追趕與超越中國橋梁的前世今生
2021-09-22 08:54:14
科學(xué)大觀園 2021年15期
橋梁，是人類利用自然、改造自然的重要標(biāo)志，既是一個國家科技水平和綜合國力的代表，也是社會文化和民俗文化的表征。當(dāng)代中國的建橋事業(yè)取得了巨大發(fā)展，正在由建橋大國向建橋強(qiáng)國邁進(jìn)，許多方面已經(jīng)居于世界先進(jìn)水平。
輝煌與停滯
古代中國的橋梁建設(shè)曾取得過輝煌的成就，和古羅馬的橋梁建設(shè)技術(shù)一樣，都曾對世界產(chǎn)生過深遠(yuǎn)影響。英國科學(xué)家李約瑟在其名著《中國科學(xué)技術(shù)史》中曾熱情地贊嘆過中國古代的建橋技術(shù)?，F(xiàn)代橋梁的幾種基本形態(tài)，都可以在古代中國找到雛形，中國的石拱橋更是享譽(yù)世界。
中國古代橋梁最早應(yīng)該出現(xiàn)于距今7000～4000年的新石器時代中晚期。隨著生產(chǎn)力的發(fā)展和社會的進(jìn)步，中國古代橋梁技術(shù)不斷取得發(fā)展。特別在公元前5世紀(jì)到15世紀(jì)以及意大利文藝復(fù)興時期約2000年時間，長期領(lǐng)先于西方世界，浮橋與索橋均首創(chuàng)于中國，隋朝的趙州橋、西南地區(qū)的鐵索橋以及北宋都城汴京的虹橋更是作為中國古代橋梁的杰出代表閃耀史冊，是中國古代橋梁的偉大創(chuàng)造。其中前兩項已被李約瑟博士列入26項主要中國科技發(fā)明之中。
但從13世紀(jì)起，中國科技就開始停滯不前，神州大地上全是以木石為原料的梁橋和拱橋。明末起，西方技術(shù)雖然開始傳入中國，但并沒有對中國的社會進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)起到大的促進(jìn)作用，清朝由于實(shí)行閉關(guān)政策，更加落后于西方。而西方由于工業(yè)革命帶來了技術(shù)進(jìn)步，以英、法為代表的歐洲國家將橋梁建設(shè)推進(jìn)到前所未有的水平。
從17世紀(jì)中葉到20世紀(jì)中葉的300年間是近代土木工程迅速發(fā)展的重要時期，懸索橋、鋼拱橋、鋼桁架橋、鋼筋混凝土橋等在西方國家都取得了突破性的發(fā)展。然而，近代以來，國家和民族的苦難使我國的橋梁幾乎都由外國人主持設(shè)計和建設(shè)，很長一個時期，當(dāng)時先進(jìn)的近代橋梁技術(shù)幾乎一直為外國人所壟斷。晚清至民國，鐵路和現(xiàn)代橋梁技術(shù)開始傳入中國，但其技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)完全由外國人確定，設(shè)計和承建也由外國人包攬。以張之洞、孫中山、詹天佑、茅以升等為代表的一批志士仁人為了中國的路橋建設(shè)矢志不渝地奮斗著，但沒有和平的環(huán)境、雄厚的國力及科技實(shí)力的支撐，他們的理想很難實(shí)現(xiàn)。中國幾大水系中，長江上沒有一座橋梁，黃河、松花江、珠江上的幾座橋梁都是外國人設(shè)計建造的。
直到1909年，在不靠外資、不用外國技術(shù)人員的條件下，詹天佑作為總工程師負(fù)責(zé)勘測設(shè)計了京張鐵路懷來橋，該橋?yàn)?孔30.5m簡支上承式鋼桁梁橋。到1937年，才有了茅以升先生主持設(shè)計和監(jiān)造的我國第一座近代公鐵兩用橋——錢塘江大橋。建成不足兩個月，因日寇侵犯只得忍痛主動將其炸毀。
毛澤東同志曾4次到大橋工地視察建設(shè)情況。大橋基本建成時，他關(guān)切地問大橋局局長彭敏：“有蘇聯(lián)專家在這里可以修這樣的橋，如果沒有可以修了嗎？”彭敏回答：“可以修了?！?/blockquote>
學(xué)習(xí)與起步
第二次世界大戰(zhàn)之后，土木工程也進(jìn)入了以計算機(jī)為標(biāo)志的“現(xiàn)代土木工程”新時期。1957年，在蘇聯(lián)專家的幫助下建造了第一座跨越長江的大橋——武漢長江大橋，并且積極吸收了最新的鋼橋焊接技術(shù)、預(yù)應(yīng)力技術(shù)和鋼筋混凝土橋技術(shù)，使得中國橋梁技術(shù)有了新的進(jìn)步。武漢長江大橋是新中國的標(biāo)志性工程，是中國現(xiàn)代橋梁的濫觴。
當(dāng)時，黨中央給鐵道部大橋局員工提出的要求是“建成學(xué)會”。員工們虛心向蘇聯(lián)專家學(xué)習(xí)，同時充分發(fā)揮創(chuàng)造精神，在世界上首創(chuàng)了管柱鉆孔技術(shù)，使大橋比規(guī)定工期提前一年零三個月建成。武漢長江大橋的建成，為我國培育出了一支技術(shù)成熟、作風(fēng)過硬、勇于創(chuàng)新的建橋大軍，新中國的橋梁建設(shè)由此翻開了嶄新的一頁。
毛澤東同志曾4次到大橋工地視察建設(shè)情況。大橋基本建成時，他關(guān)切地問大橋局局長彭敏：“有蘇聯(lián)專家在這里可以修這樣的橋，如果沒有可以修了嗎？”彭敏回答：“可以修了?！薄罢娴目梢孕蘖藛幔俊泵珴蓶|又問?！按_實(shí)可以修了！”彭敏充滿信心地回答。毛澤東這才放心了，并說：“將來長江上修上二十個、三十個橋，黃河上修上幾十個，到處都能走?！?/p>
武漢長江大橋提前建成后，中央決定修建南京長江大橋。南京長江大橋于1960年開工。這時國家連續(xù)三年遭遇嚴(yán)重的自然災(zāi)害，蘇聯(lián)撤走了所有專家，停止供應(yīng)原來答應(yīng)的所有物資，特別是鋼材。大橋局職工憋足一股氣，與鞍鋼等單位協(xié)作攻關(guān)，生產(chǎn)出了符合南京長江大橋鋼梁要求的16錳特種鋼，被人們稱為“爭氣鋼”。在基礎(chǔ)施工時，曾任武漢長江大橋蘇聯(lián)專家組組長的西林自費(fèi)到南京長江大橋參觀，見到?jīng)]有按照他提倡的管柱法施工，非常不高興，希望更改方案。但中國建橋者決定實(shí)事求是地按自己的方案施工，所以南京長江大橋從設(shè)計施工到材料制造全是中國人自主完成的。
南京長江大橋是一座具有世界水平的大型橋梁工程，獲得首屆國家科技進(jìn)步獎特等獎。其建成前后，長江、黃河、珠江等河流上的一些橋梁也陸續(xù)建成，中國在大江大河建造大橋的技術(shù)更加成熟。
起飛與追趕
自20世紀(jì)六七十年代起，國外的高速公路技術(shù)和橋梁建造技術(shù)有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。而此時，中國橋梁建設(shè)基本處于停滯狀態(tài)。20世紀(jì)80年代至90年代，隨著社會經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，我國橋梁建設(shè)沿著國際橋梁建設(shè)發(fā)展的軌跡全面駛?cè)肟燔嚨馈?/p>
20世紀(jì)80年代，在充分學(xué)習(xí)國外20世紀(jì)六七十年代先進(jìn)橋梁技術(shù)的技術(shù)上，中國橋梁人結(jié)合自身的實(shí)際情況，開始自己的現(xiàn)代橋梁實(shí)踐。特別是以濟(jì)南黃河公路斜拉橋、上海柳港橋?yàn)榇淼男崩瓨蚪ㄔO(shè)總結(jié)了70年代以來的斜拉橋試建的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，對中國斜拉橋技術(shù)的進(jìn)步和大規(guī)模發(fā)展發(fā)揮了重要的推動作用;以廣東番禺洛溪橋、廈門海峽大橋?yàn)榇淼念A(yù)應(yīng)力混凝土梁橋積極采用當(dāng)時先進(jìn)的預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁設(shè)計及施工技術(shù)，在混凝土梁橋的跨越能力和施工功效等方面分別取得了新的提升。
20世紀(jì)90年代是中國橋梁“跟蹤和提高”的發(fā)展階段。這個階段也是大跨度橋梁迅速發(fā)展的階段。主跨602m的上海楊浦大橋引領(lǐng)著中國大跨度斜拉橋的建設(shè)邁入了世界斜拉橋建設(shè)的先進(jìn)行列;現(xiàn)代懸索橋也在我國快速興起。位于爆發(fā)鴉片戰(zhàn)爭的國恥地、與威遠(yuǎn)炮臺遙相呼應(yīng)的主跨888m的虎門大橋，打破了外國專家的懸索橋技術(shù)壁壘，開創(chuàng)了由我國自行設(shè)計建造特大型現(xiàn)代鋼懸索橋的先聲，具有特殊重要的意義。此后，1999年建成通車的主跨1385m的江陰長江大橋一跨過江，完成了我國第一座超千米大跨度懸索橋的突破。同時，在這個時期以虎門大橋輔航道橋和黃花園嘉陵江大橋?yàn)榇淼念A(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋也取得了快速發(fā)展，這種橋型成為250m左右跨度十分經(jīng)濟(jì)合理又便于施工的梁式橋的新橋型。此外，鋼管混凝土拱橋異軍突起;矮塔斜拉橋和多塔斜拉橋也開始在國內(nèi)出現(xiàn)。
創(chuàng)新與超越
跨入新世紀(jì)，中國橋梁建設(shè)迎來最為輝煌的發(fā)展時期。以超大跨度斜拉橋、懸索橋、拱橋和大規(guī)?？绾９こ探ㄔO(shè)為代表的中國橋梁通過創(chuàng)新的設(shè)計和施工，實(shí)現(xiàn)了跨越式發(fā)展，顯著提高了中國橋梁的國際競爭力。
在斜拉橋方面，主跨1088m的蘇通大橋是世界上首座突破千米跨徑的斜拉橋，也是建成時的世界第一大跨徑斜拉橋。蘇通大橋的建設(shè)贏得了國內(nèi)外專家的廣泛贊許并一直評價認(rèn)為：“蘇通大橋的建設(shè)引領(lǐng)了世界橋梁建設(shè)技術(shù)的跨越，是世界橋梁建設(shè)的里程碑工程?！痹趹宜鳂蚍矫妫骺?650m的西堠門大橋?yàn)槭澜绲诙罂鐝綉宜鳂蚝褪澜绲谝淮罂鐝戒撓淞簯宜鳂颉Ｎ鬈╅T大橋創(chuàng)新采用了抗風(fēng)性能更好的分體式鋼箱梁斷面，在橋梁的發(fā)展史上具有重要的意義。在大規(guī)?？绾９こ谭矫?，杭州灣大橋的建成將世界最長跨海大橋的殊榮收入囊中。大橋全長36km，為了應(yīng)對海上的惡劣環(huán)境，上下部結(jié)構(gòu)均采用大型預(yù)制構(gòu)件的設(shè)計、整體吊裝與施工，并為了改善海上高橋面形成的風(fēng)環(huán)境，首次采用大范圍的風(fēng)障設(shè)置。這些技術(shù)都代表了外海橋梁的發(fā)展方向。
趙州橋。
中國現(xiàn)代橋梁在最近的30多年里通過自主設(shè)計和建設(shè)取得了令世人驚嘆的進(jìn)步和成就，現(xiàn)在我們正在同發(fā)達(dá)國家一起，面向未來更加宏偉的跨江、跨海大橋工程建設(shè)。
經(jīng)過20世紀(jì)80年代的“學(xué)習(xí)和趕超”、90年代的“跟蹤和提高”和21世紀(jì)初的“創(chuàng)新和超越”的發(fā)展階段，中國橋梁工程技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入世界先進(jìn)現(xiàn)代橋梁技術(shù)的陣營。中國橋梁在世界大跨度懸索橋、拱橋和斜拉橋的排行榜上已經(jīng)名列前茅，而且在數(shù)量上也居于領(lǐng)先地位。中國已成為名副其實(shí)的橋梁大國，并且正在從橋梁大國向橋梁強(qiáng)國邁進(jìn)。
◎ 來源|綜合光明日報、央廣網(wǎng)
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