趙州橋曲中有直

趙州橋曲中有直

　　趙州橋，是一座位于河北省石家莊市趙縣城南洨河之上的石拱橋，因趙縣古稱趙州而得名。以下是小編收集整理的趙州橋曲中有直相關內容，歡迎閱讀！

　　簡介

　　河北省趙縣有一座世界聞名的石拱橋——趙州橋。它是隋代著名石匠李春建造的。遠遠望去，趙州橋像一道彩虹架在河上，那彎彎的橋拱形成的圓弧，多么藝術，富有曲線美!可是當你走近一看，那優美的曲拱，卻是用一塊塊直棱石料巧妙構造的。這構思奇特的趙州橋不但在世界橋梁史上留下了光輝的一頁，而且閃耀著高等數學啟蒙思想的光芒，有誰會想到曲中有直呢?

　　如果你留心觀察，你就會發現在周圍生活中有許許多多曲中有直的物體。那高聳的煙囪很多都是空心的圓柱，你觀察過手藝高超的建筑工人是怎樣用磚砌圓柱形煙囪的嗎?你想過曲中有直的辯證關系嗎?如果你用一把像直尺一樣的銼刀，你相信可以在鐵板上銼出圓嗎?當你用剪刀在紙上剪圓形時，你可洞察秋毫地想到：這恰恰是用無數條難以察覺的直線剪出了圓上的曲線……在你周圍生活中，這樣的例子還多得很，它告訴我們：把許多短短的直線連接起來，可以逐漸接近曲線;當這些直線變得極短時，直線就可以變成曲線。這個認識是數學思想史上一個重大發現和飛躍，它像趙州橋一樣溝通了曲直，為高等數學中大名鼎鼎的微積分奠定了思想基礎。

　　趙州橋的曲直與我們學的圓有什么聯系呢?在推導圓的面積公式時，我們把圓分割成許多扇形，然后把這些扇形拼成接近長方形或平行四邊形。分的扇形越多，扇形的弧就越接近直線，化曲為直，由此推導出圓的面積公式。

　　我國古代數學家劉徽和祖沖之就是運用曲中有直的思想。劉徽從圓內接正6邊形算起，依次把邊數加倍，算出圓內接正12邊形、24邊形……直到96邊形，求出π=3.14。過了二百年，聞名于世的偉大數學家祖沖之，從圓內接正12288邊形，求出π的正確數值在3　.1415926與3　.1415927之間。在一個圓內畫一個內接正12288邊形，這時的直線邊已經非常短，幾乎與圓周重合了。由此看來，在一定條件下，直線可以轉化為曲線，曲線也可以轉化為直線，曲線和直線是對立統一的。

　　選址特點

　　趙州橋的合理選址是它成為千年古橋的一個重要原因。李春將趙州橋的基址選在洨河的粗砂之地，是因為以粗砂為根基可提升橋梁的承重力度，以確保橋梁的穩定性。

　　現代勘測表明，趙州橋的橋址區域地層分布穩定，地基土主要以密實的粉質粘土為主，中間有粉土和砂土夾層，是修建這種特大跨度單孔橋梁的比較理想的場所。根據化驗分析，這種土層基本承載力為34噸/平方米，并且粘土層壓縮性小，地震時不會產生砂土液化，屬良好天然地基。其穩定的地基基礎是這座古老的橋梁能承受多次地震考驗的重要原因之一。

　　趙州橋的橋臺為低拱腳、淺基礎、短橋臺。直接建在天然砂石上，并在此基礎上用5層石條砌成橋臺，每層較上一層都稍出臺。

　　結構特點

　　一、敞肩圓弧拱：兩個拱肩部分各建兩個對稱的小拱，伏在主拱的肩上。符合結構力學原理，增加排水面積16.5%，節省石料。

　　二、跨度大，弧形平：采取單孔長跨形式，河心不立橋墩；圓弧拱形式，石拱高度降低。優于多孔橋單跨跨度小、橋墩多不利于泄洪的特點。

　　三、兩端寬中間窄。

　　四、縱向并列砌筑法。

　　建造工藝

　　趙州橋建造中選用了附近州縣生產的質地堅硬的青灰色砂石作為石料，采用圓弧拱形式，使石拱高度降低。主孔凈跨度為37.02米，而拱高只有7.23米，拱高和跨度之比為1:5左右，這樣就實現了低橋面和大跨度的雙重目的。

　　趙州橋施工時采用縱向并列砌置法，就是整個大橋由28道各自獨立的拱券沿寬度方向并列組合在一起，每道券獨立砌置，可靈活地針對每一道拱券進行施工。每砌置完一道拱券時，只需移動鷹架（施工時用以撐托結構構件的臨時支架）再繼續砌置另一道相鄰拱。這種砌置方法利于修繕，如果一道拱券的石塊損壞，只需要替換成新石，而不必對整個橋進行調整。

　　為加強各道拱券間的橫向聯系，使28道拱組成一個有機整體，連接緊密牢固，趙州橋建造采用了一系列技術措施：

　　每一拱券采用”下寬上窄、略有收分“方法，使每個拱券向里傾斜、相互擠靠，增強其橫向聯系，防止拱石向外傾倒；在橋的寬度上也采用”少量收分“方法，從橋兩端到橋頂逐漸收縮橋寬度，加強橋的穩定性。

　　在主券上均勻沿橋寬方向設置5個鐵拉桿，穿過28道拱券，每個拉桿的兩端有半圓形桿頭露在石外，以夾住28道拱券，增強其橫向聯系；4個小拱上也各有一根鐵拉桿起同樣作用。

　　在靠外側的幾道拱石上和兩端小拱上蓋有護拱石一層，以保護拱石；在護拱石的兩側設有勾石6塊，勾住主拱石使其連接牢固。

　　為使相鄰拱石緊密貼合，在主孔兩側外券相鄰拱石之間設有起連接作用的“腰鐵”，各道券之間的相鄰石塊也都在拱背設有“腰鐵”，把拱石連鎖起來；每塊拱石的側面鑿有細密斜紋以增大摩擦力，加強各券橫向聯系。

　　文物遺存

　　趙州橋是一座單孔割圓式敞肩石拱橋，因橋兩端肩部各有二個小孔，故又稱敞肩橋。

　　1、橋臺

　　趙州橋橋臺長約5米，寬為9.6米。基礎寬度為9.6—10米左右，長度約5.5米。基礎的埋置深度為2—2.5米；橋臺厚度1.549米，拱腳下為5層平鋪條石，灰縫很薄，無裂縫，每層略有出臺，石料下層較上層稍厚。

　　2、橋身

　　趙州橋橋身全長64.4米，拱頂寬9米，拱腳寬9.6米，跨徑37.02米，拱矢7.23米。主拱的兩端各有兩個小拱，小拱凈跨為2.85米和3.81米。橋體由28道并列券拱砌筑，并用勾石、收分、蜂腰、伏石“腰鐵”連結加固，提高了整體性。橋面兩側有42塊欄板和望柱，雕刻精美，欄板上雕的“斗子卷葉”和“行龍”，半圓雕刻，比例適度，線條流暢。

　　3、出土文物

　　1952年冬、1953年冬、1954年夏和1955年2月份，國家文化部文物管理局等單位先后挖掘出土大小橋石1500傳余塊。經選擇可拼成較完整且有雕欄和銘記的石塊。其中有欄板20余塊，包括較古的隋代饕餮欄板2塊，各式隋代雕龍欄板7塊，走馬欄板1塊，斗子卷葉欄板16塊，鳳凰欄板1塊；石刻獅子兩個；仰天石52塊，唐代修橋記、銘刻各1塊；明代修橋記石碑2塊；有題刻的殘石6塊；印有“仙跡”的橋面石1塊等。在拆除橋面時，在橋身砌石內發現故事欄板3塊等。

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