100年建設改變中國:鋼鐵琴絃

早在20世紀80年代末,還沒有林立的高樓,黃浦江兩岸相隔近400米,擺渡是來往通行的唯一途徑。

隨著上海的發展,修建一座跨江大橋成為大勢所趨。然而在當時的中國,還從未有橋樑達到如此跨度。

即使艱難如此,同濟大學的李國豪校長和項海帆教授依然力主自行建造這座“黃浦江第一橋”。項海帆教授在給上海市市長的信中寫道:

上海是我國的東大門,黃浦江大橋應成為上海市的標誌傳名於世。建造黃浦江大橋不但是1000萬上海人民的夙願,也是上海橋樑工程界的夢想,在學校我們也一直以此激勵橋樑專業的學生們。

於是在1991年,以不到日本團隊提出的原方案一半的造價,上海南浦大橋正式建成通車,開啟了我國自主建設超大跨度橋樑的先河。這座大橋的兩端他立著兩座約50層樓高的高塔,兩塔與橋面以180根鋼索相連,如同一根根傾斜的鋼鐵琴絃,是為“斜拉橋”。

大橋建成兩年後,原班人馬再次操刀,又一座跨越黃浦江的大橋——楊浦大橋橫空出世,其跨度超過600米,躍成為當時世界斜拉橋之最,和南浦大橋堪稱“一時雙璧”。

100年建設改變中國:鋼鐵琴絃

斜拉橋示意圖

但對斜拉橋來說,這樣的跨度僅僅是“牛刀小試”。由於根根拉索向上提拉,竭力阻止梁體向下彎曲,如同有了一個個“隱形橋墩”,極大地提高了橋樑的跨度潛力。加之工程材料和計算方法的革新,現代斜拉橋從誕生日起,僅用50餘年時間,便完成了幹米跨度的跨越。

不過,超大跨度的梁體也帶來了巨大的自重,加上來往的車輛行人,以及猛烈的橫風。 這些荷載最終多由拉索向索塔傳遞,因此對斜拉橋而言,索塔至關重要,它必須格外穩定、格外堅固。不僅如此,索塔的配置也十分講究,有時“一夫當關”,有時雙塔並立,有時多塔排列…。。。。百態的造型,彰顯著大橋的藝術氣質,堪稱工程和藝術的完美融合。更重要的是,與生俱來的對稱形態,讓斜拉橋更容易實現“自錨”。這在“無地可錨”的環境中獨具優勢,成為眾多海灣大橋的符號。

100年建設改變中國:鋼鐵琴絃

仙神河大橋

仙神河大橋位於晉豫兩省交界的懸崖絕壁地段,是一座矮塔斜拉橋,橋墩高約150米,塔高49米。

然而,斜拉橋的跨度仍存在瓶頸。

因為拉索角度傾斜,所以在豎直方向上提起橫樑的同時,還必須沿著橫樑產生水平方向的“分力”,稱為“軸力”。當橋樑跨度延伸時,拉索勢必增加,橫樑承受的軸力也將逐漸累積,最終導致梁體不堪重負。

雪上加霜的是,當拉索越來越長越來越傾斜時,巨大的自重將令其自身彎曲下垂,導致其難以拉起巨大的梁體。加之橫風的影響和建造成本的限制,斜拉橋會逐漸達到跨度極限,可謂“成也斜拉索,敗也斜拉索”。而要向2000米跨度發起衝擊,只能指望最後—位選手。

100年建設改變中國:鋼鐵琴絃

錢塘江大潮湧向嘉紹大橋

嘉紹大橋是連線嘉興海寧市與紹興上虞區的過江通道,跨越杭州灣,全長10。137千米。主航道橋最大跨度為428米。