在北京的中轴线南端，有一座看似普通，却暗藏工程黑科技的桥——万宁桥。

古人造桥，最怕桥下水太急、桥上车太重、桥的跨度太大。

而万宁桥的上面车马成队，下面漕船穿行，洪水季一来，水浪拍打，桥依然稳如磐石，靠的是结构力学与水利工程的双重黑科技。

万宁桥位于京杭大运河北端，是漕船进入京城内水系的关键节点。桥下是来自江南的漕船，载着粮食、丝绸、瓷器，桥上是通往皇城的驿道，所以这不仅是一座桥，还是古老的水陆枢纽，要同时承受水的冲击与车马的重量。没有钢筋混凝土，古人靠的是形状的力量。

拱形结构，让石头互相较劲

万宁桥采用单孔半圆拱结构，拱跨约7.3米。整座桥由精确切割的条石砌成， 每一块石头都在互相推挤，把上方的车马重力向两侧传导，在拱脚处达到平衡，让桥身越压越稳。每一次车轮碾过，都是对它结构稳定性的现场测试。

桥＋闸：古代版自动水位控制系统

万宁桥与上游的澄清上闸，共同组成了古代智能水闸系统。

桥下的水位太低、流量过小，无法行船，水位太高、流量过大，漕船又无法钻过桥洞。工匠就设立澄清上闸，配合着万宁桥控制水量，在涨水时开闸分流，枯水时关闸蓄水，让流经过万宁桥下的水位保持在安全可航行的区间，保障运输畅通。在没有计算机的年代，这就是靠经验与几何建立的流体力学系统。

材料的智慧：石头也懂轻重缓急

桥体由青白石砌筑，密度高、吸水率低，不怕冰冻风化。石块切面弧度精确控制，古人甚至懂得预留伸缩空间，拱券石间留出微小缝隙，随温差或洪水季节微微伸缩，避免应力集中。

现代科技：给古桥体检

今天，工程师用三维激光扫描重建桥体模型，分析拱石受力、桥基稳定性、河床冲刷范围，发现它的结构依然稳定，力学表现优秀。

也就是说，古代工匠凭经验打造的石拱结构，在现代科学研究里仍然高分通过。

万宁桥让中轴线与水交汇，一座桥同时服务车马与船只，一条弧线同时应对上部荷载压力和水流的冲击力。它没有钢筋水泥，却靠材料、结构与力的平衡，稳稳屹立几百年，成为古代系统工程的结晶，记录着古人对结构力学、材料学、水利学与城市规划的独到理解。

本文为科普中国·创作培育计划扶持作品
作者：希卡石板修复小组
审核：北京交通大学建筑与艺术学院 副教授 刘捷
出品：中国科协科普部
监制：中国科学技术出版社有限公司、北京中科星河文化传媒有限公司

来源: 科普中国创作培育计划

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