橋梁上的中國

崔金泰

逢水遇谷架橋，天塹變通途。橋是載著人類跨越天塹的“翅膀”，也是人類智慧和力量的結(jié)晶。橋?qū)⒅腥A民族漫長的文明發(fā)展連接并伸展開來：從原始氏族西安半坡村圍溝上的獨木橋， 到名揚中外的趙州石拱橋;從紹興古橋中的八字橋，到北京現(xiàn)代化的立交橋;從紅軍長征途中飛渡的鐵索橋，到被稱為“中國鐵路第一跨”的烏江黃草橋;從姑蘇婀娜多姿的園林古橋，到中國第一座跨海的上海東海大橋……為我們展現(xiàn)出一幅融橋梁文化與科技內(nèi)涵于一體的歷史畫卷。

新型橋梁拔“水”而起

1988年建成的廣東番禺洛溪大橋，是我國建造大型新型橋梁的典型代表。這座大橋采用新型的大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土制成。預(yù)應(yīng)力混凝土是在鋼筋混凝土中加入高強度鋼絲而成，其突出的優(yōu)點是克服了單一鋼筋混凝土易產(chǎn)生裂紋的缺點，提高了橋梁的使用壽命。洛溪大橋在建造中采用了先進(jìn)的懸臂安裝法和頂推法施工，因而成為當(dāng)時最大跨度的梁橋，也成為我國大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋建造的里程碑。

進(jìn)入20世紀(jì)90年代，在新型斜拉橋建造方面也有了長足的進(jìn)步。相比傳統(tǒng)的梁橋，斜拉橋的跨度更大。它由索塔、主梁、斜拉索組成。橋中部的索塔上伸出許多拉索，像千手觀音一樣，拉著橋身，因而使橋的建造用料更省，橋身更輕。上海南浦大橋和楊浦大橋是我國首次自主設(shè)計和建造的大跨度斜拉橋。它們的建成， 不僅積累了寶貴的實踐經(jīng)驗， 而且使我國從建造跨度200多米的斜拉橋向建造主跨400多米和600多米斜拉橋躍進(jìn)。2008年，我國建成擁有世界第一跨徑（1088米）的蘇通斜拉橋，而且它還保持著世界斜拉橋最長拉索、最高橋塔和最大群樁基礎(chǔ)的紀(jì)錄。

繼成功建造斜拉橋后， 我國又開始建造現(xiàn)代懸索橋。這種橋的橋面支承在懸索上，因而得名。懸索橋的特點是造型優(yōu)美、跨越能力大。1994年建成的主跨452米的廣東汕頭海灣大橋，是我國建造大型懸索橋的首次嘗試。它采用預(yù)應(yīng)力混凝土加勁梁，每根主纜有110股。接著，又自主設(shè)計和建成主跨888米的廣東虎門珠江懸索橋。2005年，建成了居世界大跨徑懸索橋前列的主跨1490米的潤揚大橋，實現(xiàn)了建造大跨徑懸索橋的“三級跳”。

新型鋼管混凝土（即在鋼管內(nèi)填充混凝土）拱橋由拱橋演變而來。這里所說的拱橋，是一種最古老的橋，其洞呈弧形。弧形橋洞具有傳遞壓力的特殊能力，這就好像把一個沒有裂縫的雞蛋握在手掌中，使出全部握力也不能把雞蛋攥破一樣。這是因為圓弧形可以把表面上受的力沿弧形傳遞到各個部位，使承受的力分散了，因而能承受很大的壓力。我國隋代建成的趙州橋，距今已1400多年了，是世界上最古老、保存完好的石拱橋。20世紀(jì)90年代，我國相繼建成數(shù)十座鋼管混凝土拱橋，其代表作是廣州丫髻沙大橋和重慶萬州長江大橋，標(biāo)志著我國鋼管混凝土拱橋已躋身世界先進(jìn)行列。而于2016年6月建成通車的滬昆高鐵北盤江特大橋，拱橋跨度達(dá)445米，為世界跨度最大的鐵路拱橋，也是最大跨徑鋼管混凝土拱橋。

公路橋的“千米跨越”

南京長江大橋是我國自行設(shè)計和施工的第一座長江大橋，已成為我國自主建造大橋的里程碑。1972年建造的山東北鎮(zhèn)黃河公路大橋，其鉆孔樁的入土深度達(dá)107米，在我國公路鋼橋發(fā)展史上占有重要地位。此后，在長江三角洲和中西部山區(qū)高原相繼掀起了公路橋梁建設(shè)的熱潮。

在綿延幾千千米的長江干流上，短時期內(nèi)一座座跨江大橋拔“水”而起，形成了一道道亮麗的景觀。連接南通與蘇州的總長達(dá)8千米的蘇通長江公路大橋， 以其“千米跨越”的身姿成為世界第一公路斜拉橋，代表了當(dāng)時中國橋梁建設(shè)的最高水平。這座大橋300米高的橋塔，誤差不超過10厘米。更令人驚奇的是， 這座大橋的垂直度達(dá)1/42000，誤差僅為9毫米。它的另一個創(chuàng)新亮點是對主橋墩基礎(chǔ)進(jìn)行了永久沖刷防護(hù)，這在國內(nèi)大型橋梁建設(shè)中尚屬首例。

1999年建成的江蘇江陰長江公路大橋是中國自主設(shè)計完成的中國第一座超千米的大跨徑懸索公路大橋，其巨大沉井基礎(chǔ)的北岸錨碇以及混凝土橋塔，均由我國自主施工建造，并全面達(dá)到了高標(biāo)準(zhǔn)的要求。

21世紀(jì)初建造的東海大橋和杭州灣大橋，是兩座長達(dá)30多千米的超長跨海公路大橋，它們采用新結(jié)構(gòu)、新材料、新工藝、新設(shè)備等高新科技建造而成，堪稱世界造橋史上的奇跡。這兩座猶如掠過藍(lán)色海面比翼雙飛的大橋， 無論是設(shè)計水平、建造材料， 還是施工工藝和質(zhì)量監(jiān)控，都標(biāo)志著我國橋梁建設(shè)已達(dá)到世界先進(jìn)水平。

目前，我國已建成的梁橋、拱橋、斜拉橋、懸索橋等大跨徑公路橋，其最大跨徑分別達(dá)330米、550米、1088米、1490米，分別位居世界同類橋梁的前列。

鐵路橋的異軍突起

隨著我國高速鐵路和城市化的快速發(fā)展，我國鐵路橋梁建設(shè)異軍突起，數(shù)以千計的各種現(xiàn)代化鐵路橋梁相繼建成通車。這些自主創(chuàng)新設(shè)計和建造的鐵路橋梁， 采用了先進(jìn)的設(shè)計理念和施工技術(shù)，橋梁式樣美觀新穎，跨度大，穩(wěn)定性好，施工和安裝精度高，使用壽命長，其中有的還創(chuàng)造了國內(nèi)外先進(jìn)紀(jì)錄。與此同時，我國科技人員還開創(chuàng)性地用鐵路橋梁即高架橋代替路基，成為世界的創(chuàng)舉。這不僅節(jié)約了大量寶貴的土地，而且減少了鐵路線對城市的切割。例如，京滬高鐵丹陽至昆山段的丹昆特大橋，全長164.85千米的路段完全用高架橋替代，節(jié)省的土地資源相當(dāng)可觀。這表明，現(xiàn)代鐵路橋梁的功能已大為擴(kuò)展，既用于鐵路跨江過海，也用旱橋式的高架橋托舉鐵路。

現(xiàn)代高速鐵路列車運行速度很快，要求路基必須鋪設(shè)不用石子而用混凝土澆鑄的無砟軌道。而橋梁基礎(chǔ)的沉降控制，則是鋪設(shè)無砟軌道及保持軌道平順性的關(guān)鍵。這要求橋梁基礎(chǔ)在承重后沉降不超過15毫米，橋梁相鄰墩臺沉降相差不超過5毫米，條件非常之嚴(yán)格。

被稱為“中國鐵路橋梁第一跨”的烏江黃草鐵路大橋全長410.65米，高63米，梁體一跨過烏江，跨度達(dá)168米。黃草鐵路大橋地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜， 施工難度大。施工人員不僅制服了烏江洶涌的地下滲水， 而且采取了先進(jìn)的掛籃技術(shù)進(jìn)行懸灌施工， 圓滿地完成了架橋任務(wù)。

九江鐵路大橋是我國繼武漢、南京長江大橋之后， 在長江上建造的第3座大橋。這座大橋是全長2000千米的京九鐵路線上的一顆明珠。它全長7675米，正橋主跨216米，10個水中橋墩托起了1806米長的正橋鋼梁。而三跨一連的鋼梁挺立在橋墩上， 宛若翩躚起舞的蛟龍騰躍在長江江面之上。九江鐵路大橋在中國橋梁建造史乃至世界建橋史上創(chuàng)造了一系列第一：第一個橋面鐵路線上無道砟和無軌枕;在箱梁上鋪無縫鋼軌（每米重60千克），最大軌節(jié)長2700米，創(chuàng)國內(nèi)橋上無縫線路最長的紀(jì)錄;大橋長度和正橋主跨度均為國內(nèi)同類型之最;鋼梁H型桿件全部焊接而成，最大厚度52毫米，突破了世界鋼板焊接最大厚度紀(jì)錄;近2000米長的主橋桁梁在懸空跨中合攏，對接誤差僅為0.2毫米，創(chuàng)造了奇跡。

武漢天興洲鐵路公路兩用長江大橋，主跨504米，為目前世界上主跨最大的鐵路公路兩用斜拉橋，并實現(xiàn)了我國鐵路公路兩用大橋主跨從300米級到500米級的飛躍。這座大橋可同時承載2萬噸載荷，是世界上載荷最大的鐵路公路兩用大橋。在建造世界最長的鄭州黃河鐵路公路兩用大橋時， 對其主橋鋼桁梁首次創(chuàng)造性地采用了中主桁豎直、兩邊主桁外傾的“三斜主桁結(jié)構(gòu)”。這種結(jié)構(gòu)的特點是，承重能力強，結(jié)構(gòu)新穎，但技術(shù)難度大。2005年建成的宜昌-萬州長江大橋，正橋采用連續(xù)鋼桁架橋式，其300米長鋼桁拱立跨在世界同類型鐵路橋梁中名列前茅。

跨海大橋敢為人先

我國海域遼闊，海岸線北起鴨綠江口，南至北侖河口，長約1.8萬千米，加上星羅棋布的島域和海灣，海岸線總長達(dá)3萬千米，而且沿岸多為優(yōu)良海灣和港口城市。我國跨海大橋的建造，雖然起步較晚，但發(fā)展勢頭很快，而且造橋技術(shù)處于世界領(lǐng)先水平，創(chuàng)造了多項世界先進(jìn)紀(jì)錄。

杭州灣跨海大橋全長35.67千米，北起嘉興市海鹽，南止寧波市慈溪。作為我國自行設(shè)計和建造的大型跨海大橋，其工程規(guī)模之大、技術(shù)難度之艱巨國內(nèi)外未有先例，建成時成為當(dāng)時世界最長的跨海大橋。為了防止橋墩不被海水侵蝕，保證大橋的安全和使用壽命，建橋科技人員研制成耐海水腐蝕的新型混凝土，填補了世界建橋史上的空白。在技術(shù)創(chuàng)新方面有以下幾大亮點：一是研制成世界上第一架“千腳蜈蚣”運梁機，并把“梁上架梁”的世界紀(jì)錄從900噸一舉提高到1430噸;二是為解決大型混凝土橋梁早期開裂的世界性難題，創(chuàng)造性地對預(yù)制箱梁實施了二次張拉;三是為了鉆孔灌注樁施工安全，首次采用有控制放氣工藝，避開了淺層沼氣對施工安全構(gòu)成的威脅，開創(chuàng)世界同類地質(zhì)環(huán)境成功建橋的先河;四是為了克服風(fēng)浪對施工的影響，創(chuàng)造性地研制出可在潮多、流速急的海面上施工的打樁船;五是為保護(hù)杭州灣大橋和過往船只，在世界上首次采用一種全新的橋墩柔性防撞裝置。另外，特別應(yīng)提及的是建橋施工中打下了5513根整樁螺旋鋼管樁，這些被稱為“定海神針”的鋼管樁，最大直徑1.6米，最大長度89米，其個頭巨大，形象說橫著放管內(nèi)可走人，豎起來有30層樓高。這樣大的鋼管樁，此前在國內(nèi)外特大橋梁建造中從未被成功地使用過。

此后，我國又相繼建造了多座具有世界先進(jìn)水平的跨海大橋。例如：青島海灣跨海大橋，全長35.40千米;上海東海大橋，全長32.50千米，是我國第一座建在外海的跨海大橋;舟山跨海大橋，全長48.16千米，它與杭州灣大橋相連接，是世界上規(guī)模最大的島陸連接工程。

展望未來，我國已規(guī)劃建造更為宏偉的跨海大橋。其一就是在被譽為“黃金水道”的瓊州海峽上建造跨海大橋。瓊州海峽東西長約80千米，南北平均寬度30千米，它不僅是溝通北部灣和南海中、東部的海上走廊，也是廣東至海南島和越南等地的海上交通捷徑。規(guī)劃中的瓊州海峽跨海大橋為公路、鐵路兩用大橋， 以實現(xiàn)環(huán)北部灣陸路通道的無縫對接。大橋跨海部分長度將達(dá)26.30千米，預(yù)計2020年建成通車?？绾４髽蚪ǔ珊?， 駕車跨越瓊州海峽只需20分鐘，乘鐵路列車僅需10分鐘，比原來的輪渡通過海峽（候船和行船時間約3小時）節(jié)省大量時間。更引人注目的是，大橋?qū)δ虾ＹY源開發(fā)、實施國家能源戰(zhàn)略具有重大意義。其二是建造大連灣跨海大橋?？绾４髽蛉L24千米，與其相配套的工程為大連灣海底隧道和人工島。大橋建造工程已于2015年啟動。大連灣跨海大橋建成后， 將突破大連灣海域?qū)Τ鞘薪煌ǖ那懈?，形成大連新老市區(qū)的環(huán)形交通網(wǎng)，也為我國建設(shè)大規(guī)?？绾＝煌汗こ添椖糠e累寶貴的經(jīng)驗。

立交橋獨樹一幟

由于城市各種車輛飛速增長，造成城市交通擁擠、堵塞，特別是交叉路口通過的車輛頻繁，用紅綠燈限行的平面交叉型道路已無法應(yīng)對車輛像潮水般擁堵的局面。于是， 人們將以往跨水過谷的橋梁請來，使它走出河谷、山澗，在城市中施展本領(lǐng)，承擔(dān)起疏導(dǎo)交通的重任。就這樣，傳統(tǒng)的橋在城市里演變成拔地而起、立體交叉的旱橋，這就是式樣新穎、氣勢壯觀的立交橋。

說起立交橋，有人可能認(rèn)為這種現(xiàn)代化的交通設(shè)施是外國發(fā)明的，實際上，在我國古代就已經(jīng)出現(xiàn)了立交橋的雛形，當(dāng)時稱為閣道、復(fù)道，后來發(fā)展為天橋。也就是說，立交橋的故鄉(xiāng)在中國。早在秦始皇時期，所建的阿房宮閣道直通驪山。這種高閣式的通道，上層為空中通道，橋下地面又有交叉或平行的道路，顯然已是一種帶有立體意味的古代交通設(shè)施，完全可以稱為早期的立交橋雛形。不僅如此，世界上最早的具有立體交叉的橋，是1256年在紹興建造的“八字橋”。這座橋高5米，長45米，距今已有700多年的歷史，可稱為現(xiàn)代立交橋的“祖師爺”。從造型上看，這座橋的主橋和兩端的通道構(gòu)成的“八字形”人行梯橋，就像現(xiàn)在城市中的過街立交橋——天橋。

現(xiàn)代立交橋興起于20世紀(jì)20年代。1928年，美國為了使日漸增多的車輛能安全、快捷地通過交叉路口，在新澤西州建造了世界上第一座現(xiàn)代道路立交橋。此后， 世界各國便相繼建造立交橋， 并進(jìn)一步創(chuàng)新發(fā)展。1979年興建的北京建國門立交橋，是我國第一座機動車與非機動車完全分行的三層互通式立交橋。1984年通車的北京三元立交橋，是國內(nèi)規(guī)模最大的立交橋之一。由26座大、小橋梁組成的北京天寧寺立交橋，共分4層，高出地面10.5米，最高橋墩柱直徑達(dá)2米。目前， 北京共有道路立交橋100多座，總長達(dá)100多千米，數(shù)量占全國城市立交橋總數(shù)的70% 以上。

上海則建造了目前世界上最大的立交橋——滬青平立交橋，它是上海國際航空港的重要門戶和上海路網(wǎng)格局的核心工程之一，整個立交橋分為四層、三系統(tǒng)，總建筑面積達(dá)到創(chuàng)紀(jì)錄的12萬平方米，堪稱“世界第一立交橋”。

【責(zé)任編輯】龐 云