工程院院士林元培：南浦、楊浦、徐浦、盧浦四座大橋，都是我的孩子_風聞

　　林元培説，到黃浦江上去造大橋是他的夢想，而這個夢想始於50多年前。

　　這50多年來，林元培一直在和橋打交道。作為首批中國工程設計大師，他設計或主持設計過20餘座大跨度的橋樑，上百座中小橋樑。而這其中，上海黃浦江上的南浦、楊浦、徐浦、盧浦4座大橋，都是他的孩子。

　　1963年，任上海市政設計院副總工程師劉作霖主持建造柳州大橋，而這也是林元培參與設計的第一座大橋。

　　在此之前，上海市政院設計的都是蘇州河上的小橋，一跨只有六七十米，而柳州大橋需要的跨度翻了一倍，要120米。

　　同時橋的結構也與原來在蘇州河上設計的橋不同，因此計算結構也必須要用新的公式。

　　柳州大橋，1968年竣工，

　　首個運用懸臂施工的大跨徑預應力T型鋼構橋

　　對於這些挑戰，參與設計的技術人員們需要創新，也需要承擔風險，而劉作霖給包括林元培在內的所有工程設計師都上了一課——橋樑設計的關鍵就是敢於承擔責任。

　　劉作霖擔下責任，帶領所有人一起建成了柳州大橋。而柳州大橋竣工後，他的一句話更是成了上海市政院三代工程師的夢想——

　　“我們不僅要造柳州大橋，我們還要到黃浦江上去造大橋。”

　　（以下內容整理自林元培在上海設計之都十週年工業設計主線論壇上的演講內容。）

　　林元培

　　中國工程院院士

　　上海市政工程設計研究總院總工程師

　　要想在黃浦江造大橋，就必須做好理論和工程技術的準備。

　　上海市政院的第二代總工程師調查後認為，在黃浦江上造橋，最經濟可行的便是斜拉橋。

　　可光有理論還不行，必須做個真的出來檢驗，因此上海市政院選在了松江的泖港，做了第一座斜拉橋的試驗橋——泖港大橋。

　　泖港大橋，1982年竣工，

　　曾是國內最大跨度的混凝土斜拉橋

　　“試驗橋這個冠詞加上去就是説，你出了毛病也可以原諒的，出了毛病也是小範圍的事，如果到了黃浦江一出問題，大家眼睛看得清清楚楚。”

　　林元培在泖港大橋的工程中從事着軟件開發的工作，這座200米的橋成為了他檢驗想法的試驗場，而泖港大橋的完美建成，也告訴林元培一個確定的信息——雙塔雙索麪的大跨徑斜拉橋，可行！

　　泖港大橋雙塔雙索麪橋型，後南浦大橋也採用該橋型

　　圖源：上觀

　　泖港大橋建成後兩年，林元培走上了上海市政院總工程師的崗位，儘管積累了多年的經驗，然而面對黃浦江大橋的夢想時，他還是一直問自己——

　　“如果明天就要造黃浦江大橋，我有把握沒有？”

　　為了更有把握，林元培仔細量測了自己與夢想間的差距——

　　第一就是跨度。

　　橋樑的跨度越大，結構設計和工程施工的難度也就越大。

　　因為上海是港口，船隻往來眾多，如果在水裏設橋墩，就有了撞船事故的可能性，同時水下施工工期長，造價也不便宜，所以黃浦江上造橋希望一跨過江。

　　而黃浦江在市區段內，即使窄的地方也有約400米寬，林元培的經驗只有200米（泖港大橋），還遠遠不及。

　　第二就是斜拉索。

　　斜拉索把橋面和索塔連接起來，是斜拉橋最主要的受力構件之一。而中國製造的斜拉索和國外製造的斜拉索質量差距很大，這將直接限制橋樑能夠實現的尺度。

　　斜拉橋受力示意圖

　　如何解決呢？

　　林元培有了一種構思——過去推導公式時，總是先提出理論，再通過實驗室的模型試驗來檢驗，而對於造橋的差距，或許也可以用這樣的方式來解決。

　　於是林元培利用起自己手裏的中小橋項目，乾脆把這些真的橋作為模型試驗，來一步步縮短自己離夢想的差距。

　　“中小橋的風險是不大的，但是你的構思可以檢驗。”

　　恆豐路立交橋，1987年竣工

　　他的第一個試驗選在了上海的恆豐北路。

　　恆豐路立交橋在鐵路上海站的西側，離上海站不過200米，火車都需要從橋下經過。因此鐵路方面要求，如果橋的沉降影響到了下方火車的通行，那橋就必須撤走。

　　橋的要求高，在林元培看來卻是好事——上海是軟土地基，土力學研究了上百年，橋樑的沉降一直是問題。

　　而藉此機會，林元培試驗着把鋼管樁一直向下打76米，打到硬土層上，以軟土地基的深樁技術解決了沉降的問題。

　　同時他也在這個項目和後來的廣州海印大橋的項目中，一次又一次地修改斜拉索，使得中國的斜拉索的受力性能不斷地向國際水平看齊。

　　海印大橋，1988年竣工

　　而另一個重要的試驗，是重慶的嘉陵江石門大橋。

　　因為嘉陵江在中部有個島，可以在橋的中部立索塔，所以相對於之前有經驗的雙塔斜拉橋的模型，這個橋只需要設計半個斜拉就好了。

　　嘉陵江石門大橋，1988年竣工，利用江中島的地理特點，

　　採用了單索塔的橋型，索塔離岸230米

　　儘管挑戰性很高，但在林元培眼中，它卻是實現黃浦江大橋的最佳跳板。

　　“我當時就考慮，半個斜拉橋的塔離岸上有230米，要是把它建成了，我再重複一次就是460米，460米就夠黃浦江了。”

　　當林元培聽到嘉陵江石門大橋合龍的消息時，竟然激動得昏了過去，“我們今天可以過黃浦江了！”

　　隨後，他便在跨黃浦江大橋的可行性報告裏寫下，“今天在中國，設計施工400米以上的斜拉橋是可能的”。

　　這“可能”二字意味着，做了近20年的黃浦江大橋的夢，終於照進了現實。

　　南浦大橋，1991年竣工

　　1988年，浦東乘着改革開發的東風迎來開發，林元培也終於迎來了在黃浦江上建橋的機會，成為了南浦大橋的總設計師。

　　當時他做了兩個方案，方案一是把嘉陵江大橋作為原型，而另一個方案，參照了當時世界上已有的460米跨度的加拿大安娜西斯橋（Annacis Bridge）。

　　加拿大 Annacis Bridge，建於1986年，

　　跨度465米，世界上第一座典型的組合梁斜拉橋

　　圖源：structurae.net

　　在方案評選時，專家們都認為外國的方案好，施工快。作為少數派的林元培，便服從多數，按照定下來的方案開始組織施工。

　　可是考慮到安娜西斯橋才建好沒兩年，林元培仍舊放心不下，於是項目還在打鋼管樁的階段，他便派同事先去加拿大考察一下。

　　結果同事去了兩三天就打電話回來，説發現安娜西斯橋上有裂縫。

　　林元培聽此消息後心急如焚，立即也前往了加拿大，考察回來後他馬上進行了計算，計算結果顯示果然是有裂縫。

　　“**既然我算得出來，説明它是有規律的，不是工人操作中馬馬虎虎弄出來的。**有裂縫，雨水就要滲透下去，下面是鋼釘和鋼樑連接，如果時間長了，鋼釘鏽了，橋就跨掉了啊。”

　　南浦大橋，主跨423米，塔架高150米

　　圖源：structurae.net

　　林元培經過反覆研究，為安娜西斯橋的4種裂縫分別找到了化解的方法，並決定更改設計。

　　“**設計是工程的靈魂，工程的安全、造價、工期，都在設計手裏，**如果有所不謹慎，出了問題很難收場。

　　**造橋可以有缺點，但不能有錯誤，不僅僅是經濟上的影響，更重要的是人命的問題。**法律是公平的，設計也要負起法律責任。”

　　最終，他帶領百餘名工程師對3000多張圖紙進行了一一修改，讓南浦大橋在黃浦江上立了起來。

　　而在此後20餘年的時間裏，橋身上也沒有出現過裂縫。這座橋不僅開創了我國現代大跨度斜拉橋的先河，也為我國斜拉索的改進發展打下了基礎。

　　楊浦大橋，1993年竣工

　　圖源：structurae.net

　　而就在在南浦大橋還未竣工之時，楊浦大橋設計也被提上了日程。

　　作為工業區的楊浦，交通量很大，亟需一座大橋連接對岸，然而楊浦大橋所在地的河面寬600米，當時世界斜拉橋跨度紀錄才530米，如果要像南浦大橋一樣一跨過江，就得做出個世界紀錄。

　　“世界紀錄是有風險的，但我反覆推敲，我們還是有把握的，就上！”

　　在挑戰世界紀錄的過程中，林元培不僅從力學理論上證明了跨度602m的結構是穩定的，同時也優化改良了橋塔拉索錨固的結構，從工藝構造上解決了大橋的結構難題。

　　1993年楊浦大橋正式竣工通車，一下子將中國斜拉橋推到了國際領先水平。

　　徐浦大橋，1997年竣工

　　圖源：structurae.net

　　楊浦大橋的成功，振奮人心，600米跨度都實現了，之後的徐浦大橋的跨度只需要590米，自然胸有成竹。

　　所以林元培毅然將這個橋的正副設計負責人的重擔，交給了3位30多歲的青年技術人員。

　　“我跟他們説，**你們獨立思考，獨立設計，**我是在旁邊看着。如果你們出了什麼問題，將來責任是我的，你們做起來不要畏畏縮縮，大膽做！”

　　而被林元培委以重任的年輕人，後來也被評為中國工程設計大師，林元培“放手不放眼”，教給了年輕人設計的義務與責任，徐浦大橋也成功落成。

　　盧浦大橋，2003年竣工

　　圖源：structurae.net

　　徐浦大橋竣工通車後的第四年，盧浦大橋也開始了建設。

　　然而盧浦大橋在還未進設計之前，人們便對它議論紛紛——

　　一種意見認為，黃浦江上已經做了三座斜拉橋了，第四座應該換個樣子，給上海做個不單調的景觀；

　　而另一種意見認為，還是繼續做斜拉橋好，斜拉橋的設計和工程我們已經駕輕就熟，可以省時省工，何樂不為？

　　最後方案評選，市政院的拱橋方案中了標。

　　然而不同於已經駕輕就熟的斜拉橋，要做一個滿足各方期待的拱橋，林元培還有許多關鍵問題需要解決。

　　第一，就是要如何做得安全。

　　拱橋的力學特點是它會將橋面受到的豎向的力，轉為橋基處水平向外的推力，因此它的橋基做在岩石上是最可靠的。

　　而上海是軟土地基，如果將橋基處巨大的水平推力推到了軟土上，軟土一散，橋就塌了。

　　因此，如何平衡掉這個推力就需要想辦法。

　　拱橋的受力特點：會將橋面荷載轉化為橋基處的推力

　　林元培想了個方法——將盧浦大橋橋基處2萬多噸推力，引到了橋面上。

　　他利用斜拉橋中的鋼索，在拱橋上拉了800多米的水平索，利用鋼索的拉力平衡掉橋基的推力，這樣就即便這座拱橋架在軟土地基上，也能像做在岩石上一樣安全。

　　盧浦大橋利用水平索平衡橋基的推力

　　第二，就是要如何做得美觀好看。

　　其實當時世界上已經有了跨度500米的拱橋，例如悉尼海港大橋（Harbour Bridge），但它們採用的都是30年代的工藝——

　　利用鋼廠裏軋製出來的小構件，連接成桁架式的結構——這樣做出來的造型看起來非常繁瑣。

　　而21世紀初，電焊的工藝已經能保證斷面受力足夠大，一根電焊的構件甚至可以抵得上軋製出來的幾十根小構件。

　　因此已經可以通過焊接將構件做得很大，這樣大橋的造型就可以做得比較簡單。

　　悉尼海港大橋，採用桁架式結構

　　圖源：wikipedia.org

　　盧浦大橋，利用電焊工藝實現了簡約的造型

　　圖源：wikipedia.org

　　2003年，盧浦大橋也建成通車，更成為了中國首個獲得**國際橋樑與結構工程協會(IABCE)“傑出結構獎”**的大橋。

　　至此，目前黃浦江市區段內的四座大橋都已落成，它們不僅是林元培橋樑理論的結晶，更是他敢於為創新承擔責任的體現。

　　回想上世紀80年代，經濟規模逐年增大的上海，每天過江量高達104萬人次和2.2萬車次，但黃浦江市區段內卻沒有一座跨江大橋。

　　而如今，浦江之上的座座大橋，不僅連接起了浦西與浦東，更成為了一處處獨特的江上風景。

　　作為黃浦江大橋之父，林元培説，“我很有幸來設計上海的幾座大橋，我們上兩代的總工程師想了半天，他們沒有機會，而我碰到改革開放，所以我很感謝我們這個時代給我的機遇。”

　　本演講由林元培在上海設計之都十週年工業設計主線論壇上發表。

　　指導單位：上海市經濟和信息化委員會，上海市楊浦區人民政府。

　　活動主辦單位：上海楊浦濱江投資開發有限公司，造就科技。

　　戰略合作單位：脈伽特（上海）設計諮詢有限公司，上海楊樹浦馨懿房地產開發有限公司。