古建築橋也隱藏着硬核科技？拱橋——橫跨時空的科技

當我們談起古建築裡的科技，很容易想到高塔、大殿，卻往往會忽略一個低調的存在——橋。它們沒那麼華麗雄偉，卻藏着精妙的力學結構和工程設計。今天，我們來看看其中的三位“佼佼者”。

1.趙州橋

它是現存最古老的石拱橋，一千四百多年來，經歷了十次水災、八次戰亂和無數次大大小小的地震，但依然連通着兩岸。爲什麼這麼穩呢？

“拱”這種結構，可以把一部分向下的重力、壓力，分解爲往兩側的推力，很適合造橋。以前的橋大多是半圓拱，但跨度一大，橋面就會很高。不僅人走着累，施工也很危險。而趙州橋用了圓弧拱設計，拱的高度和跨度爲1:5，讓人和車都能方便地通行。

另一方面，它還把實肩拱改爲了敞肩拱，也就是大拱的兩端各帶兩個小拱，這在世界橋樑史上是首創。這樣不僅好看，節省了材料，而且讓橋自身的重量減輕了幾百噸！重力減小，自然就更加穩固了。兩對小拱還能受力，讓大拱輕鬆些，不得不說是“拱受相讓”（——諧音梗扣錢！）雨季來臨，肩上的小拱還能增加泄洪量，減少對橋身的衝擊。

在你看不見的內部，所有的石料都是順着橋的方向砌的，可以整整齊齊切成28“片”獨立的拱券。要是哪一道拱券壞了，只需要單獨替換就可以了，維修很方便。那它不會散架嗎？不用擔心，古人採取了創造性的科學措施，用金屬材料來補上石材的短板：5個鐵拉桿穿過了拱券，扣緊它們，就像繫好了安全帶（露出的圓圓的鐵球就是安全帶的頭兒）；相鄰石塊的背後還穿有“腰鐵”，把石塊鎖在一起，和現代的鋼筋一樣能增強穩定性，讓石塊們手拉手連成穩固的整體。

2. 盧溝橋

提到這座橋，你的第一反應可能是小學課本里“盧溝橋的石獅子”。大大小小五百多座石獅子，守着這座橋。

和趙州橋不同，它是一座多孔聯拱橋，有11個小拱，一起分擔壓力，增大泄洪面積。車馬行人的重量，它們一起承擔；洪水來了，它們一起泄洪；地震來了，它們一起承壓。小拱們“同舟共濟”，讓這座兩百多米長的橋安然屹立了八百多年。

每個橋墩的迎水側，都做成了船頭的形狀。要是做成方形，河水流動會撞上去，時間一長就容易壞。而船形的橋墩可以讓河水絲滑流過，減少衝擊。每個橋墩還自帶武器，俗稱“斬龍劍”，想嚇退惡龍不敢興風作浪，但其實是安裝的三角鐵柱，用來分流洪水、迎擊冰塊。

金屬不僅在表面給石材打輔助，還深藏在石橋內部。盧溝橋的地基這麼穩，是因爲有一根根粗鐵棍，像烤串一樣串起石塊，穩紮在河底。

3. 廣濟橋

它是石頭和木頭、拱橋和浮橋的結合。這座混搭的古橋位於廣東潮州，這裡降水豐富，時常還有颱風，經常發洪水，因此廣濟橋的抗洪，融入了獨特的技術。

例如，它的整體構成像變形金剛一樣可以靈活應變。兩邊是堅固的石橋，中間部分卻是可以開合的浮橋，由十八隻木船並排連成，鋪上木板作爲橋面，要是發大水了，拆掉就可以泄洪。

逢山開道，遇水架橋，遇到人力難以解決的問題時，聰明的大腦想出創新的方案，漸漸就發展出了科技。這些古橋彷彿連接着歷史和未來，讓我們發現古人對力學的瞭解，和對不同材料的巧妙運用。所以，即使是年代久遠的古建築，也有滿滿的科技元素。

作者：希卡石板修復組

審覈：北京交通大學建築與藝術學院 副教授 劉捷

出品：中國科協科普部

監製：中國科學技術出版社有限公司、北京中科星河文化傳媒有限公司