石拱橋：千年不倒的奧秘

黃才發(fā)

你知道中國(guó)石拱橋千年不倒的奧秘嗎？斜拉橋?yàn)楹斡心敲炊嗬鳎繛槭裁礃蚪ǖ迷礁?，引橋就越長(zhǎng)？為什么盤山路修得彎彎曲曲？為什么刀刃的夾角越小越鋒利？這些都跟力的分解有關(guān)。

將一個(gè)力化作等效的兩個(gè)或兩個(gè)以上的分力，求一個(gè)力的分力叫作力的分解。力的分解是力的合成的逆運(yùn)算，同樣遵循平行四邊形定則：把一個(gè)已知力作為平行四邊形的對(duì)角線，那么與已知力共點(diǎn)的平行四邊形的兩條鄰邊就表示已知力的兩個(gè)分力。如果沒(méi)有其他限制，對(duì)于同一條對(duì)角線，可以作出無(wú)數(shù)個(gè)不同的平行四邊形。力的分解常采用兩種方式：

按照力產(chǎn)生的實(shí)際效果進(jìn)行分解或根據(jù)“正交分解法”進(jìn)行分解。

拱橋是用拱作為橋身主要承重結(jié)構(gòu)的橋，拱橋主要承受軸向壓力，可用磚、石、混凝土等抗壓性能良好的材料建造。拱橋具有跨越能力較大、可節(jié)省鋼材和水泥、養(yǎng)護(hù)、維修費(fèi)用少、外形美觀、構(gòu)造較簡(jiǎn)單，利于廣泛采用等特點(diǎn)。

趙州橋，位于河北省石家莊市趙縣城南洨河之上，因趙縣古稱趙州而得名。由隋朝匠師李春建造，是世界上現(xiàn)存年代久遠(yuǎn)、跨度最大、保存最完整的單孔坦弧敞肩石拱橋，其建造工藝獨(dú)特，具有較高的科學(xué)研究?jī)r(jià)值，歷經(jīng)千年風(fēng)雨仍巋然無(wú)恙。漫長(zhǎng)歲月中，經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)次洪水沖擊、風(fēng)吹雨打、冰雪風(fēng)霜的侵蝕和8次地震的考驗(yàn)，卻安然無(wú)恙，巍然挺立在清水河上。這是因?yàn)榻ㄖ皹虻氖瘔K截面接近梯形，依靠自身弧形拱式結(jié)構(gòu)可將拱橋受到的豎直向下的壓力分解轉(zhuǎn)化為與拱橋石塊間相互垂直的側(cè)面斜向壓力，并沿著拱形傳遞到兩側(cè)的橋基，再將力轉(zhuǎn)移到地面，因此石拱橋只要不受到側(cè)向力，結(jié)構(gòu)可非常穩(wěn)固。……