李春设计赵州桥
在中国华北地区，曾广泛流传“华北四宝”的民间歌谣：“沧州狮子，应州塔，正定菩萨，赵州桥。”现在，“华北四宝”是国务院公布的全国重点文物保护单位。其中建筑年代最久，实用价值最大，科学成就最高的就是赵州桥，有“天下第一桥”之誉。
李春是中国隋朝时期有名的石匠，他设计监造了河北省赵州（即赵县）河上的安济桥（又称赵州桥）。李春首创单孔敞肩拱桥，在赵州桥的桥体上设4个小拱，既减轻了桥的自重，又减缓了急流对桥体的冲击。赵州桥坡度平缓，造型美观，非常坚固。经历了1300多年的风风雨雨，如今依然屹立在洨河之上，不仅在中国建桥史上，而且在世界建桥史上写下了光辉的一页。
河北赵州地区是南北交通要道，但在城南5公里处，有一条由西往东的大河，名叫洨河，洨河的流量随季节变化，时涨时消，差别很大。每到夏秋季节，降雨增多，山洪暴发，河水犹如脱缰的野马，奔腾咆哮，凶猛异常，给河两岸的居民和来往的行人带来了极大的不便，一位白发苍苍的老车夫望着波涛滚滚的洨河，长长地叹了口气说：“该死的河，我运粮的期限，又被你误了，要造一座桥该多好啊！”
李春刚好路过这里，他听说自己的师父在赵州桥修路时，不幸被一块石头砸伤，生命垂危，就星夜兼程赶来探望师父，不料被洨河水拦住，心急如焚又无可奈何，等雨停了，水退了，才乘船过河赶到赵州城里，不料师父已离开人世，李春悲痛欲绝地说：“要是河上有座桥，我就可以与师父见上一面了。”他想，当石匠应该为民造福，我一定要在洨河上架一座石桥。
李春和他的师兄弟一起决定到洨河的上游进行考察。一路上，他们含辛茹苦，走了半个多月，终于来到了洨河的源头。这里崇山峻岭，山势险要，平时，只有几股山泉汇聚洨河，所以水势不大；可一到雨季，山洪暴发，两岸高山上的水倾泻下来，全部汇集到洨河中，必然会引起泛滥成灾。
李春想，造桥的时间绝不能放在夏秋两季，但在冬季造的桥墩，到夏季难保不被冲垮，得造座不用桥墩的石拱桥，可当地的工匠们对此有点担忧：“河边的地层可是砂层啊！”李春自信地说：“我知道，只要在砂层上铺几层石板当桥台就行，另外，我还有减轻桥身重量的方法。”
工匠们又说：“要桥不塌，就必须让石拱的拱圈在一年内合龙，才不会被水冲垮，可十丈多宽的拱圈又怎能在一年内合龙呢？”
一位年轻的工匠天真地说：“要是造一座独木桥就好了，我担保它不用一年的合龙！”
“独木桥”，李春心里一亮，独木桥容易建造，很快就可竣工；虽然它桥面狭小，不能行走，但十几座、二十几座独木桥合起来不就成了一座大桥吗？如果把横跨洨河两岸的石拱分成纵向排列的若干道拱圈，然后一道道分开砌造，每年春冬两季施工，夏秋两季之前合龙，这样拱圈就不会被洪水冲垮。拱圈与拱圈之间再用铁钉相连，必然十分坚固。
静夜，李春在烛光下勾画着图纸。按一般情况设计，赵州桥桥洞的宽度为37.04米，桥洞就要高达18.52米，车马行人过桥就得像翻小山一样。然而，他克服了技术上的种种困难，打破了传统的形式，采用了小于半圆的弧形桥洞。通过不断地修正图纸，缩小桥洞宽度，终于设计出了7.23米高的桥洞。李春又在大桥洞的两边各设计了两个小桥洞，估计可以节省石料180立方米，使桥自身的重量减轻了大约500吨。另外，水涨的时候，一部分水可以从两边4个小洞往下流，既可以使水流畅通，又减少了洪水对桥的冲击，保证了石桥的安全。而且一边两个小桥洞，还形成了赵州桥在造型上的对称美。这种“拱上加拱”的近代所谓“敞肩拱”的桥型，在欧洲直到14世纪才出现，那就是法国太克河上的赛雷桥。赛雷桥比赵州桥要晚700多年，不如李春设计的坚固，并且早已毁坏无存。所以，赵州桥在世界桥梁建筑史上占有十分重要的地位。
第二年深秋，造桥工程正式开始了。赵州一带的老百姓纷纷捐钱出力，附近的工匠们也都赶来参加施工，赵州城顿时热闹起来。赵州附近的获鹿、赞皇和元氏等县出产一种青色的石灰岩，这种石灰岩既坚硬，又耐压，李春决定用它来作为造桥的主要材料。工程一开始，大批年轻力壮的石匠就被派出去开山采石。可时值冬季，造桥用的石料还没运到，工匠们不免担忧起来。李春笑道：“全部石料保证如期运到。”
然后，李春组织石匠们将石头凿成一块块1尺宽、2～3尺长的“拱石”，供建造拱圈用。在每块拱石的两侧，李春还让石匠们凿上有规则的细密的斜纹。这样，拱石与拱石之间拼砌起来就更加牢固了。李春还请来一批手艺高超的铁匠，锻造出一种两头翘起的“腰铁”，把它嵌在两块连在一起的拱石上，起加固作用；还打造了一种长长的“铁栏杆”，专门用来连接横向关系的拱石。事实证明，这些铁件后来在加固拱圈、延长石桥寿命上起了很大作用。
由于大家齐心协力，夜以继日地砌造，第一道由60几块拱石组成的小拱圈，只用两个多月的时间就砌成了。按照李春的设想，把整道拱圈分成28道纵向拱圈，一道道地分开来砌。由于每道小拱圈都是从桥这头砌到桥那头的，所以基础都落到两岸的桥头上，每道小拱圈都能独立地担负起桥上的重量，即使某一道损坏了，也不影响整个拱圈的安全，修复起来也很方便。
李春也十分注重桥的外观，他和工匠们按艺人的画样，桥上刻了蛟龙、兽面和花饰。为了保障行人的安全，在大桥的两侧还竖起了瞭望栏和挡板。
3年后，也就是隋大业八年（公元612年），在波涛滚滚的洨河之上，架起了一座可“舟楫航行其下，人马车舆通过其上”的大型单孔拱桥，赵州桥全长50.83米，宽9米。桥拱的净跨度长达37.02米，是当时世界上跨度最大的石拱桥，远远望去，大桥就像“初月出云，长虹饮涧”，历经1300多年，依然雄踞在清澈的洨河上，辉耀千古。
赵州桥的独特之处
赵州桥是安济桥的俗称，它是我国现存最早的大型石拱桥，也是世界上现存最古老、跨度最长的敞肩圆弧拱桥。全桥全部用石块建成，共用石块1000多块，每块石重达1吨，桥上装有精美的石雕栏杆，雄伟壮丽、灵巧精美。
赵州桥以首创的敞肩拱结构形式、精美的建筑艺术和施工技巧等杰出成就，在中外桥梁史上令人瞩目，充分代表了我国古代劳动人民在桥梁建造方面的丰富经验和高度智慧。
李春他们在设计和施工中创下许多技术成就，把我国古代建筑技术提高到一个全新的水平。
赵州桥的设计在我国桥梁技术史上有以下创新。
（一）采用圆弧拱形式，改变了我国大石桥多为半圆形拱的传统
我国古代石桥拱形大多为半圆形，这种形式比较优美、完整，但也存在两方面的缺陷：
一是交通不便，半圆形桥拱用于跨度比较小的桥梁比较合适，而大跨度的桥梁选用半圆形拱，就会使拱顶很高，造成桥高坡陡、车马行人过桥非常不便。
二是施工不利，半圆形拱石砌石用的脚手架就会很高，增加施工的危险性。
为此，李春和工匠们一起创造性地采用了圆弧拱形式，使石拱高度大大降低。赵州桥的主孔净跨度为37.02米，而拱高只有7.23米，拱高和跨度之比为1：5左右，这样就实现了低桥面和大跨度的双重目的，桥面过渡平稳，车辆行人非常方便，而且还具有用料省、施工方便等优点。当然圆弧形拱对两端桥基的推力相应增大，需要对桥基的施工提出更高的要求。
（二）采用敞肩
这是李春对拱肩进行的重大改进，把以往桥梁建筑中采用的实肩拱改为敞肩拱，即在大拱两端各设两个小拱，靠近大拱脚的小拱净跨为3.8米，另一拱的净跨为2.8米。
这种大拱加小拱的敞肩拱具有优异的技术性能：
首先可以增加泄洪能力，减轻洪水季节由于水量增加而产生的洪水对桥的冲击力。古代河每逢汛期，水势较大，对桥的泄洪能力是个考验，四个小拱就可以分担部分洪流，据计算四个小拱可增加过水面积16%左右，大大降低洪水对大桥的影响，提高大桥的安全性。
其次敞肩拱比实肩拱可节省大量土石材料，减轻桥身的自重，据计算四个小拱可以节省石料26立方米，减轻自身重量700吨，从而减少桥身对桥台和桥基的垂直压力和水平推力，增加桥梁的稳固。
第三增加了造型的优美，四个小拱均衡对称，大拱与小拱构成一幅完整的图画，显得更加轻巧秀丽，体现建筑和艺术的完整统一。第四符合结构力学理论，敞肩拱式结构在承载时使桥梁处于有利的状况，可减少主拱圈的变形，提高了桥梁的承载力和稳定性。
（三）单孔
我国古代的传统建筑方法，一般比较长的桥梁往往采用多孔形式，这样每孔的跨度小、坡度平缓，便于修建。但是多孔桥也有缺点，如桥墩多，既不利于舟船航行，也妨碍洪水宣泄；桥墩长期受水流冲击、侵蚀，天长日久容易塌毁。因此，李春在设计大桥的时候，采取了单孔长跨的形式，河心不立桥墩，使石拱跨径长达37米之多。这是我国桥梁史上的空前创举。
赵州桥不仅设计独特，而且建造技术也非常出色，有许多创造性。
（一）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刷的粗砂层，以下是细石、粗石、细砂和黏土层。根据现代测算，这里的地层每平方厘米能够承受4.5～6.6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。选定桥址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建桥。
（二）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，每券砌完全合龙后就成一道独立拼券，砌完一道拱券，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；同时又利于桥的维修，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。
（1）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。
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。
（4）赵州桥的桥台独具特色。桥台是整座大桥的基础，必须能承受大桥主拱圈（桥身主体）轴而向力分解而成的巨大水平推力和垂直压力。赵州桥的桥台具有下述特点：
低拱脚：拱脚在河床下仅半米左右。
浅桥基：桥基底面在拱脚下1.7米左右。
短桥台：由上至下，用逐渐略有加厚的石条砌成5米长、6.7米宽、9.6米高的桥台。
这是一个既经济又简单实用的桥台。为了保障桥台的可靠性，李春采取了许多相应的固基措施。
为了减少桥台的垂直位移（即由大桥主体的垂直压力造成的下沉），李春采取了在桥台边打入许多木桩的措施，以此来加强桥台的基础。这种方法在今天的厂房、桥梁的建造上也经常采用。
为了减少桥台的水平移动（即由大桥主体的水平推力造成的桥台后移），李春采用了延伸桥台后座的办法，以抵消水平推力的作用。
为了保护桥台和桥基，李春还在沿河一侧设置了一道金刚墙，一方面可以防止水流的冲蚀作用，另一方面金刚墙和桥基、桥台连成一体，增加了桥台的稳定性。以上措施保证了大桥具有坚固的桥台，提高了大桥的坚实程度。
赵州桥的敞肩圆弧拱形式是我国劳动人民的一大创造，西方在14世纪才出现敞肩圆弧石拱桥，已经比我国晚了600多年。
英国著名中国科学技术史专家李约瑟博士在其巨著《中国科学技术史》中曾经列举了26项从1世纪到18世纪先后由我国传到欧洲和其他地区的科学技术成果，其中的第18项就是弧形拱桥。
赵州桥建成后成为中国南北交通的要道，有“坦途箭直千人过，驿使驰驱万国通”的美誉。舟船在桥下航行，人马车辆从桥上驶过，大大方便了交通运输和人民生活，为河两岸人员来往提供了便利条件。
这座大桥自建成至今已有1300多年，这期间经历了8次以上地震的影响，8次以上战争的考验；承受了无数次人畜车辆的重压，饱经无数次风刀霜剑、冰雪雨水的冲蚀，却雄姿不减当年，仍巍然屹立在洨河上。
解放以后，赵州桥被列为全国重点文物保护单位，有关部门对这一古代大桥进行了彻底维修，以保持其辉煌的历史地位。赵州桥已成为中国人民聪明智慧的象征和进行爱国主义、历史主义教育的场所。
赵州桥的建成在我国桥梁史上具有重要影响，它的大跨度、圆弧拱、敞肩形式在以后的桥梁建设开创了新的天地。隋代以后，出现了许多与赵州桥相类似的大型拱桥，已经发现的就有十几座，如山西崞县的普济桥、晋城的景德桥、河北赵县的永通桥、济美桥等。赵州桥已经成为我国桥梁建设的典范。
然而像赵州桥这样突出的技术成就和像李春这样杰出的桥梁专家，在封建社会中并不为封建统治者所重视，甚至在史书中也没有留下多少痕迹，我们除了知道隋朝工匠李春设计建造了这座举世闻名的大桥外，其他却一无所知，不能不说是一个很大的遗憾。但是即使如此我们仍然坚信：李春作为一代桥梁专家和赵州桥作为一座历史名桥将永载祖国史册，为后人所牢记。
名人坊：
李春，隋代造桥匠师，现今河北邢台临城人士，是我国隋代著名的桥梁工匠，他建造了举世闻名的赵州桥，开创了我国桥梁建造的崭新局面，为我国桥梁技术的发展做出了巨大贡献。赵州桥存世1300多年，堪称中国建筑史上的奇迹之一。
赵州桥在中外桥梁史上令人瞩目，充分代表了我国古代劳动人民在桥梁建造方面的丰富经验和高度智慧。李春他们在设计和施工中创下许多技术成就，把我国古代建筑技术提高到一个全新的水平。
