Sind in alten Brückenbauten Hardcore-Technologien verborgen? Bogenbrücke: Technologie, die Zeit und Raum überspannt

Wenn wir über die Technologie in alten Gebäuden sprechen, denken wir leicht an hohe Türme und große Hallen, übersehen dabei jedoch oft eine eher unauffällige Existenz: die Brücke. Sie sind nicht so prächtig und majestätisch, aber sie verbergen eine exquisite mechanische Struktur und ein technisches Design. Heute werfen wir einen Blick auf drei der Besten.

1. Zhaozhou-Brücke

Es handelt sich um die älteste noch existierende Steinbogenbrücke. In den vergangenen 1.400 Jahren hat er zehn Überschwemmungen, acht Kriege und unzählige Erdbeben unterschiedlicher Stärke erlebt, doch noch immer verbindet er die beiden Ufer. Warum ist es so stabil? Die „Bogen“-Struktur kann einen Teil der nach unten gerichteten Schwerkraft und des Drucks in Schubkraft auf beiden Seiten zerlegen, was sich sehr gut für den Brückenbau eignet. Früher bestanden die meisten Brücken aus Halbkreisbögen, doch bei großen Spannweiten war die Brückenfahrbahn sehr hoch. Das Gehen ist nicht nur anstrengend, die Baustelle ist auch gefährlich. Die Zhaozhou-Brücke verfügt über eine kreisförmige Bogenkonstruktion mit einer Höhe und Spannweite von 1:5, sodass Menschen und Fahrzeuge problemlos passieren können.

Andererseits wurde dadurch auch der feste Schulterbogen in einen offenen Schulterbogen umgewandelt, das heißt, an jedem Ende des großen Bogens befinden sich zwei kleine Bögen, was in der Geschichte der Brücken weltweit eine Premiere darstellt. Das sieht nicht nur gut aus und spart Material, sondern reduziert auch das Gewicht der Brücke selbst um Hunderte von Tonnen! Wenn die Schwerkraft abnimmt, wird es stabiler. Die beiden Paare kleiner Bögen können der Kraft immer noch standhalten, wodurch sich der große Bogen entspannter anfühlt. Man muss sagen, dass „die Bögen einander nachgeben“ (—— ziehen Sie Geld für das homophone Wortspiel ab!) Wenn die Regenzeit kommt, können die kleinen Bögen auf den Schultern auch den Hochwasserabfluss erhöhen und die Auswirkungen auf den Brückenkörper verringern.

Im Inneren, soweit Sie es nicht sehen können, sind alle Steine ​​entlang der Brückenrichtung verlegt und können sauber in 28 „Stücke“ unabhängiger Bögen geschnitten werden. Wenn ein Bogen bricht, müssen Sie ihn nur einzeln ersetzen, was die Wartung sehr bequem macht. Wird es dann nicht auseinanderfallen? Keine Sorge, die Menschen des Altertums griffen auf kreative wissenschaftliche Weise zu und verwendeten Metallmaterialien, um die Mängel von Stein auszugleichen: 5 eiserne Zugstangen führten durch den Bogen und befestigten ihn, genau wie beim Anlegen eines Sicherheitsgurts (die freiliegende runde Eisenkugel ist der Kopf des Sicherheitsgurts); Zusätzlich befindet sich hinter den aneinandergrenzenden Steinen ein sogenanntes Hüfteisen, das die Steine ​​miteinander verbindet und wie moderne Stahlstäbe die Stabilität erhöhen kann, sodass die Steine ​​Hand in Hand zu einem stabilen Ganzen verbunden werden können.

2. Marco-Polo-Brücke

Wenn Sie diese Brücke erwähnen, denken Sie vielleicht zuerst an die „Steinlöwen der Lugou-Brücke“ im Grundschulbuch. Mehr als 500 Steinlöwen unterschiedlicher Größe bewachen die Brücke. Im Gegensatz zur Zhaozhou-Brücke handelt es sich um eine Mehrbogenbrücke mit 11 kleinen Bögen, die den Druck verteilen und den Hochwasserabflussbereich vergrößern. Sie tragen das Gewicht von Fahrzeugen, Pferden und Fußgängern. bei Hochwasser geben sie das Wasser gemeinsam ab; Wenn es zu Erdbeben kommt, tragen sie gemeinsam den Druck. Das Zusammenspiel der kleinen Bögen sorgt dafür, dass die über 200 Meter lange Brücke seit über 800 Jahren sicher steht.

Die dem Wasser zugewandte Seite jedes Piers hat die Form eines Buges. Wenn es eine quadratische Form hat, wird es vom Flusswasser getroffen und bricht mit der Zeit leicht. Die bootförmigen Piers ermöglichen einen ruhigen Flusslauf des Flusses und verringern so die Auswirkungen. Jeder Brückenpfeiler verfügt außerdem über eine eigene Waffe, die gemeinhin als „Drachentöterschwert“ bekannt ist und dazu dient, böse Drachen zu verscheuchen und sie davon abzuhalten, Ärger zu machen. Tatsächlich handelt es sich jedoch um dreieckige Eisenpfeiler, die zur Ableitung von Hochwasser und als Eisschutz errichtet wurden.

Das Metall stützt den Stein nicht nur an der Oberfläche, sondern ist auch tief im Inneren der Steinbrücke verborgen. Der Grund für die Stabilität des Fundaments der Lugou-Brücke liegt darin, dass dicke Eisenstangen die Steine ​​wie Spieße aneinanderreihen und so fest im Flussbett verankern.

3. Guangji-Brücke

Es handelt sich um eine Kombination aus Stein und Holz, Bogenbrücke und Schwimmbrücke. Diese antike Brücke in gemischtem Stil befindet sich in Chaozhou, Guangdong, wo es reichlich Regen, häufige Taifune und Überschwemmungen gibt. Daher verfügt der Hochwasserschutz der Guangji-Brücke über eine einzigartige Technologie. Beispielsweise kann seine Gesamtstruktur flexibel sein wie ein Transformator. Auf beiden Seiten gibt es solide Steinbrücken, der mittlere Teil ist jedoch eine sich öffnende und schließende Schwimmbrücke, die aus achtzehn nebeneinander verbundenen Holzbooten besteht und mit Holzbrettern als Brückendeck bedeckt ist. Bei Hochwasser können die Boote abgebaut werden, um das Hochwasser abzulassen.

Wenn Probleme auftreten, die mit menschlicher Kraft nur schwer zu lösen sind, entwickeln kluge Köpfe innovative Lösungen und nach und nach wird die Technologie weiterentwickelt. Diese antiken Brücken scheinen Vergangenheit und Zukunft zu verbinden und geben uns Einblicke in das mechanische Verständnis der Alten und ihren geschickten Umgang mit unterschiedlichen Materialien. Daher sind selbst antike Gebäude voller technologischer Elemente.

Autor: Hikka Slate Restoration Group

Gutachter: Liu Jie, Außerordentlicher Professor, Fakultät für Architektur und Kunst, Jiaotong-Universität Peking

Produziert von: Chinesische Vereinigung für Wissenschaft und Technologie, Abteilung für Wissenschaftspopularisierung

Hersteller: China Science and Technology Press Co., Ltd., Beijing Zhongke Xinghe Culture Media Co., Ltd.