赵州桥为何千年不坠？原因有三点，“铜帮铁底”老洨河很关键

名闻海内外的国保文物赵州桥，每天都接待大批的游客观光游览，人们在赞美它“制造奇特，人不知其所以为”的同时，对它屹立1400年余年不坠而啧啧称奇，科学家发现，这与它科学选址采用天然地基是息息相关的，直接原因有以下三点。

一、“铜帮铁底”老洨河

位于河北赵县的赵州桥横跨于洨河之上。获鹿县志有这样的记载：“两水相交谓之洨。今河在平同村与金河、蒲莲合流，三河有交汇之意故名洨河。”经科学家勘察发现，洨河行洪的河床均为黏土或轻亚黏土构成，黏土是一种重要的矿物原料。由多种水合硅酸盐和一定量的氧化铝、碱金属氧化物和碱土金属氧化物组成，并含有石英、长石、云母及硫酸盐、硫化物、碳酸盐等杂质。黏土矿物的颗粒细小，常在胶体尺寸范围内，呈晶体休或非晶体，大多数是片状，少数为管状、棒状。

黏土矿物用水湿润后具有可塑性， 在较小压力下可以变形并能长久保持原状，而且比表面积大，颗粒上带有负电性，因此有很好的物理吸附性和表面化学活性，具有与其他阳离子交换的能力。

黏土的化学组成、矿物组成和颗粒组成决定着黏土的工艺性能。黏土与适量的水混合后形成泥团，在外力的作用下泥团发生变形但不开裂，外力散去后，仍能保持原有形状不变，黏土的这种性质称为可塑性。一股来讲，可塑性强的黏土，其结合力也大。

赵州桥下洨河段的河床均为这种可塑性强的黏土，虽然历经上千年的洪水冲刷，从未发生过决堤，河床变化很小，人们习惯上称洨河为“铜帮铁底"老洨河。这是赵州桥千年不坠的重要原因之一。

二、天然地基

建造拱桥，有一个伴随而来的技术问题，桥体在自重和荷载作用下对桥台产生很大的水平推力，因此对桥台结构和地基的要求也相应提高。中国的先代桥工对此并不陌生。甚有趣的是：现代工程界的人士原都猜测赵州桥的桥台必然既大且长，无疑是长后座形式。基础结构也应该比较复杂。人们还疑有桩基……然而，1979年的大型钻探和人工探坑的结果表明，赵州桥采用低拱脚浅基础、短桥台，其桥台是既浅又小的普通矩形，长5.8米，宽9.6米，基础厚度仅为1.549米。

更使参加这次钻探工作的人们惊讶不已的是，原来赵州桥桥基处的地基土并非过去文献所说的粗砂，而是基本承载力为3.4公斤/平方厘米的褐黄式硬型的轻亚黏土(亚黏土的承载力小于粗砂)。

此外，低拱脚、短桥台增强了桥台的抗倾覆能力。拱脚之上有矩形桥台，高340厘米深400-500厘米，通体以条石砌成，垒砌工整，雕刻方齐，以与拱券传来的巨大推力相抵。在1955年的修复工作中，曾对安济桥的桥台进行测量发现基础并无大的走动迹象。

赵州桥千余年不坠的原因不仅仅由于对上部构造考虑的周到，而下部构造，即桥台、基础的设计合理恐怕也是关键之一。

仅用这样小的桥台，这在中外建桥史上实属罕见。这不仅充分体现了中国古代匠师合理的全局性设计思想，而且也反映了他们对土壤和结构力学有一定的认识。

三、桥位得当

由于赵县境内洨河河道断面窄小，而且多处弯曲不直，U形和S形弯达十几处。所以在历史上洨河泄洪排涝能力差。常年泛滥成灾，危害民众禾稼。

众所周知，河流的凸岸淤积凹岸冲刷问题，是造成河流改道的重要因素。而对于桥梁来说，若选址不当，一方面会造成一侧桥台冲刷过大，桥台基础底部掏空甚至桥梁被毁；另一方面，很可能河流改道后，使桥梁丧失使用功能。而赵州桥的设计建造者李春经过详细勘察洨河的地形地貌和流向，极其巧妙地利用了洨河S形的转弯，将赵州桥放在了一个科学合理的位置。

赵州桥上游的洨河是长约1.5公里的直行河道，再往上长约1.5公里是S形的转弯河道，正是因为这段S形的转弯河道，自然地迫使洨河之水的流速减缓趋稳，冲击力大大降低。水流进人赵州桥下的直行河道后，流速更加平缓，冲击力相对减小，正如明代张居敬《重修大石桥记》云：“河水上流波湍，至桥下则湛然渊停，风景自殊……”明显减弱了水流对赵州桥的平推力，避免了洪水对桥台过度冲刷问题，提高了桥梁的安全系数，增加了桥梁的稳定性。