古橋上的“蝴蝶結”有啥用

鐘潤枚

在頤和園游逛，走過知春橋時，細心的朋友會發現，在橋身和橋墩中，鑲嵌有兩頭寬、中間束腰，形似蝴蝶結的生鐵塊，它是什么呢？

再思考一個問題，中國古人用石頭建造拱形橋梁，無論是橋身還是橋墩，都是用整塊的石料組合而成。一塊塊獨立的大石頭，是怎么連成一個整體的？

把這兩個問題放到一起思考，就能找到答案。

蝴蝶結的名字叫做腰鐵，因其樣子又像元寶，也被稱為銀錠鎖，主要用于石料的連接。

修橋時，先在相鄰的兩塊石頭上分別挖出一個槽，兩槽挨在一起拼成兩頭寬、中間窄的長條“腰”形槽，再把燒熱的鐵嵌進去。這樣，冷卻定型的鐵就成了“腰鐵”。

腰鐵鑲嵌在相鄰的兩塊拱石中，將兩塊拱石緊密連接，鐵冷卻的時候會收縮，這兩塊石頭就連接得更緊密了。這樣兩兩相連，從而構成了一座完整的拱形橋。即使拱橋損壞，只需要修整破損的局部拱石，而不必對整個橋進行調整。

腰鐵不止起到連接作用，還因為它像蝴蝶結一樣的形狀，好比榫卯結構里凸出來的那一頭，使得兩塊拱石形成榫卯結構。從而在多個維度形成拉力，這樣橋梁就更加牢固穩定，既可以承受車水馬龍的橋面壓力，又可以抵抗強大的洪水沖襲。

據考證，腰鐵最早出現在大名鼎鼎的隋朝趙州橋上。趙州橋能夠屹立千年不倒，腰鐵在其中發揮的作用至關重要。宋代開始，腰鐵被廣泛應用于橋梁、水閘及城墻建造中，在明清時期達到頂峰，金中都水關遺址、上海元代水閘遺址及盧溝橋中都可以看到腰鐵的身影。

強度與韌性的平衡，至今仍是建筑學、材料學等領域面臨的難題，而智慧的古人早在1400年前便想到了。

（源自《科普時報》，有刪節）

責編：潘茜