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来源/记者陈梦泽照片
25年前的今天,杨浦大桥迎来了它的第一个开放日。它的主桥有1172米长,像一条龙穿过连接南北的河流。两边的32对钢索连接梁像巨大的弦一样伸展开来。汽车驶过了大桥,就像小提琴手拉着琴弦,演奏着《飞龙》的奏鸣曲。世界第一!杨浦大桥是当时世界上同类斜拉桥中的第一座。从1988年到1993年,从南浦大桥到杨浦大桥,从“零”到世界第一,黄浦江上的造桥者鲜为人知的故事是什么?中国工程院院士、著名桥梁工程设计师、南浦大桥和杨浦大桥总设计师林元培将为您讲述上海市档案局和上海市老年记者协会出版的《那些年,我们的故事——上海改革开放40年》一书的建桥历程。
口述:林元培
整理:李
在黄浦江上建桥是我的梦想,也是从茅以升、李国豪开始的几代造桥人的共同梦想。作为一名桥梁工程师,我希望有一天,黄浦江上的大桥将由我们中国人设计,这种“零”的突破将会实现。
项目选择南码头
1979年5月16日,上海市城建局根据市建委关于调查提出黄浦江大桥方案的通知,邀请市规划建设局、市工程设计院、港务局、航道局、市民防办、同济大学、市科协等单位就大桥方案的编制交换意见。会议决定由市政工程设计院负责方案编制,并于1980年4月完成黄浦江大桥初步方案。1983年10月,编制了黄浦江大桥预可行性研究报告。
1986年7月4日,上海市政府向国务院提交了《关于建设黄浦江大桥项目建议书的请示》。同年8月4日,国务院批准:“原则同意你局关于建设黄浦江大桥工程的建议”,要求“认真调查研究,广泛听取各方面意见,做好施工方案的技术经济论证工作。”在此基础上,我们将及时编制项目可行性研究报告,报国务院批准。”11月3日,上海市科委与日本国际协力事业团(jica)在上海签署了《中华人民共和国上海市黄浦江大桥建设方案调查预调查会议纪要》,并委托JICA在中方的配合和协助下提供黄浦江大桥可行性研究报告。
1987年7月,《黄浦江大桥项目可行性研究报告》主要由上海市市政工程设计院编制。同年年底,由市领导、相关委办负责人组成的领导小组和由30名专家教授组成的专家组召开了预评估会议,确定了选址方案,认为该桥可建在南码头区,该区水面宽360米,流经黄浦江下游城区最窄处。
那么将建什么样的桥呢?专家们对几种桥梁方案进行了比较,最终从斜拉桥、明桥、悬索桥、拱桥、桁架桥和丁字刚架桥中确定了斜拉桥的方案。1988年7月,国务院批准了该桥的可行性研究报告,并于1988年8月批准实施。
南浦大桥成功建成
为此,时任市长的朱镕基特地邀请我去他的办公室,只问了我一句话:“你确定吗?你有多确定?”我想了想,一字一句地回答:“我有80%的把握!”当时,我在心里想,即使有20%的风险,我也会尽120%的努力去克服它。但是设计桥梁总是有风险的。后来我对家人说:设计南浦大桥有一种走在悬崖上的感觉,但我必须走在那里。
要在黄浦江上建一座桥,必须过河。在河里设置码头是不合适的。对于跨度约400米的梁桥,只能采用钢桁架桥。然而,当时中国的钢铁非常稀缺。拱桥和悬索桥需要能够抵抗水平力的桥台和锚。在如此脆弱的地质条件下,成本非常昂贵。
当时我们的对外交流没有现在多,国外的相关信息来源也非常有限。在极其困难的条件下,我们开始了在中国自主探索斜拉桥技术的进程。
历史给了我实践的机会。在南浦大桥建设之前,我设计了重庆嘉陵江石门大桥。这是一座230米+200米跨度组合的独塔单索面双跨斜拉桥,于1988年建成通车。重庆嘉陵江石门大桥的建成意味着中国有能力建造一座460米跨度的斜拉桥。上海恒丰北路大桥也为我在黄浦江上建桥提供了技术准备。该桥也是一座小跨度为76.65米+72.8米的独塔单索面双跨斜拉桥。其施工难度主要在于地基。上海是一个天然的冲积平原。如何防止基础沉降引起的上部结构沉降,进而影响桥下列车的通行,是桥梁需要解决的一个重大问题。经过研究,我们决定将钢管桩打入地下70米的地下持力层。大桥建成后多年的运营表明,该方法是成功的,为我设计南浦大桥的基础提供了宝贵的技术和经验。迄今为止,在跨浦江斜拉桥方案中需要解决的上部结构和下部结构的关键问题上,已经积累了相当的技术和经验。
当时,世界上第一座组合梁斜拉桥——加拿大阿纳斯桥刚刚建成,主跨465米。我决定学习加拿大阿纳斯大桥的施工经验。出乎意料的是,从加拿大回来的工程师带回了一个令人惊讶的消息:阿纳斯塔西大桥出现了许多裂缝!
我不能坐着不动。1989年春节刚过,我就去加拿大考察了。在阿纳斯桥,我在北纬49度的温哥华寒风中爬上爬下仔细观察,用相机从不同角度拍摄了桥上的100多个裂缝。因为我很清楚,如果南浦大桥不进行新的技术处理,裂缝问题是无法避免的。回家后,我把自己锁在客厅看幻灯片,仔细思考令人担忧的裂缝,仔细思考解决裂缝的方法,度过了一个又一个不眠之夜。
裂缝最终导致了一个全新的论文的诞生:南浦大桥设计。针对阿纳斯大桥的四处裂缝,提出了四种解决方案,并将其应用到南浦大桥的设计中。经过36辆30吨卡车的荷载试验和实际运行,按照我设计的新方法建造的南浦大桥没有出现任何裂缝。现在,这座桥已经运营了27年,从未出现过结构性裂缝。因此,南浦大桥在很大程度上不同于阿纳西斯大桥,并超越了前者。
设计的南浦大桥全长8346米,主航道网空46米,主跨423米,主跨30.35米。这座桥于1988年开始建造,并于1991年12月1日通车。国家计委和建设部组织的验收于1992年12月30日通过了国家竣工验收,确认桥梁工程质量合格率为100%,优良率为91.7%。从建筑造型、工程质量、技术水平、工期、运营能力、投资控制、经济效益和社会效益等方面综合反映了该项目在90年代达到了国际先进水平。
创造世界第一
1990年4月18日,李鹏总理在上海宣布,中共中央和国务院决定开发开放上海浦东。历史给了浦东一个机会,给了上海一个机会,也给了上海市议会一个在浦江上设计更多大桥的机会。然后,我带领设计师开始设计杨浦大桥。继南浦大桥之后,杨浦大桥的建设将使世界上最新的桥型跨度从465米增加到602米,这是世界桥梁设计水平的新高度。
杨浦大桥的设计当时有三个方案可供选择:第一个方案是仿照南浦大桥的设计,跨度423米,是现成的方案,但有一个桥墩肯定会掉进黄浦江;第二种方案是在岸边设置一个桥墩,使跨度达到580米,但岸边的基础比较复杂;第三个方案是两个桥墩都立在岸边,跨度为602米。这是当时世界上第一次跨越。我面临的选择是简单地寻求稳定,采用第一种方案,但是码头在河中容易发生船舶碰撞事故;要么争创一流水平,要么承担巨大风险。最后,我决定不建了,而是建最好的桥,选择了最合理的建桥方案,风险大,跨度602米。
我知道创新的难度。创新意味着承担风险,尤其是工程创新。在国外,保险公司为项目的失败买单。谁将为我们的失败付出代价?这个项目很大,但我很小。就设计成本而言,它只是项目的2%。你能支付它吗?我记得我的前任,时任市政工程设计院总工程师的刘先生,他悄悄地对我说:“你要小心!”我明白他的提醒是让我“不要出错”。这是他发自内心的话,我将终生铭记。因此,我晚上睡不着。为了确保万无一失,设计中规划了六条防线。
另一座横跨黄浦江的杨浦大桥于1991年4月29日开工,1993年9月15日竣工,历时仅2年5个月。主桥长1172米,宽30.35米,有6条车道。主桥如彩虹般横跨浦江,在世界同类斜拉桥中排名第一。这种跨度不仅在当时世界上名列第一,而且在造型上也创造了许多世界第一:将斜拉索的平面布置改为空后的复杂计算,钢梁截面变化引起的锚固箱的全新设计,以及南浦大桥塔形由h形改为多边形后斜拉索上端锚固方式的全新构思。
如果说南浦大桥的建成通车实现了黄浦江城市段的“零”突破,那么杨浦大桥的建成使中国的斜拉桥设计和施工能力一举领先国际桥梁行业,从而确立了中国在国际桥梁设计行业的地位。
再次迎接挑战
2005年,为了配合上海国际航运中心的建设,中国开始建设洋山深水港。它是上海国际航运中心深水港工程的组成部分,被上海市政府列为“一号工程”。
作为连接通道,东海大桥的建设已成为当务之急。该桥全长32.5公里,规模宏大,是中国第一座真正意义上的跨海特大桥,也是世界上罕见的跨海特大桥。任务又一次落到了上海市法院,我承担了设计的责任。我一生都在研究桥梁,但东海大桥是一个建设周期短、要求高、施工条件差的庞大工程,在国内积累的经验较少,这对我来说是一个巨大的挑战。
我对东海大桥的设计理念定义为六个字:“简化施工工艺”。过去,我们在河上架桥时,总是先有设计方案,再决定施工工艺。现在,反过来,传统的做法必须改革,必须做相反的事情。首先确定可靠的施工工艺,然后根据工艺确定设计方案。只有这样,才能保证设计的可靠性和可操作性,不能延误工期。
根据我的要求,设计人员已经进入施工单位。在那里,设计人员虚心求教,并热情地与施工人员讨论“哪种造桥技术最成熟、最可靠、耗时最短。”正是由于这一理念,东海大桥的设计走上了一条简单、明亮、高效的轨道。东海大桥宽31.5米,分为上下两层,双向六车道,设计时速80公里,使用寿命100年。该桥最大的主通航孔距海面40米,全线按公路标准设计,可满足万吨级货船的通航要求。该桥全长约32.5公里,陆上箱梁30米,海上预制箱梁60米、70米,双塔单索面组合箱梁连续梁120-160米,斜拉桥420米,海堤,岛间双塔双索面组合梁斜拉桥332米,基础为钢管桩。该项目使用了200多艘打桩船、搅拌船和大型浮吊,铺设了约9000个桩基,浇注了约160万立方米混凝土,制造了约34万吨钢结构。
东海大桥项目于2002年6月26日正式开工建设。经过各方努力,经过35个月的艰苦建设,该结构于2005年5月25日竣工,创造了中国桥梁建设史上的又一个奇迹。
发言者介绍
林元培,1936年出生,著名桥梁工程设计师。长期担任上海市市政工程设计研究院总工程师,1989年首次被建设部评为“中国工程设计大师”,2005年当选为中国工程院院士。2007年获李“科技成果奖”。2015年4月10日,他被国际小行星中心授予“袁林佩星”铜牌和证书。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首席设计师。其中,南浦大桥、重庆石门大桥、东海大桥获国家科技进步一等奖。曾四次被授予上海市劳动模范,并获得1994年茅以升大桥奖。1995年,他被评为全国先进工作者。