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魂牵浦江彩虹

时间:2022-08-05 百科知识 版权反馈
【摘要】:魂牵浦江彩虹——林元培的造桥思维与艺术“我有一个梦”自古以来,桥总是与梦相连。久而久之,在黄浦江上造大桥也成了林元培多年来梦寐以求的愿望。李国豪在鼓励并肯定林元培质疑的同时,还给予他许多具体的指导。这一切都给了林元培更大的自信。林元培造大桥的梦在国庆30周年来临之前终于有望启动了。林元培十分自得于第一次斜拉桥的成功实践。

魂牵浦江彩虹——林元培的造桥思维与艺术

“我有一个梦”

自古以来,桥总是与梦相连。从神话中牛郎织女的“使鹊为桥”,到现实生活中形形色色的大桥,都跨越江河、湖泊、大海、高山,变天堑为通途,化梦想为现实。

20世纪50年代中期,林元培进入了上海市政工程设计研究院,作为一名技术员,跟随工程界前辈勤勤恳恳地学习桥梁设计与施工。前辈们常常在闲聊时,流露出没有机会造大桥的遗憾,就像进入和平年代的将军,有着无仗可打的失意与无奈,这在青年林元培脑海里留下了深深的印象。久而久之,在黄浦江上造大桥也成了林元培多年来梦寐以求的愿望。

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林元培始终有造大桥的梦(2011,方鸿辉摄)

黄浦江江面最狭窄处也有四百多米宽,在黄浦江上架桥不能像南京长江大桥那样每隔160米设一个桥墩,毕竟黄浦江是繁忙的黄金水道和重要的港口,若建了桥墩,行船很容易撞在桥墩上而酿成事故,南京长江大桥的桥墩不知道曾被撞了多少次,结果总是以沉船告终。因此,要在黄浦江上建桥,必须是大跨度的桥梁,而无实际经验,其技术难度可想而知。

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变天堑为通途、化梦想为现实的林元培院士(2011,方鸿辉摄)

“我有一个梦”是20世纪的名言。

机遇偏爱有准备的头脑,又时刻让林元培能清醒地超前“预先谋划”。多年的工程设计与实践,林元培体悟最深的是:做工程容不得丝毫马虎,“当一名工程师和当一名科学家是有区别的。科学家实验失败了还可以下一次再来,再改进,不断探索。工程师却没有下一次,工程出了问题,就是巨大的财产或生命的损失……”因此,工程师是不允许做不成的,要么干脆说不做了,若做就必须要成功。

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思考是林元培院士的最大嗜好 (2009,方鸿辉摄)

古人云:预则立,不预则废。林元培理智地抓住每一个稍纵即逝的机会,在圆梦的征程上,紧紧抓住每一个宝贵的学习机会与实践机会,主动出击,积累经验。

林元培早年做桥梁理论研究工作,由于当年没有电子计算机,工程中的力学问题必须用近似方法求解,最后只能借助计算尺或手工计算,解决了一系列工程难题。多年持之以恒的研究奠定了深厚的理论基础,而学科的触类旁通又使林元培不仅基础理论更扎实了,还总是带着工程实践思考,悟出不少桥梁设计与施工的门道,在理论到实践之间做了完美的接口”。1963年,林元培就有过一次大胆的壮举——叩开同济大学桥梁学界泰斗李国豪院士(当时称中科院学部委员)办公室之门,对李先生50年代创建的“斜交各向异性板弯曲理论”提出异议。李国豪没有门户之见,也没有轻视眼前这位只有27岁初出茅庐的后辈,他在倾听和分析后,觉得眼前这位年轻的桥梁设计师很有见地,是一块可雕塑的“好料”。李国豪在鼓励并肯定林元培质疑的同时,还给予他许多具体的指导。这一切都给了林元培更大的自信。勤奋的钻研、不停的思考,在李国豪的理论发表十几年后,林元培提出了崭新的“斜交构造异性板弯曲理论”,经模型试验证明与理论推导完全吻合。李国豪得知这一信息,兴奋地给上海市政工程设计院写信,肯定了林元培的科研成果,还把这篇论文发表在由他主编的《上海力学》杂志上。1978年,李国豪在瑞士国际学术年会上把林元培的论文推荐给国际桥梁与结构工程学会。第二年,林元培在论文被会刊刊载的同时,还被邀请出席该会的学术年会。

要圆梦,还必须能带着问题去悉心实践。作为“有心人”的林元培很有策略地先从一些中、小桥的设计与施工上专题地去提出问题,积累经验。

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林元培夫妇抱着孙子游外滩(1995)

林元培曾不止一次地把他的造桥策略向笔者述说:“我把凡是今后造大桥可能遇到的问题,都超前地提出来,作为大专题,然后分解到一个个中、小型的桥梁建设项目上去探索,去检验……”

林元培造大桥的梦在国庆30周年来临之前终于有望启动了。

上海松江有条叫泖港的河,要在河上造一座桥,河面宽200米。摆在设计师面前有好多桥梁的形式可供选择,泖港大桥能不能做斜拉桥呢?因为这是农村河流,河上的行船都很小,从经济角度考虑兴许没有必要造200米一跨的斜拉桥。但是,若能在200米的内河上建起一座斜拉桥,无疑对日后在黄浦江上造斜拉桥是一次实实在在的实战演练。这就好像参加奥林匹克比赛前的热身赛,教练光说而队员不战,真上了赛场问题就会一大堆。当时市里也同意了造斜拉桥的想法,而且前面写明是“试验桥”。这个前置词宽容地表明这是一次探索,但工程师的素养使林元培心里明白,哪怕一丁点儿小毛病也不该发生。力求找出设计与施工中的一系列问题,是那时林元培倾心予以关注与思考的,期望积累经验以防今后在黄浦江上造大桥时出差错。对泖港斜拉桥的设计理论是有认识的,但实际操作必须慎之又慎。好在当时已有了自己的电子计算机,只不过这台电子计算机挺笨重,占了好几间房间,运算速度虽不理想但还能解决问题。林元培借助计算机解决施工工艺和流程的诸多问题。如今回忆起来,林元培依然清晰得像昨天刚发生的事,“这些工艺与流程啊都是头脑里的东西,头脑里的东西能不能付诸实践就要在这个200米跨度上体现,这就像考试一样,检验你够格不够格,还缺些什么。泖港斜拉桥是在1980年完成的,花了近3年时间。这个项目的水平在于你一跨能做多少。我们内环线高架虽绵延几十公里,但其技术含量并不高,毕竟跨度小,多做几孔就把它接成几十公里了。像南京长江大桥一孔160米,在当时国内也算是很大的跨度了。我们的泖港斜拉桥一下子就冲到200米跨度,虽然桥小,也没有长江大桥那么重要,但从跨度的技术水平来看,表明我们有能力超越自己。毕竟当时国外的大跨度水平也不过是300米。”林元培十分自得于第一次斜拉桥的成功实践。

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林元培工程师是工地上的“智多星”

造桥有三个关键点:结构构造的可靠、施工工艺的可靠以及结构分析的可靠。只有满足了这三项要求才能将设计付诸于实践。“泖港大桥是很好的案例,我们设计完了以后去施工,做完通车了,没有什么问题,说明我们建造斜拉桥的构造是正确的。我们团队首次研制出拉索的锚头及其防腐体系,有了拉索的锚头,我们建造的斜拉索桥的拉索就可以更换,时间久了把旧的斜拉索换掉,保证大桥的使用期限。施工工艺是一个大难题,桥的施工下面不能使用支架,因为搭了支架影响在建桥梁下面的船只通行,在泖港大桥的施工中我们成功攻克了这一难点。最后一环是结构分析。当时计算机在国内刚刚起步,我们的计算机不仅体积大,而且输入数据很不方便,只能用纸带一点点地输入,不过这台落后的计算机对我们的设计还是有用武之地,在工程人员的努力下,我们自主研发了一套桥梁结构控制与分析程序,理论计算与实测结果相差无几。跨径200米的上海泖港大桥在团队全体成员努力下首次获得成功,成为中国真正意义上的大跨径斜拉桥,为南浦大桥的建造打下了坚实的基础。”

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林元培院士把造桥的课题带到家中

1984年,林元培被提升为上海市政工程设计研究院总工程师,怎样从战略高度推进技术、攻克难点以早日圆梦的愿望也更强烈了。“机遇由不得你,但是你的准备工作要做好呀!我明白必须要有更多的斜拉桥实践,毕竟斜拉桥具备大跨度,而其他的桥型,像苏州河上已经建成的这些桥型,都到不了这个跨度。因此,那段时间凡能够做斜拉桥的我都尽量做斜拉桥。”

这时,机遇又来敲林元培的门了。上海开始建新的火车客站,要在恒丰路上建一座小小的桥,林元培下意识地要造斜拉桥。考虑能让自行车爬上桥,桥面就不能做得太厚。由于这座桥是建在京沪线上,火车要在桥下通过,而上海是软土地基,承重后往往会沉降,沉降过大,火车要撞在桥梁上,所以处理好地基方能使这座斜拉桥长期岿然不动。看来,这次的主题是解决地基的沉降问题。为处理好地基,林元培就提出打80米深的钢管桩。“从理论上说,这个80米的钢管桩应该能打下很坚固的基础,不过得让实践来检验我们的设计思想是否合理。日后一旦有机会造黄浦江大桥时,桥总是由基础和上面的构造联合起来的,如果桥下的基础现在取得了经验,那么将来我就能腾出精力设计上面的桥了。”多么有“心机”呵!

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上海火车新客站的恒丰路斜拉桥

当然,火车新客站的恒丰路斜拉桥还对泖港大桥的拉索锚头和防腐体系作了改进并进行验证。二十多年的运行表明:不仅该桥至今没有超越规定的沉降率,而且拉索的防腐体系也完好无损,还圆满地解决了自行车的通行问题。以后,林元培造南浦大桥、杨浦大桥,也都用钢管桩来对付上海的软土地基,因此不必再花很多时间去研究地基问题了。

地基问题解决了,造桥的难度还要向前推进。接下来一个机遇就是在广州造珠江上的海印大桥。这座斜拉桥跨度虽然小(还没有超过泖港斜拉桥),但桥的宽度要达35米,跟日后黄浦江大桥相当,所以对这座桥发生的一些困难,林元培团队也都很认真地去处理。海印大桥顺利完成后,林元培又接到在重庆嘉陵江边建石门大桥的项目。这次机遇非常好,是建单索面独塔斜拉桥,其单悬臂长230米。林元培马上算计:若做双塔,对称布置就是460米,刚好是黄浦江江面狭窄处的宽度。面对这样可遇而不可求的机会,林元培当然格外用心。桥面合龙那天,他从上海飞抵重庆,刚刚到达位于山上的重庆大学招待所,来不及放下行李,听说大桥已经合龙的喜讯,就急忙奔到走廊上,往大桥方向极目远眺,由于过度兴奋,只觉眼前一黑,什么都看不见了,但他的两只手却情不自禁地握着栏杆,越抓越紧……事后有人问林元培为何如此激动,他反问“怎能不激动?石门大桥的合龙,意味着我们在黄浦江上造斜拉桥的技术准备更充分了。”1989年,重庆嘉陵江边石门大桥顺利竣工,1991年这个项目还获得了国家科技进步奖一等奖。嘉陵江上的石门大桥,以及陆陆续续所造的不少大桥,都为日后水到渠成地建造黄浦江大桥作了铺垫。这时,林元培对造黄浦江大桥已胜券在握了。

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珠江上雄伟的海印大桥

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单臂230米的重庆石门大桥

浦江天堑变通途

1989年,中央批准开发浦东。要开发浦东就要过江,要过江不是建隧道就是造大桥。市政府决定先兴建南浦大桥,要求一年半完成设计,1989年开工,三年内一定要建成通车。当时,我国要自行设计并建造跨度在400米以上的黄浦江越江大桥,难度实在不小。当时,加拿大已经建成了跨度465米的斜拉桥,而南浦大桥的造桥贷款来自于亚洲开发银行,日本是亚洲开发银行的大股东,因此,日本和加拿大都表示愿意派人参与设计。而李国豪、项海帆等桥梁专家认为,中国人完全有能力在黄浦江上造桥,最后领导拍板黄浦江大桥设计由中国人自己承担。

黄浦江上架桥,林元培团队已苦苦等待了整整20年,他们理直气壮地接下了重任。设计方案通过并开始打地基不久,林元培接到康平路一个电话,要他马上过去,原来是朱镕基市长找他:老林啊,你到底有没有把握办这件事,这是性命攸关的。我国开发浦东,要是做了半天,闹出什么事故来,这怎么了得?……当时林元培对造南浦大桥的回答是有80%的把握。实际上,林元培心里有数,基本上没问题,但作为工程师,话是不能讲“满”的。因为南浦大桥是要建成一座叠合式的斜拉桥,而林元培在嘉陵江造过的是混凝土斜拉桥。不管什么结构,毕竟是座大跨度的斜拉桥,总体上说有80%把握,当然还有20%的风险。

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重任在肩 运筹帷幄

叠合式423米跨度的南浦斜拉桥就像加拿大安娜西斯建的那座,其实那座桥还是有缺陷的。但是,由于国内信息不畅通,开始并不知道,直到南浦大桥开工之前派人前往加拿大考察学习,才发现桥面上有裂缝,当然车子还是可以走的。假如这个问题留在南浦大桥上,不仅团队的设计牌子都让它砸掉,还会影响桥梁寿命。“哎哟,真把我急死了,因为我们这个设计图纸有很多方面都是参考安娜西斯桥做的。当时真是急得不知所措,我们的工程师朝思暮想做这个项目,若桥面有裂缝,怎么交待?我赶到加拿大仔细考察并实地拍照,回国后认真地研究这座桥裂缝的原因。因为它是一块混凝土板,下面是钢梁,钢梁跟混凝土之间是有销钉的,上面有裂缝后,雨水、雪水渗进去会把销钉都腐蚀掉,本来可以用100年的,结果十几年就不好用了,其严重后果不堪设想。这个工程是我负责的,要改就得我改,不改的话,将来出毛病我得承担责任。”林元培找出了安娜西斯桥裂缝的四个原因,相应地在施工及结构上采取了四种可靠的措施。当时的首要问题是马上修改图纸,前方工地还在施工,天天需要图纸,耽搁一天就是几十万元的开支。林元培带着有一百多名工程师的建桥团队夜以继日地修正方案,争分夺秒地修改了一千多张图纸。但改了以后,问题能不能规避呢?林元培就在计算机上模拟,计算结果显示,按照加拿大的方案设计果然会有裂缝。

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南浦大桥雄伟的身影

1991年,南浦大桥终于建成,造价8.2亿元人民币,桥梁主跨423米,属当年中国跨度最大的斜拉桥。1993年获国家科学技术进步奖一等奖。最让林元培骄傲的是,如今南浦大桥已经投入使用20年了,并没有出现过一道结构性裂缝。实践证明所建成的南浦大桥是可靠的。南浦大桥顺利通车后,林元培的信心更足了。

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林元培院士与团队成员共商设计方案(2010,方鸿辉摄)

南浦大桥还没有完工,林元培已开始筹划建杨浦大桥了。杨浦大桥一跨就有600米,而林元培团队建桥的跨度本事只有400多米,这个400多米也是花了10年时间在嘉陵江、珠江、黄浦江上拼搏才得到的,现在跨度又要拓展200米,究竟有没有把握?当时有两种方案:一种是把“南浦方案”搬过去,一跨400多米,面对600多米的江面,不得已要将一个墩子放到江里,但在江里建造要比在陆地上施工时间长,工作面打不开,而且造价贵。另一种方案是将两个墩子都放到岸上,造价较低,时间也快,但跨度达600多米是创世界纪录的,意味着要承担较大的风险。足足两个星期令林元培寝食不安,他梳理思路,分析数据,改进设计,以科学的态度和对人民负责的精神,用120%的努力去克服这20%的风险,带领团队齐心协力,果然如期顺利建成了600米跨度的杨浦大桥。林元培所创新的杨浦大桥桥塔拉索锚固区构造、箱型钢梁设计和大跨径斜拉桥整体稳定理论,也开创了世界造桥史上的先河。

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600米跨度杨浦大桥的雄姿

1994年,改革开放的总设计师邓小平登上杨浦大桥时曾感慨:“喜看今日路,胜读万年书!”

“杨浦大桥建完以后,就开始筹划徐浦大桥了。徐浦大桥的跨度没有杨浦大桥那么大,仅590米,比杨浦还少了12米,那个时候应该说是很有把握办这件事了,我把它交给年轻人,造就梯队么!就这样短短几年,我们完成了黄浦江上三座大跨度斜拉桥的建造任务。”

如今,三座斜拉桥如同六把巨大的竖琴楚楚动人地矗立在金色的浦江上,阳光令竖琴熠熠生辉,春风拨动着根根琴弦,为改革热土的浦东奏响一曲曲时代的交响乐。

国内桥梁界盛行以规模和尺度的超越来体现自身技术的创新,似乎只要跨度最大、数量最多、尺度最大就是“天下第一”,就是“桥梁之最”。林元培团队尽管客观上创造了当时不少国内乃至国际桥梁史上的第一,但林元培清醒地意识到:桥梁尺度上的突破并不代表建成了最难的桥梁。桥梁建设应以技术突破来论英雄。因为建桥是要运用技术的,有时凭借落后的技术也能建成破纪录的大桥。只有遇到了真正的挑战,而且通过克服困难提出了新的方法,创造了相应的先进设备,并获得了成功,或者发现了旧工艺和设备的缺陷,有了重大的改进,才是真正的技术创新。

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创新的东风拨动着大桥的琴弦

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林元培院士自豪地陪同外国专家行走在杨浦大桥上

黄浦江上的第四座大桥是卢浦大桥。考虑到浦江上已经建了三座斜拉桥,能不能从城市景观考虑,建一座更有特色而又美观的大桥呢?

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林元培总设计师在卢浦大桥建设工地上

“南浦大桥的顺利通车,使造价低、工程进度快的斜拉桥被广泛认可。之后的短短几年,另两座斜拉桥——杨浦大桥、徐浦大桥又陆续在黄浦江上崛起。然而,当卢浦大桥的设计对外招投标时,我却唱起了‘反调’:既然现在经济条件好了,为什么不选择造型更美观的拱形桥呢?”

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跨径达550米的卢浦大桥的主拱合龙前

于是,林元培提出了建拱型桥的方案:6车道,日交通量8万辆。其风格跟斜拉桥完全不一样,前者如彩虹般飘逸,后者却像竖琴般端庄。很欣慰,这个造价仅比斜拉桥高10%的方案中标了。

当时世界上有两座500米左右的拱桥可以参考:一是1930年建成的澳大利亚503米的悉尼海湾桥;二是1977年建成的美国518米新河谷桥。但这两座拱桥都是桁架拱,该技术起源于20世纪30年代,其结构特点是构件繁多,造型复杂。这主要是受制于当时施工起重能力小(只有几十吨),构件要在工厂轧制,断面较小,故承重能力亦小。

现在已进入21世纪,技术水平今非昔比:悬臂施工起吊能力至少可达300吨;20世纪50年代以前桥梁构件不允许焊接,目前这种约束已取消,可以制造足够大的构件,一根构件可抵得上从前的几十根构件,可使结构大为简化。

因此,中标以后,林元培没有采用悉尼海湾桥那样的桁架式结构。考虑到上海是软土地基,无法抵抗巨大的水平推力,必须在两边跨处设置两个半拱,在桥面上设置钢束平衡推力(类同于斜拉索构造):拱的断面采用箱形构造,这在南浦大桥、杨浦大桥、徐浦大桥上已实践过,是移植了一项成熟的结构技术。在施工工艺上采用已有数十年制造经验的钢结构制造。在安装方面则采用斜拉桥的安装技术,用斜拉桥起吊工艺,达到300吨以上起吊能力。在结构分析上推导出新的14×14的单元刚度矩阵,计算结果表明其稳定安全系数为2.3。也就是说,林元培大胆采用焊接工艺连接桥体,用大构件合龙技术,将斜拉桥、拱桥、悬索桥等不同的桥梁施工的最优工艺融入跨径长达550米的卢浦主桥建筑中。经过团队的不懈努力,果然如期顺利建成了造型优美、犹如长虹卧波的卢浦大桥,成了当今世界第一钢结构拱桥,也是世界上跨度最大的拱形桥。2003年卢浦大桥顺利建成。

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主拱550米、拱高100米的卢浦大桥结构

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犹如卧虹的卢浦大桥

如今,百米高的拱桥横跨浦江,充满诗情画意。天上的彩虹虽美,地上的拱桥更艳。天上的彩虹转瞬即逝,地上的卢浦却能跨越时空,见证勤劳人们恒久的创造力。2004年和2008年卢浦大桥分别荣获美国尤金(EUGENEC.FIGG,JR)奖和国际桥梁协会“杰出结构奖”。

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卢浦大桥获美国尤金奖(2004)

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卢浦大桥还获国际桥梁协会“杰出结构奖”(2008)

2010年的世博会选址在南浦与卢浦两座大桥间的广阔地带。东有巨大的竖琴——南浦,西有高悬的彩虹——卢浦,江水金光闪闪,隔岸景观相映。大桥提升了上海的艺术品位,也构筑起各国人民友谊的纽带。

“卢浦、南浦两座大桥,跨越浦西浦东,连接起世博的美丽。每次走进园区,抬头望去,我都感到十分欣慰。设计这两座桥时,我并没有想到如今会跟世博园遥相呼应,现在想起来也是一种缘分。”

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国际桥梁与结构协会主席致颁奖辞(2008)

以后,林元培团队马不停蹄地又投入跨外海的东海大桥的建设,从南汇直达洋山深水港,全长32公里。其主要困难是外海风狂浪高,一年365天中只有180天可以施工,但工期又很紧,必须与港区建设同步完成。因此,林元培团队采用了“下部构造施工工艺决定设计,上部构造大尺度大起重量大规模预制拼装”的设计思路,于2005年按时建成了我国第一条跨外海的东海大桥。

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雄伟壮观的东海大桥(2006,方正怡摄)

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东海大桥上的澎湃激情(2006,方正怡摄)

海峡两岸变通途

为筹划上海世博会公众参与馆的“相约名人堂——与院士一起看世博”活动,笔者又一次来到位于中山北二路上海市政工程设计院林元培“大师工作室”。在林元培办公室周围的墙上挂着他所设计的桥梁代表作的照片:1991年建成的南浦大桥和1994年建成的杨浦大桥,夜色下它们好像两把巨大的竖琴;2004年建成的卢浦大桥则宛若一道美丽的彩虹;而2005年建成的全长32.5公里的东海大桥蜿蜒曲折,像一条伏在海面上的巨龙……

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林元培院士指着墙上的照片如数家珍般介绍黄浦江上一座座桥梁(2010,方鸿辉摄)

林大师虽年过七旬,依然精神矍铄,思维活跃,语言幽默。他指着墙上的照片,如数家珍般侃侃而谈黄浦江上那一座座桥梁。从52岁设计南浦大桥,到69岁设计东海大桥,林元培在17年的时间里设计了总造价200多亿元的桥,几乎每座桥都创造了我国桥梁建造史上的奇迹。他却反复强调:“这并不表明我的水平比前辈们高,只是我的机遇比他们好。前辈们相继退休了,我接班后恰好赶上浦东开发开放的好年头。这些架在江上的桥梁叱咤风云,日复一日见证着上海创新发展的好势头。如今每天平均有近十万辆车从这些桥上驶过,实践表明,它们的质量是可靠的,这一点我聊以自慰。”

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林元培院士偕妻子、儿子登上东海大桥(2007,方正怡摄)

林元培还告诉笔者:“几年前,走在南浦大桥上的时候,我曾经对孙子这样说:等你长大了,爷爷已经过世了,但这座桥不会过世,这座桥还有三百年桥龄,你孙子的孙子也照样看得到。就像一座纪念碑一样,我不在了,但我造的桥依然在,这就是我最高兴的事。”

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林元培院士携孙子参加工地的义务劳动

人老了,总不免感叹;人老了,也总不免怀旧与思乡。

林元培祖籍福建莆田,隔着海峡向东眺望便是祖国的宝岛台湾。

“乡愁是一湾浅浅的海峡,我在这头,大陆在那头。”

余光中的这首诗,两岸同胞都很熟悉,也很有同感。让海峡变通途,已成为两岸人们共同的梦想。其实,林元培多年前已为此实地踏勘,运筹帷幄了。因此,当笔者请教林大师有没有可能造跨台湾海峡的大桥时,他马上接过了话题:“关于台湾海峡通道已经开了好几次会了。连通祖国宝岛台湾的途径无非两种——造桥或者建隧道,这都需要两岸工程师的共同合作。而在工程真正启动前,多做技术准备才是关键。”

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林元培院士与本文作者之一方正怡在东海大桥上留影(2007,方鸿辉摄)

若采用造桥方案的话,林元培认为大致有三条线路:一是北线,即平潭至新竹;二是中线,即莆田至台中;三是南线,即厦门至高雄。林元培说:“北线跨海线路约100公里,水深大概五六十米,不会超过80米,属浅海,为跨海峡桥梁工程实施提供了可能。”据一些资料初步显示,北线区域埋藏的花岗岩、页岩等岩层较为完整,地震发生的可能性较小。而中线、南线的基本勘察资料目前很少,对其工程实施的可行性尚难进行判断。因此,他较深入研究的跨海峡方案是平潭至新竹的北线大桥。

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“让海峡变通途!”(2011,方鸿辉摄)

“海峡两岸之间通道将来肯定不止一条,我提出的10车道100公里长的平潭至新竹的北线大桥方案,基本上2小时即可到达彼岸,是一条比较便捷的两岸通道。这项工作在实施时虽有困难,但技术上是可行的。”林元培认为,桥梁构造在水深40米以下,可采用梁桥、钢构、拱桥、斜拉桥等形式,而水深40米以上则可采用悬索桥,其跨度不超过3500米。前几种类型的桥梁国内已有成熟经验,后者的悬索桥则有3300米跨度的墨西拿海峡大桥经验可参考。

应该说,建一座跨越台湾海峡大桥的技术已经没有很大困难了,但大桥建成后,怎么抗地震、台风、大雾等自然灾害,倒是设计中必须关注的大问题。

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工程设计大师林元培在美国匹兹堡国际桥梁会议上作演讲(2004)

林元培认为,对于地震,近年来已有实施直径5至6米桩的技术与设备,为大型深水基础形式提供了更多选择。当受地震冲击力时,大直径桩比小直径桩有更强的耐受力,但大直径桩仍是易受破坏的部位,如何保护基桩不受破坏,仍是一个值得研究的重要问题。至于抵御台风与大雾,林元培提出一种很大胆的创新思考——过桥车辆在浓雾、强风等恶劣气候条件下,都能安全畅通的全天候通道方案——将车道从敞开桥面移至箱梁内,这样就可以不受浓雾、强风的影响,让车辆安全平稳地过桥以抵达彼岸。通俗一点来说,也就是让过海车辆在一个长达100公里的“箱体”内运行。当然,这个“箱体”可不是简单的箱子,除了有可以正常行车的路,箱体内还必须配备如信号灯、标志线、通讯、车辆运行监控等设施。如果箱内突发堵车、消防等事故,有先进的报警、救援及抗灾系统与应急措施。在箱体环境方面,还必须有排气通风、照明供电、防水与给排水等各种系统。

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32千米蜿蜒曲折的东海大桥(航拍资料)

另外,在大海上经历海风冲刷,悬索桥钢缆难免会腐蚀,如何防腐及换索也是一件棘手的事情。林元培认为,按他设计出来的海峡大桥可能多达30孔左右,海上钢索的防腐十分重要。“总不能因为有一孔悬索锈蚀把全部30孔左右的钢索都换掉吧!”必须像斜拉桥那样,哪根拉索坏了就换那一根。因此,还必须革新现有悬索桥构造,使之达到可换索的目的。

“不久的将来,可全天候、低能耗通往海峡的另一端,这样便捷的海上通道不是梦!”林元培很有信心。

让林元培的家乡与宝岛台湾的天堑变通途,我们深信这个梦想也一定能成真。

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