美國的橋梁專家Eric Sakowski曾經說過,“中國一年建造的高橋數量是50座左右,全球其他國家全部加起來一年也才建10座左右。”
中國在橋梁建造上的實力毋庸置疑,中國橋造型多樣,創造了許多世界之最。
1989年,在湖南的淘金村,一座全程沒有一個橋墩的怪橋問世。
淘金大橋是一個倒著的拱形,是全世界第四座上承式懸帶橋,它的造價僅是日本的同類型速日峰橋的一半,跨徑卻比速日峰橋大22米,是世界橋梁史的一大奇跡。
而這座大橋的設計師,竟然只有初中文化。
1.初中畢業,吳琦瑛自學成才,逆襲成為橋梁高級工程師
吳琦瑛出生在1940年,他在戰亂和動蕩中長大。16歲初中畢業后,他開始從事水利,公路,橋梁等技術工作。
雖然是一名小小的技術員,又僅有初中文化,但是吳琦瑛從來沒有停止過學習。
他利用下班后的業余時間,自學了高中和大學的理科課程,先后啃完了《應用數學》《結構力學》《測量學》《地質學》《拱橋》等兩百多本技術理論書,還寫下了50多萬字的讀書筆記和15萬字的工作日志。
1960年,經過努力,吳琦瑛考上了武漢測繪學院函授工程測量專業本科。
函授本科畢業后,吳琦瑛被調到了湖南省洞口縣交通局,開始大展身手。
他與同事一起,背著簡單的測量工具,冒著酷暑,披星戴月跑遍了洞口縣的64個渡口,實地考察了全縣的交通情況。
經過他的考察,他發現洞口縣渡口眾多,溪流密布,老百姓們出行非常不便。若遇到洪水,甚至還要冒著生命危險坐船渡江。
吳琦瑛深深地意識到,若要改變洞口縣的這個困境,唯有架橋。
然而巧婦難為無米之炊,70年代的洞口縣經濟貧困,沒有足夠的經濟實力來支持橋梁建設。
1969年時國家為洞口縣建造的163米長的洞口橋,耗資96萬元。
若造一座橋就需要近百萬的成本,那么洞口縣的交通改善便遙遙無期了。
為此,吳琦瑛絞盡腦汁,翻了無數技術書籍,終于,在仔細研讀了《雙曲拱橋竣工圖集》和《雙曲拱橋計算實例》后,他看到了洞口縣低價造橋的希望。
1972年春,吳琦瑛被調到了洞口縣交通局,迎接他的縣交通局局長、東北大漢張景材第一句話就是:
“小吳,黨信任你,我們支持你……”
當時湛江大隊需要建造一座跨西洋江的大橋,然而當政府部門派去的專業團隊經過勘量和設計后,卻認為建橋成本在28萬元左右,代價太高,縣里不允。
吳琦瑛結合了雙曲拱橋的設計,認為僅需5萬元就可以為湛江田大隊造一座橋。但由于第一學歷仍是初中文憑,吳琦瑛的設計還是遭到了高層的非議。
領導認為幾萬元修橋是異想天開。吳琦瑛不愿意放棄,他帶著圖稿在各個部門奔波,最終拿到了3萬元的經費。
拿到經費,工程開始后,吳琦瑛便全身心地投入到了施工中,他跟著工人一起勞動,挑河沙拌水泥,最后他用僅僅5萬8千元,耗時109天,建成了我國當時波跨最大的雙曲拱橋湛田橋。
值得一提的是,由于忙于橋梁建設,吳琦瑛甚至沒有趕回去陪妻子生產。
橋梁竣工后,吳琦瑛將孩子取名為湛虹,以紀念自己第一次主導橋梁設計。
湛田橋的成功給了吳琦瑛希望,也給了洞口縣政府希望。
在吳琦瑛的主導下,洞口縣又先后修建了平溪江大橋,龍井橋和石背大橋等,吳琦瑛也在一次又一次地設計中快速成長,成為了全國鼎鼎有名的高級橋梁工程師。
從“小吳”逆襲成了“吳工”,得到了廣泛地認可和尊重。
2.因地制宜,怪橋淘金大橋順利建成
1988年,吳琦瑛接到了為淘金村建橋的任務。
淘金村位于木魚塘峽谷內,村子與鎮子被漬水上游的鼓樓河隔絕,村里人若要出門,需要沿著土路繞一個很大的圈子,亟需建造一座橫跨峽谷的大橋。
吳琦瑛去現場考察后發現,木魚塘峽谷傾斜角度在60度左右,兩岸是風化的砂質頁巖,枯水深達1.5米,洪枯水差高達5米。
若按照普通的拱橋設計,需要在谷底建造幾十米高的橋墩,成本驚人。
兩岸的巖體也不夠結實,支撐不起拱形橋的重量,也無法搭腳手架施工。
吳琦瑛左思右想,突然他看到了美籍華人林同炎先生設計的科羅拉多橋,這是一座上承式懸帶橋。
普通的懸索橋是靠一根懸帶受力,通俗點講,可以將懸帶看作是一根被兩個農夫挑著扁擔,當有車子經過時,扁擔會下沉,荷載力會沿著懸帶傳到橋墩上。
而上承式懸帶橋的橋面通過立柱撐在懸帶上面,是一個倒拱的形狀,受力時會將豎向壓力傳到橋兩端,而水平壓力則被橋面自身平衡,完全不需要橋墩了。
吳琦瑛得到了啟發,綜合考慮了經濟性,牢固性,施工性等后,他決定采用上承式懸帶橋方案。
林炎同先生的設計是外錨上承式懸帶橋,而吳琦瑛經過實地考察,因地制宜,為了減少用鋼量,避免外錨復雜的施工技術處理,設計出了獨特的自錨上承式懸帶橋。
自錨體系與外錨體系不同。外錨體系中,懸索橋需要將懸索固定在兩岸的土層中,用重達數萬噸的混凝土坨將懸索拉住,化解懸索的拉力。而自錨體系則相當于直接將這個力向內收,轉化為了橋面板的壓力,省去了這個巨大的錨碇,節省了土工作業和混凝土成本。
設計問題解決了,但實際施工中仍然困難重重。
上承式懸帶橋在全世界都非常罕見,國外的案例都是外錨的,沒有什么參考意義。
這就非常考驗吳琦瑛的能力了。
為了解決錨定問題,吳琦瑛在橋頭兩岸利用人工鑿出了兩個9米深的斜洞,再鑿出一個貫穿洞底的橫洞,將兩個斜洞穿了起來,解決了橋索臨時的張拉問題。
經過精確詳細地計算,淘金大橋的主索由8束48絲5毫米的高強度鋼絲組成,懸帶則是用混凝土澆灌而成,排架由立柱,蓋梁和底架組成,T梁是10孔連續的梁板結構。
最終,229天后,僅耗費257755元,一座長74米,寬4.5米的淘金大橋順利建成。
遠遠地看,仿似一個露齒而笑的嘴巴,整座橋沒有一個橋墩,第一次見到此橋的人,甚至會誤以為是設計師拿反了圖紙。
由于淘金大橋造型的獨特性,在建造完成后,吳琦瑛又進行了變形觀測和荷載試驗,力求保證大橋的安全性。
淘金大橋也憑借著低造價,高質量,新技術以及美麗的外觀,載入了橋梁史冊,成為了一份無法超越的橋梁名作,令無數設計師拍案叫絕。
吳琦瑛也憑借著淘金大橋,被授予了“省特等勞動模范”,“全國先進工作者”和“全國自學成才者”稱號,成為了一代優秀的橋梁工程師。
3.中國橋梁事業蓬勃發展,逐步走向世界
吳琦瑛作為一名橋梁工程師,秉承著共產黨員全心全意為人民服務的宗旨,實實在在地旨在為百姓解決出行難題,這才有了湛田大橋,淘金大橋等一系列的成功作品。
也正是因為有像吳琦瑛一樣的樸素的工程設計師們,中國的橋梁事業得以蓬勃發展,中國的大橋建設已進入建設高潮。我國的橋梁建設競爭力也逐步提高。
隨著我國的經濟實力增強,我國的橋梁建設資金不需要依賴國外資本,建設的自主度更高,同時隨著國產建筑材料的研發,我國橋梁建設中從70%依賴國外進口到現在100%國產化,這也就意味著我國在橋梁建設上有著絕對的造價優勢。
作為基建狂魔,近些年來,中國不僅熱衷于在國內建橋,更是致力于將“中國橋”建到世界各地。
馬來西亞的檳城二橋,孟加拉的帕德瑪大橋,摩洛哥的布里格利格河谷斜拉橋都是“中國建造”。
然而,中國的橋梁事業要真正走向世界仍然道阻且長,競爭優勢還不是很明顯。
項海帆院士曾經指出過,我國橋梁市場與世界的三大差距是:
1,施工規范更新不夠及時,發達國家每5年就會對相關的造橋技術規范做補充調整,而我國15年甚至20年才會更新;
2,我國的橋梁設計自主創新能力還是不足,過于注重實用性而忽視了美觀性,導致我國的橋梁設計與國外對比起來顯得略微笨拙;
3,由于體制問題,我國的施工方會想方設法縮短施工時間,這一定程度上影響了工程的質量。
但總得來說,在中國的橋梁工程師的努力下,我國的橋梁事業仍未來可期,“中國建造”必將在世界遍地開花 。
如橋梁專家茅以升所言,“人生一征途耳,其長百年,我已走過獅子七八,回首前程,歷歷在目,崎嶇多于平坦,忽深谷,忽洪濤,幸賴橋梁以渡,橋梁名歟?曰奮斗。”
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