命，越容易破坏。