《黄浦江大桥》林元培中国造桥如何从“零”抵达世界第一

时间: 2018-10-24 16:44:58 阅读: 17次

  二十五年前的今天,杨浦大桥迎来首个通车日。它的主桥长1172米,如一条跨江神龙连通南北。两侧32对钢索连接主梁斜拉展开,像巨大琴弦。车辆驶过主桥,就如琴师拨动琴弦般,弹奏出了巨龙腾飞的奏鸣曲。世界第一!杨浦大桥在当时世界同类型斜拉桥中雄居第一。从1988到1993,从南浦大桥到杨浦大桥,从“零”走到世界第一,黄浦江上的造桥人有哪些鲜为人知的故事?在上海市档案局与上海老新闻工作者协会推出的《那些年,我们的故事——上海改革40年》中,中国工程院院士、著名桥梁工程设计师、南浦大桥与杨浦大桥的总设计师林元培会为你讲述那段筑桥往事。

  在黄浦江上造大桥,这是我的梦想,也从茅以升、李国豪开始的几代造桥人共同的梦想。作为桥梁工程师,我希望有一天,黄浦江上的大桥是由我们中国人自己的,要实现这个“零”的突破。

  1979年5月16日,上海市城市局根据市建委《关于黄浦江建桥问题进行调研并提出方案的通知》,邀请市规划管理局、市政工程设计院、港务局、航道局、市人防办、同济大学、市科协等单位,对编制大桥方案的准备事项意见,会议由市政工程设计院负责方案编制工作,并于1980年4月完成《黄浦江大桥初步方案报告》,1981年9月正式报送《黄浦江大桥可行性研究》。1983年10月编制《黄浦江大桥预可行性研究》。

  1986年7月4日,上海市政府向国务院报送《关于黄浦江大桥工程项目书的请示》。同年8月4日,国务院批复:“原则你市关于黄浦江大桥工程项目”,并要求“认真进行研究,广泛听取各方面意见,做好建设方案的技术经济论证。在此基础上,抓紧编制项目的可行性研究,报国务院审批。”11月3日,上海市科委与日本国际协力事业团(JICA)在上海签订《关于中华人民共和国上海市黄浦江大桥建设调查事前调查纪要》,委托日本国际协力事业团提供黄浦江大桥的可行性研究,由中方予以协助。

  1987年7月,《黄浦江大桥工程可行性研究》由上海市政工程设计院为主编制完成。同年底,市领导及有关委、办负责人组成小组和30位专家、教授的专家组举行预评估会议,确定选址方案,认为大桥可建在黄浦江下游流经市区最窄处,江面宽360米的南码头地区。

  那么要建什么样的桥呢?专家们对几种桥型方案进行,从斜拉桥、开启式桥、悬索桥、拱桥、桁架桥、T型刚构桥中最终了斜拉桥的方案。1988年7月,国务院批准大桥可行性研究,1988年8月批准。

  为了此事,时任市长朱镕基专门把我请到他的办公室,只问了我一句话:“你有没有把握?有多少?”我考虑了一下,一字一句地回答道:“我有80%的把握!”当时还想着,即便还有20%的风险,我也要用120%的努力去克服。但是大桥的风险始终存在。我事后对家人说:设计南浦大桥有一种走在悬崖峭壁上的感觉,但我一定要走过去。

  要在黄浦江上建桥,必须是一跨过江,在江中设墩是不合适的。对于400米左右的跨度,梁式桥只能采用钢桁梁桥,但中国当时钢材非常,拱式桥与悬索桥需要水平力的桥台与锚锭,在这样软弱的地质条件处,造价也是很昂贵的。

  当时,我们的对外交往没有现在这样多,国外的有关来源极为有限。在极其的条件下,我们开始了中国斜拉桥技术自主探索的过程。

  历史给我提供了实践的机会。在建造南浦大桥之前,我设计了重庆嘉陵江石门大桥。这是一座独塔单索面双跨斜拉桥,跨径组合为230米+200米,该桥于1988年建成通车。重庆嘉陵江石门大桥的建成,意味着中国已具备了修建460米跨度斜拉桥的能力。为我在黄浦江上建桥提供准备的,还有上海的恒丰北路桥。该桥也是一座独塔单索面双跨斜拉桥,跨径并不大,为76.65 米+72.8 米,它的建筑难点主要是在基础方面。上海为天然的冲积平原,如何基础沉降引起上部结构沉降,进而影响桥下火车的通行,是该桥需要的一大难题。我们经研究后决定,将钢管桩打入地下70 米的地下持力层。该桥建成后的多年运营表明,这一方法是成功的,这为我设计南浦大桥的基础了宝贵的技术与经验。至此,跨越浦江上斜拉桥方案需要的上下部结构的关键问题,已积累了相当的技术与经验。

  当时世界第一叠合梁斜拉桥——主跨度为465米的加拿大安娜西斯桥刚刚建成。我决定加拿大安娜西斯桥的建设。不料,从加拿大考察的工程师带回了一个令人吃惊的消息:安娜西斯桥出现了许多!

  我坐不住了,1989年春节刚过,我前往加拿大考察。在安娜西斯桥,我顶着温哥华北纬49度的凛冽寒风,爬上爬下仔细,并用照相机从不同角度将桥上100多条裂缝拍摄下来。因为我非常:南浦大桥如果不做新的技术,裂缝问题就无法避免。回国后,我把自己关在客厅里看幻灯片,仔细那一道道让人揪心的裂缝,细细琢磨一个个化解裂缝的方法,度过了一个又一个不眠之夜。

  裂缝难关最终我一篇全新论文的诞生:《南浦大桥设计》。针对安娜西斯桥的4种裂缝,我提出了4类化解方法,并将其应用到了南浦大桥的设计当中。按照我设计的新方法的南浦大桥,经过36辆30吨载重卡车的荷载试验和实际,没有见到丝毫裂缝的踪影。如今大桥已经了27年,未曾过一条结构性裂缝。所以南浦大桥已经在很大程度上不同于安娜西斯桥,超越了前者。

  最终设计的南浦大桥全长8346米,主通航净空46米,主跨跨径423米,一跨过江,主桥桥宽30.35米。大桥于1988年开工,1991年12月1日建成通车。国家计委、建设部组织验收,1992年12月30日通过级竣工验收,确认桥梁工程质量率为100%,优良率为91.7%。在建筑造型、工程质量、技术、建设周期、运行、投资控制、经济效益和社会效益等方面,综合反映出该工程已达到上世纪90年代国际水平。

  1990年4月18日,时任国务院总理李鹏在上海宣布中共中央、国务院决定,开发上海浦东。历史给了浦东一个机会,给了上海一个机会,也为上海市政院在浦江上设计更多的跨江大桥提供了机会。紧接着,我带领人员开始了杨浦大桥的设计。在继南浦大桥之后,杨浦大桥的建设,要把世界最新桥型的跨径从465米一下提高的602米,是世界建桥设计的一个新高度。

  杨浦大桥在设计上,当时有3种方案可供选择:第一个方案是照搬南浦大桥跨度423米的设计,这是一个现成的方案,但一个桥墩必将落在黄浦江中;第二个方案是将一个桥墩紧靠在岸边放置,这样跨度达到580米,但岸边地基情况;第三个方案是两个桥墩都立在岸上,跨度602米。这是当时世界第一跨度。我面临的选择是,要么单纯求稳,采用第一种方案,但桥墩在江中容易船撞事故;要么争创一流水平,但要承担的风险。最后,我下了决心,要么不造,要造就造最好的桥,选择了风险较大,但最为合理的跨度602米的造桥方案。

  我知道的艰难。创新意味着承担,尤其是工程的创新。在外国,工程失败了由保险公司赔。我们失败了,谁赔?工程很大,而我个人,很小。就设计费来说,仅是工程的2%。赔得了吗?记得我的前辈刘作霖先生,时任市政工程设计院总工程师,曾悄悄对我说: “你要当心!”我理解他的提醒是让我“不要出问题”。这是他的肺腑之言,我一辈子都记着。为此,我晚上睡不着觉,为了确保万无一失,在设计中规划了6条防线。

  又一座跨越黄浦江的杨浦大桥,1991年4月29日动工,1993年9月15日建成,历时仅2年5个月。主桥长1172米,宽30.35米,设6车道。主桥犹如横跨浦江的彩虹,在世界同类型斜拉桥中雄居第一。不仅跨度为当时的世界第一,在造型上也创造了许多的世界第一:斜拉索从平面布置改成空间索面布置后的复杂,锚箱因钢梁断面改变而作的全新,塔形由南浦大桥的H形改为多角钻石形后对拉索上端锚固方式的全新等。

  如果说南浦大桥的建成通车,实现了黄浦江市区段上“零”的突破,那么杨浦大桥的建成则使中国的斜拉桥设计能力一举领先于国际桥梁界,奠定了中国在国际桥梁设计界的地位。

  2005年,为配合上海国际航运中心,国家了洋山深水港建设。它是上海国际航运中心深水港工程的一个组成,被上海市政府列为“一号工程”。

  作为通道,东海大桥建造成为重中之重。这座大桥全长 32.5公里,规模浩大,但建桥条件差,技术难度高,建设周期短,是中国第一座真正上的超大型跨外海桥梁,也是世界上罕见的特大型跨海桥梁。任务又一次落到上海市政院,由我担任的重任。研究了一辈子大桥,但东海大桥这样工期短,要求高,施工恶劣的巨大工程,加上国内积累的经验少,对我来说这又是一个巨大的挑战。

  我为东海大桥提供的设计定为6个字:“简化施工工艺”。以前,我们在江河上建造大桥,都是先有设计方案,再定施工工艺。现在要反过来,传统做法一定要改革,要反其道而行之。先确定靠得住的施工工艺,再根据工艺来定设计方案。只有这样,才能设计的可靠性和可操作性,才能不误工期。

  根据我的要求,设计人员纷纷走进施工单位。在那里,设计人员虚心,与施工人员一起讨论“哪种造桥工艺最成熟,最可靠,用时最短”。正因为有了这条思路,东海大桥的设计才走上了简洁、明快、高效的轨道。东海大桥宽31.5米,分上下行双幅桥面,双向6车道,设计时速80公里,大桥使用寿命期为100年。大桥的最大主航通孔,离海面净高达40米,全线按高速公路标准,可满足万吨级货轮的通航要求。大桥全长约32.5公里,陆上为30米箱梁,海上为60米70米预制安装箱梁,4个通航孔为 120~160米连续梁和420米双塔单索面叠合箱梁斜拉桥,岛间为海堤和332米双塔双索面叠合梁斜拉桥,基础为钢管桩。工程动用各类打桩船、搅拌船、大型浮吊共 200 多条,打下各类桩基约 9000 多根,浇筑混凝土约 160 多万方,制作钢结构约34万吨。

  东海大桥工程于2002 年 6 月 26 日正式开工,由于了新的设计思路,在各方的努力下,历经 35个月的艰苦,于2005 年5月25日实现贯通,创造了中国桥梁建设史的又一个奇迹。

  林元培,1936年生,著名桥梁工程设计师。长期上海市政工程设计院总工程师,1989年被国家部首批命名为"中国工程设计",2005年当选为中国工程院院士。2007年获何梁何利“科学技术奖”。2015年4月10日,获国际小行星中心的“林元培星”铜匾和证书。南浦大桥、杨浦大桥、卢浦大桥、徐浦大桥、东海大桥和重庆石门大桥总设计师。其中南浦大桥、重庆石门大桥和东海大桥荣获国家科技进步一等奖。4次被评为上海市劳动模范,获1994年度茅以升桥梁大奖。1995年被评为全国先进者。

联系邮箱:linshenghao@xmwb.com.cn

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