赵州桥为什么是拱形的试从科学角度进行解释
安济桥，俗名大石桥、赵州桥，是位于中国河北省赵县城南五里洨河上的一座石拱桥，设计者是隋代杰出的工匠李春[1]，建造于大业六年（610年）。安济桥是目前世界上最古老，完好的大跨度单孔敞肩坦弧石拱桥。 建筑特色 [编辑]1/4弧桥券的圆心角、仰角、5扁平率和弧跨比安济桥是单孔敞肩坦弧石拱桥，桥长50。82米，宽9米，南北向横跨洨河之上，桥面分三道，中道行车，左右二道行人。大桥券上方左右各有两个小空撞券。 大桥圆弧拱跨度37。47米，圆弧拱的半径为27。7米，圆弧拱的高度为7。23米，扁平率（拱高/跨度之半）为0。38（高宽比为 7。23/37。47 =0。19），远低于半圆拱。实际上安济桥...全部
安济桥，俗名大石桥、赵州桥，是位于中国河北省赵县城南五里洨河上的一座石拱桥，设计者是隋代杰出的工匠李春[1]，建造于大业六年（610年）。安济桥是目前世界上最古老，完好的大跨度单孔敞肩坦弧石拱桥。
建筑特色 [编辑]1/4弧桥券的圆心角、仰角、5扁平率和弧跨比安济桥是单孔敞肩坦弧石拱桥，桥长50。82米，宽9米，南北向横跨洨河之上，桥面分三道，中道行车，左右二道行人。大桥券上方左右各有两个小空撞券。
大桥圆弧拱跨度37。47米，圆弧拱的半径为27。7米，圆弧拱的高度为7。23米，扁平率（拱高/跨度之半）为0。38（高宽比为 7。23/37。47 =0。19），远低于半圆拱。实际上安济桥圆弧段的圆心角只有84°，略小于1/4圆周，基本上是一座1/4圆拱桥（坦弧圆拱桥），桥拱的仰角为42°（近45°）。
1/4圆拱桥的弧长与跨度比为π/(2√2)=1。1，半圆弧拱桥的弧长与跨度比为π/2=1。57，在同等跨度的情况下，1/4弧拱桥的弧长，比半圆弧拱桥的弧长，短少43%。因此安济桥桥身所用石料，要比同跨度的半圆拱桥节省40%以上，既减轻桥身的自重和应力，又使桥面坡度比较平坦，便利桥上的交通。
由于安济桥圆弧拱的跨度大，圆弧拱仍然够高，水上船只来往通过非常方便。李春能在1300多年前的隋代意识到大跨度拱桥并不是非半圆拱不可，从而建成这种跨度大、扁平率低的单孔1/4圆拱桥梁结构，是建筑史上一个可贵的创造。
安济桥的桥券，是由4层28道弧形石砌券并排而成，和一些汉代石桥采用的纵连砌券法不同。每道弧形石砌券，宽约35厘米。砌弧形石券的长方形石块，长度在70厘米至109厘米不等。两石块之间由两组腰铁栓牢。
为避免28道并排的弧形石砌券相互分离，李春特意设计每道弧形石砌券在桥的两头略大，逐渐向桥拱中心略微收小。结果使桥面在两头略宽约9米，桥心略窄约8。5米，相差0。5米。此种向中心受窄的设计，使得靠外边的弧形石券在重力之下，有向内倾斜的分力，使弧形石券相互靠拢。
四个小桥券分布在桥两端，每端个二。这种建筑式样，称为敞肩空撞券，也是李春独特的创举，既能节约石料二百多立方米，又能减轻了桥身五分之一的重量，发大水时还可以起到分洪作用，减轻了洪流对桥身的冲击力量。
由于安济桥在工程设计上的许多优点，所以经历了十次洪水，八场战争和多次地震，依然能保留到现在。安济桥是目前世界最古老的现存完好的大跨度单孔敞肩坦弧圆弧拱桥。欧洲到19世纪中叶才出现类似的敞肩空撞券桥。
安济桥上个部件的装饰也十分精美，顶部，塑造出想像中的吸水兽，寄托大桥不受水害、长存无疆的良好愿望；栏板和望柱上雕刻着精美的石雕群像，各式蛟龙、兽面、花饰、竹节等，尤以蛟龙最为精美。蛟龙或盘踞游戏，或登陆入水，变幻多端，神态极为动人。
雕作刀法遒劲有力，艺术风格新颖豪放。与安济桥同时期河北井陉县615年建成的楼殿桥，扁平率更低，只有0。32，但跨度小许多，只18米。河北省还有其他两座1/4弧形拱桥，1130年建成的宋代赵县永通桥，跨度25。
9米，扁平率0。23，为扁平率之冠，还有1175年建成的金朝滦县凌空桥，跨度20米，扁平率0。3。西方直到13世纪，跨度在24米以上的大跨度弧拱桥，扁平率都在0。70-0。83之间，基本上属于半圆拱桥。
例如古罗马前62年的 Fabriccius 桥，跨度24。8米，扁平率为0。83，与圆心夹角为159°，基本上是一座半圆拱桥。1187年法国圣贝内泽桥，跨度33。7米，扁平率0。70。 欧洲现存最早的圆弧拱桥建于2世纪的Alconétar多孔桥遗迹，扁平率0。
5-0。6（高宽比为0。25-0。3），但跨度很小，第一、二拱跨度仅仅为6。72米，7。28米。扁平的大跨度圆弧拱桥在14世纪初在欧洲始露端倪，例如1306年法国罗拿河上的 St Esprit桥，跨度34米，扁平率为0。
51，无论跨度或扁平率都不及安济桥。要到14世纪中叶开始，大跨度1/4圆拱桥才在欧洲流行。欧洲到了1345年才出现跨度29。9米，扁平率为0。37的大跨度扁平1/4圆弧拱桥——佛罗伦萨的老桥年代地点桥跨度(米)扁平率高跨比圆弧半径圆弧角度弧长/跨度前62年罗马Pons Fabricius24。
80。830。4212。61591。412世纪西班牙Alconétar桥6。720。50。254。21051。16300年土耳其利米拉桥12。870。16610年河北省赵县赵州桥37。
50。380。1928841。1615年河北井陉县楼殿桥180。330。171573。71。071130年河北赵县永通桥25。90。230。1229。552。21。041187年法国圣贝内泽桥33。
70。830。4217。11591。411345年佛罗伦萨老桥29。90。370。1922。8821。09。收起
