石家庄地区境内自古以来就是东西.doc
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1、【精品文档】如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流石家庄地区境内自古以来就是东西.精品文档.概 述 石家庄地区境内自古以来就是东西、南北交通要冲,滹沱河、磁河、沙河、冶河、河等古旧河流纵横交错、支流众多。据查全区各县县志,历代有关桥梁、津渡的记载甚多,桥梁、涵洞和渡口是道路的重要组成部分,在漫长的历史长河中,历代人民建造了无数座桥梁,其中有一些具有世界水平。驰名中外的隋代赵州大石桥,即为明显的例证。可惜由于历史的局限,在旧中国没有得到应有的继承与发展。除石桥、木桥外,跨越大河还普遍采用木便桥与渡口相结合的形式。 道路是为国民经济服务的重要基础设施,而桥梁、涵洞、渡口又是道路不可缺少的组成部分
2、。随着时间的推移,古代的各种桥梁能保留到今天已为数不多了。全区境内仅有部分石桥,仍幸存下来。如赵县河上的安济桥(大石桥)、赵县西门外清水河上的永通桥(小石桥)、河上的清明桥、高邑新沟河上的安固桥、行唐县城西门外护城河上的升仙桥、深泽县磁河上的永济桥等。这些古代桥梁,有的气势磅礴,大刀阔斧;有的小巧玲珑,精雕细刻,其建造技术各有千秋。尽管有的石桥,历经千百年来风雨剥蚀、地震撼摇、车辆重载,表面已老态龙钟,但细察之下仍见当年风采。 中华人民共和国成立初期,桥涵严重短缺、全区只有桥梁58座,总长1527延米。其中永久性桥梁4座,总长481延米。大部分桥梁跨度小、载重标准低,还有一些临时木便桥,汛期拆
3、,汛后建,勉强维持通车。当时国家物资短缺,百废待兴,桥梁建设以木桥为主,在山区县则修建石桥。1955年建成金良河钢筋混凝土桥,标志着桥梁建设向永久性发展时期。1956年以后曾修建一些民(砖)台木面桥,1963年特大洪水灾害中多座桥梁水毁。总结水毁经验教训,自1964年以后桥梁建设以发展永久性桥梁为主。随着60年代钻孔灌注桩应用于桥梁基础工程和双曲拱、预应力混凝土等新型推广应用,加速了桥梁建设发展速度。 建国38年来,在党和政府的重视与关怀下,由于广大建桥职工的奋力拚搏,坚定不移地继续深化改革,桥梁建设有了很大的发展。截止1987年底,全区乡以上公路桥梁共421座,总长14203延米,其中永久性
4、桥梁413座,总长14085延米。干线及县级公路桥梁一览表附于书末,以供参考。乡级公路桥梁共206座,长4868延米,其中永久性桥梁201座,长4795米。村级道路桥梁共316座,长7480延米。 第一章 桥 梁 涵 洞 随着科学技术的引进,河北省近代工业逐渐兴起。单就建筑材料而言,清光绪十二年(公元1886年),在唐山市创办了第一座水泥厂,加上全国最早的钢铁联合企业汉冶萍公司。有了工业建筑材料-钢铁和水泥,加上引进国外的新技术新工艺,就促使石家庄地区桥梁建设从木、石结构发展为钢筋混凝土结构。 但是这个时期,中国公路建设由于工业建筑材料不能自给自足,石家庄地区还无法大量修建钢筋混凝土桥,仍然依
5、靠天然建材,以提高木、石结构的设计理论和施工工艺来修建公路桥梁。大跨石拱和木桁架的采用,就是当时公路桥梁利用天然材料取得的新成就。在构造方面,有中国古典民族形式,也是从国外引进的多种形式,在一定程度上反映了当时的公路建设者既勇于吸收国外先进技术,又发扬了中国传统的建桥经验,使全区桥梁建设技术达到了一个新水平。 第一节 石 桥 石桥,历史上是一种重要的桥梁结构形式。石家庄地区境内有多座古代石拱桥、石板桥,位于赵县的赵州大石桥,是我国古代石拱桥的杰出代表,被誉为天下雄胜及北方四大胜迹之一。 中华人民共和国成立后,在丰产石料的山区推广修建石拱桥,并修缮了举世闻名的隋代赵州大石桥。1960年建成了单孔
6、净跨37米的平山县胜利石拱桥;1976年又修建了平山界石沟大石拱桥,单孔净跨65米。在技术方面进一步向现代化迈进,而结构亦渐趋于设计合理、美观实用。70年代以后,修建石拱桥在山区地方桥梁建设中因地制宜得到蓬勃发展,特别是平山、灵寿两县石桥数量多,结构新,跨度大,投资少,对山区的建设发展发挥了巨大作用。截至1987年,平山、赞皇、灵寿、行唐和元氏五个山区县以民工建勤、民办公助、自筹资金等方式建成石拱桥301座,总长8808.5延米。其中大中桥93座,总长5005.2延米。 一、赵县安济桥 隋文帝时建造的安济桥,气势雄伟壮观,位于当时南北通衢大道上的赵州(今赵县)城南2.5公里河之上,人们都叫它赵
7、州桥,俗称大石桥。 这座中国古老的石拱桥,是世界上现存修建最早、跨径最大、保存最好的一座敞肩式单孔圆弧形石拱桥,比欧洲19世纪建造的敞肩石拱桥要早1200多年。它经历过14次破坏性地震的摇撼和多次洪水、战火的洗礼,遭受了近1400年来的雨、雪、风的侵蚀,迄今仍巍然屹立,直到1955年在下游修建便桥之前还通行重载车辆。它浸润着善、熔铸着力,蕴含着艺术的美,是隋代劳动人民勤劳、淳朴、勇敢、智慧的象征,被誉为北方四大胜迹之一。它以杰出的技术成就和清湛的艺术硕果赢得了古今中外人士的赞誉,在世界桥梁史上独步千载,颇具时代风格,享有崇高地位,这是中外专家学者所一致公认的。 (一)建桥年代 隋文帝杨坚统一全
8、国后,疆域辽阔,经济发达,中外文化交流频繁。赵州出于政治、军事、经济、文化的因素,已成为人口众多、经济繁荣的四通之域,北上可通涿郡治所蓟县(今北京市),南下可达洛阳,东至冀州(今冀县),西通太行,出现了陆路车旅络绎不绝,水运十分繁忙的景象。发源于井陉县封龙山的河流经赵州城南五里屯村(今大石桥村),隋时每逢夏秋,雨水与山泉顺流而下,沿途又汇合几条支流,形成了汹涌的洪流,给两岸居民和来往行人、车辆带来了交通隔绝,人们渴望修建一座兼顾水陆交通的桥梁。赵州距石料产地-今元氏、赞皇、获鹿不远,砌拱技术已不断提高,这都为建造这座车马千人过、乾坤此一桥提供了必要的条件。 已知记载赵州大石桥情况的最早文献:是
9、建桥100多年后唐开元年间(公元713741)中书令张嘉贞所作赵州大石桥铭,开宗明义第一句话就是:赵州河石桥、隋匠李春之迹也,证实李春是赵州桥修建主持者。又据北京大学所编金石汇目分编卷三补遗中一项纪录,在赵州桥下曾有一块唐山石工李通题名石,上有开皇十年字样,可知和李春同时修桥的还有李通。关于赵州桥的建造年代历来说法不一,从已有资料分析,可将建桥时间推前至隋开皇十一年至十九年(公元591599年)。 李春经过周密考察,根据水陆交通的需要和自然地理环境的特点,继承前人建桥的经验,发挥了高度智慧的创造才能,成功地在河上建造这座净跨径为37.02米、净矢高为7.23米、矢跨比为15.13、桥宽9米、桥
10、长50.83米、主拱圈由28道拱肋纵向并列砌筑,并在主拱圈上两侧各设两个小拱的单孔敞肩式圆弧型石拱桥,极大地方便了交通。而且桥面两旁有拦板、望柱(即栏杆),石雕精致,布置匀称,美不胜收。 赵州桥的建成,反映了当时社会经济的物质条件。从桥下发掘出的一些断碣残碑中发现的隋代修桥主题名石,证实费用是邑人捐资建成。 (二)历代修缮 中华人民共和国建立以前,在文献和实物史料中对赵州桥的修缮情况的记载,主要有六次。 第一次修缮为唐贞元九年(公元793年)。据次年刘超然所作新修石桥记载:桥建成近200年后,北桥台西侧被大水冲毁。上部边拱圈开裂、补石重彻,并补修了拦板与望柱,这是迄今发现记载赵州桥首次修缮工程
11、的文献。 第三次修缮为宋治平三年(公元1066年)。据宋史方技传记载:由于腰铁腐蚀脱落与被盗,使外侧拱圈倾斜,进行了扶正复原。这是赵州桥建成后400余年中,有记载的第二次修葺。 第三次修缮为明嘉靖四十二年(公元1563年)。据明孙大学所作重修大石桥记载:因桥面石料损坏,作了修缮,并记载了每隔30余年易桥面石料。 第四次修缮也在该年,据明翟汝孝:重修大石仙桥记载:这次修缮是加筑桥下南北码头及栏板、望柱的雕作,使大石桥更为壮观。 第五次修缮为明万历二十五年(公元1597年)。据张居敬重修大石桥记记述:因停息于桥下的运柴船不慎失火,致大桥受损。该年秋修补了微裂的拱石,整理了腰铁并更新了桥面,至冬完成
12、。 第六次修缮在清乾隆年间(公元17361795年)。据考证:明末,桥西侧5道拱肋倒塌,清乾隆年间修复。 中华人民共和国成立后,在19551958年对赵州桥进行了彻底的修缮,不但修复了清乾隆年间坍塌的桥东侧3道拱肋,还在不影响外型的原则下进行了结构加固,对桥面系按隋代式样进行了复制,基本保持了昔日风貌,有如高虹横水,使全桥焕然一新。 1、组织领导 1955年4月由有关部门组成了赵州桥修缮委员会,负责审查修缮计划,定期开会解决修缮中出现的问题。主要成员有:文化部文物处处长陈慈德;文化部文物研究所工程师余鸣谦;赵县主管文化的副县长曹拔萃;赵县文教科长张同昌及河北省交通厅主管修缮的工程师郭瑞恒等。
13、2、桥下开挖 在横桥15米、顺桥同桥宽的范围内,共开挖打捞出桥下塌落较大石块约1200块。内有主拱石200多块,清代栏板10多块与望柱和各种刻字石块等,对考察隋代建桥原样和历代修缮情况有很大价值。修缮时拱石层钻文图案和栏板、望柱的蛟龙、斗子卷叶等形状,即以此为样板复制。 3、修缮方案 主拱是纵向并列共28圈,东侧已塌毁3圈,计划东侧再拆除2圈,保留23圈,上部4个小拱风化损坏严重,全部拆除重建。 修缮原则:外部形状及各种雕刻保留或恢复隋代原状,内部适当加固,南端关帝阁乃后代新建,不予恢复。 加固主要措施:保留23圈主拱的纵缝,采用压力灌浆(11水泥砂浆),主拱及4个小拱背上加钢筋混凝土盖板,桥
14、面下加防水层。 4、拆除工程 在大桥主拱下架设满堂拱架(木)。先在桥下用砖砌筑3个临时架墩。为了使拱架与变了形的主拱底面紧密接触,除了补衬一部分板材外,还在拱架下用油压千斤顶适当加力。旧拱应拆的全部拆除,并预制了一部分主拱和小拱石。将桥下打捞石料少量保留外,余均改制新料,不足石料从获鹿和赞皇采购,每块石料外露面,都雕刻了花纹图案,雕工精细,基本上保持了隋代风格。 5、修缮工程 1956年开始修缮。首先砌筑东侧五圈主拱,每块拱石重约1吨,用手摇卷扬机拖拉就位。保留23圈主拱顺桥间砌缝内原来的白灰土全部掏出上下勾缝,由上至下自流灌浆。钢筋盖板14兆帕,顺桥钢筋为12毫米,横桥方面,主拱上是19毫米
15、,小拱上是12毫米,纵横钢筋的间距均为30毫米。钢筋混凝土板与两侧护拱石的连接是用锯齿咬接法,在每块护拱石上打一马蹄形凹槽,把混凝土打入凹槽内并安放一根横钢筋。在桥面石下的防水层,是三层沥青夹两层亚麻布。原来桥面上中央有3.8米宽的车道石板,高约30厘米,是车辆(铁轮车)的行驶部位,设置目的是便于更换。根据资料推断,约30年更换一次,是否隋代原状,没有资料可考。这次修缮决定设置,桥面神秘奥妙的驴蹄印、车沟和膝印也按原位置照原状雕刻,作为神话流传的仙迹,便于旅游观光。 赵州桥经过修缮,虽然可以继续使用,但为了长期保留祖国劳动人民这一伟大遗产,决定仍用下游便桥通车,原桥只作观赏游览使用。便桥是砖台
16、木面两孔小桥,1956年洪水将引道冲毁,洪水过后又加建了1孔。 重建工程的土建部分于1956年完成,共用款26万余元,经修缮委员会验收认可后,基本保持了昔日风貌,使全桥焕然一新。 在桥的东南新建展览馆一栋,陈列着挖掘来的各种石刻和照片,以供前来参观的中外游客观赏休息应用。 1984年,河北省人民政府决定以赵州桥为中心建成具有民族特色园林化、田园化的公园,为缅怀创建者功绩,赵县人民政府锻刻李春雕像置于桥北头西侧。赵州大石桥铭拓片如图3-1-1所示,安济桥实测图如图3-1-2所示。 (三)桥型结构 中国在东汉晚期已经出现了石拱桥,水经注谷水条记载的西晋太康三年(公元282年)在洛阳七里涧上建成的旅
17、人桥,是目前已知有文字记载的最早石拱桥,比赵州桥约早300年,可惜早已坍塌。赵州桥以其新颖的桥型结构,赋予拱桥以巨大生命力,使石拱桥的建筑技术达到了一个新的水平,千余年来它像一朵永不凋谢的、闪烁着民族智慧光彩的艺术奇葩,成为古代建筑艺术宝库中的一颗明珠,为中国和世界桥梁技术发展史揭开了新的一页。 1、首创敞肩拱 敞肩结构是赵州桥最堪称道的特点,轻盈匀称。具有创造思维的隋代巨匠李春,在继承传统的建筑技术的基础上,勇于探索、善于创新,改变了历来拱圈实填砂石(即实腹拱)的做法,大胆地挖空了拱肩(或称腹拱),在主拱两旁对称地各设两个小拱,靠近拱脚处的小拱净跨3.8米,近拱顶的小拱净跨2.85米,小拱拱
18、石厚65厘米,拱圈皆为圆弧形。除南端后代修葺的一个小拱为27道拱肋外,其余与主拱一致均为28道拱肋。这样,不仅可以增大宣泄洪水能力,又能减轻桥梁自重和地基承载力,并节省可观材料。据计算:增大泄水面积16.5%,节省石料约260立米,减轻桥梁自重15.3%(600余吨)。早在唐代张嘉贞所作赵州大石桥铭一文中就已指出:两涯嵌四穴,盖以杀怒水之荡突。从外形上看,空腹式拱也比较壮丽美观。古代诗人赞扬安济桥是百尺长虹横水面、一湾新月出云霄,称之为奇巧甲天上、乾坤此一桥。 2、割圆弧拱圈 赵州桥桥孔净跨径为37.02米,不但在当时首屈一指,直到1958年在国内石拱桥中仍居首位。拱圈采用圆弧形,桥面纵坡约6
19、.5%。河两岸地势平坦,如果采用半圆拱,将使桥面距水面高达20米以上,桥高坡陡,车辆上桥困难。同时拱圈自重增加,也影响到天然地基的承受能力。李春匠师独具慧眼,根据桥位所在地貌,因地制宜采用割圆弧形担拱式一跨而过,千百年来誉满中外。这样,既实现了水从碧玉环中过,又能人在苍龙背上行。该桥自拱顶至拱脚的拱圈厚度为1.03米,这样薄的拱圈是富有创造性的。拱脚宽9.6米,拱顶宽9米,形成了建筑工艺上称作宽度收分,组成了整体变截面拱圈宽度,以加强桥身横向稳定性。在主拱圈上,铺有护拱石,拱脚处厚30厘米,拱顶处厚16厘米。护拱石在实腹段镶于桥宽的两侧,空腹段(即小拱下)为满铺。拱圈外形有如变截面拱。同时也加
20、厚了拱脚厚度。弥补了主拱圈拱顶与拱脚等厚的缺点,符合割圆弧拱桥受力实际。 拱肩结构的改革和从半圆拱发展到弧形拱,使拱桥建筑技术达到了一个新的水平。用现代拱桥计算理论对赵州桥进行验算,发现由于采用敞肩拱和护拱石,拱轴线和恒载压力线甚为接近。截面力学性能好,使拱圈各个截面上均承受压力或受到较小拉力,大大提高了拱圈的强度、刚度和承载能力,与19世纪形成的弹性理论吻合,确实是拱形桥建筑技术上的一个奇迹。 (四)绝妙构思 1、纵向并列砌筑 赵州桥的主拱圈是由28道拱肋纵向并列砌筑而成。施工时无需搭满堂支架,只需搭宽度为1.01.5米的拱架便可。一肋合拢,即可单独受力,有利于相邻拱肋的施工,能省工省料,支
21、架可多次周转。特别是一道拱肋或几道拱肋倒塌,不会影响全桥。自明嘉靖后,赵州桥曾先后塌去外侧8道拱肋(西侧5道、东侧3道),中间20道拱肋为隋朝原物。说明采取纵向并列砌筑法,边肋部分损坏并不危及使用,修复也较容易。但是这种砌筑法的弱点是横向联结不够、刚度差,李春等匠师建桥时曾采用了一些加强拱圈整体性的补强措施。 铁梁(即铁拉杆):在主拱背上有5根两端带圆帽头的方形铁梁横跨全桥,半嵌入拱背内,两头有直径16厘米,圆头夹在两侧拱石上,以防外倾。小拱拱背上也有一根铁梁,其尺寸、做法同主拱。 腰铁:各道拱肋之间,在拱背上每块拱石与两侧相邻拱石间均有两个腰铁嵌入、卡牢,以加强横向联系;在两侧立面的拱石之间
22、,也有两个腰铁相连。 勾石:在拱背两侧护拱石中,各有6块勾石,长1.8米。其端如勾,向下延伸5厘米,勾在最外一道拱肋上,防止外倾。 在空腹段桥宽方向拱背上满铺护拱石,交错排列,借助于护拱石与主拱厂的磨擦力,对28道拱肋也能起到一定的横向联系作用。 砌筑主拱圈时,采用收分措施,拱顶比拱脚窄60厘米,可防止拱圈外倾变形。 拱石之间,各个立面凿有细密的斜纹,紧密拼砌,用白灰浆或泥浆粘结,提高了拱石间的抗剪能力。 以上几项措施,除收分与拱石紧密拼砌两项外,其它横向联系方法都在拱背,偏于拱受压面的一边。这种联系法虽有缺陷,但基本上克服了主拱横向联系刚度差的弱点,在当时条件下,李春等匠师的构思与施工成就是
23、无可争辩的。 2、低拱脚、浅基础与短桥台 赵州桥上部结构的成就,久为人们所赞叹,但对桥的基础情况,在中华人民共和国成立前虽进行过多次考察,均未查清。直到1979年5月,北京建筑工程学院和北京地质勘察处等单位对赵州桥的桥台基础进行了全面考察与钻探,证实赵州桥主拱脚在河床面下0.5米左右,它和普通拱桥一样安置在两端桥台上并非一个整圆弧形通入河底。拱圈与桥台之间置有三角形垫石(另说是梯形垫石),这样就把拱的轴向压力分解成水平推力和垂直压力。桥台与拱脚有铁柱相连,铁柱的作用是防止主拱脚向外滑动。赵州桥桥台厚仅1.55米,由5层条石砌成,长5米,宽9.6米,埋置深度2-2.5米,直接砌到天然土基上。桥位
24、处的地基土是轻亚粘土层,这种土壤属第四纪冲积层,地层稳定,土质均匀,适宜于天然基础。桥台基底压应力最小为0.31兆帕,最大为0.44兆帕,与桥址所在场地处轻亚粘土允许应力接近。经测定,桥台顶端起拱线处的高程,北台东西相差17毫米,南台东西相差3毫米,东侧南北相差12毫米,西侧南北相差32毫米,说明近1400年来桥台的沉落甚微。另处,从河床中挖出的拱石、栏板、望柱、碑石等沉落物的埋置深度,或知高水位时桥上冲刷不大,并略有淤积。南北桥台两侧(上游)角隅虽有局部被部刷过的痕迹,但桥台基础整体并无显著沉陷。 赵州桥自重对桥台产生水平推力,桥台仅长5米,单计桥台底面与土壤的抗滑力,显然是不安全的。只有计
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