古桥上的“蝴蝶结”有啥用

钟润枚

在颐和园游逛，走过知春桥时，细心的朋友会发现，在桥身和桥墩中，镶嵌有两头宽、中间束腰，形似蝴蝶结的生铁块，它是什么呢？

再思考一个问题，中国古人用石头建造拱形桥梁，无论是桥身还是桥墩，都是用整块的石料组合而成。一块块独立的大石头，是怎么连成一个整体的？

把这两个问题放到一起思考，就能找到答案。

蝴蝶结的名字叫做腰铁，因其样子又像元宝，也被称为银锭锁，主要用于石料的連接。

修桥时，先在相邻的两块石头上分别挖出一个槽，两槽挨在一起拼成两头宽、中间窄的长条“腰”形槽，再把烧热的铁嵌进去。这样，冷却定型的铁就成了“腰铁”。

腰铁镶嵌在相邻的两块拱石中，将两块拱石紧密连接，铁冷却的时候会收缩，这两块石头就连接得更紧密了。这样两两相连，从而构成了一座完整的拱形桥。即使拱桥损坏，只需要修整破损的局部拱石，而不必对整个桥进行调整。

腰铁不止起到连接作用，还因为它像蝴蝶结一样的形状，好比榫卯结构里凸出来的那一头，使得两块拱石形成榫卯结构。从而在多个维度形成拉力，这样桥梁就更加牢固稳定，既可以承受车水马龙的桥面压力，又可以抵抗强大的洪水冲袭。

据考证，腰铁最早出现在大名鼎鼎的隋朝赵州桥上。赵州桥能够屹立千年不倒，腰铁在其中发挥的作用至关重要。宋代开始，腰铁被广泛应用于桥梁、水闸及城墙建造中，在明清时期达到顶峰，金中都水关遗址、上海元代水闸遗址及卢沟桥中都可以看到腰铁的身影。

强度与韧性的平衡，至今仍是建筑学、材料学等领域面临的难题，而智慧的古人早在1400年前便想到了。

（源自《科普时报》，有删节）

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