林元培:在黄浦江上建大桥

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林元培在工作。图片|上海市政工程设计研究总院

  在宇宙中,有一颗被冠以中国科学家姓名的小行星——“林元培星”,获此项殊荣的林元培,是中国工程院院士、上海市政工程设计研究总院(以下简称“市政总院”)资深总工程师,他曾主持设计南浦、杨浦、徐浦、卢浦和东海大桥等项目,是中国著名的桥梁专家。
  改革开放以后,党中央、国务院决定开发开放上海浦东,黄浦江上造大桥的重任,落在了当时市政总院总工程师林元培的肩上。“在黄浦江上造大桥是市政总院三代总工程师的梦想。之前没有规划,前两代总工程师都没有这个机会,而我作为第三代总工程师是福气好,赶上了好时代。”林元培说。
  那么,要建什么样的桥呢?专家们对几种桥型方案进行比较,从斜拉桥、开启式桥、悬索桥、拱桥、桁架桥、T型刚构桥中最终确定了斜拉桥的方案。
  20世纪年代,物质条件普遍落后,黄浦江上造大桥的条件很不成熟。当时,有三大难点摆在他的面前。“一、黄浦江大桥跨径超过400米,我们没有实际经验;二、我们的大桥拉索技术和国际水平相差太远;三、上海是软土地基,造桥难度大。”林元培在极其困难的条件下,开始了中国斜拉桥技术自主探索的过程。
  1985年,林元培在设计上海恒丰北路斜拉桥时,试图解决拉索和软土地基打深桩两大难题。“上海为天然的冲积平原,如何防止基础沉降引起上部结构沉降,进而影响桥下火车的通行,是该桥需要解决的一大难题。我们经研究后决定,将钢管桩打入地下70米的地下持力层。另外,拉索技术也在实践中向国际水平方向修改。”
  为黄浦江上建桥提供技术准备的,还有林元培设计的重庆嘉陵江石门大桥。这是一座独塔单索面双跨斜拉桥,跨径组合为“230米+200米”。“嘉陵江中间是一个小岛,桥墩就做在这个小岛上,到岸230米,我就想,这个做得成,重复一次是460米,就超过黄浦江的跨度了。”重庆嘉陵江石门大桥的建成,意味着中国已具备了修建460米跨度斜拉桥的能力。自此,在黄浦江上造大桥,林元培心里有了底气。
  林元培回忆说,为了黄浦江上的大桥,时任上海市长朱镕基专门把他请到办公室,只问了一句话:“你有没有把握?有多少把握?”他考虑了一下,一字一句地回答道:“我有80%的把握!但是我会用120%的努力去克服困难。”
  南浦大桥的设计重任便落在了林元培的肩上。但是,设计大桥的风险始终存在。事后,林元培对家人说:“设计南浦大桥有一种走在悬崖峭壁上的感觉,但我一定要走过去。”
  南浦大桥的结构原型是当时位于加拿大的世界第一叠合梁斜拉桥———安娜西斯桥,实地考察后,林元培发现桥面上已经出现了上百条结构裂缝。
  “我很着急,桥梁出现裂缝就会有安全隐患。”回国后,他把自己关在客厅里看幻灯片,仔细琢磨那一道道让人揪心的裂缝,细细琢磨一个个化解裂缝的方法,度过了一个又一个不眠之夜。
  最终,针对安娜西斯桥的4种裂缝,他提出了4类化解方法,并将其应用到了南浦大桥的设计当中。全长8346米的南浦大桥主跨跨径423米,一跨过江,1991年12月1日建成通车。如今大桥已经运行了29年,未曾出现过一条结构性裂缝。
  林元培说,做科研与做工程的区别在于,科研允许失败,工程不允许失败。
  继南浦大桥之后,杨浦大桥的建设,要把世界最新桥型的跨径从465米一下提高到602米,是世界建桥设计水平的一个新高度。
  “如果把已经成功的南浦大桥设计搬过来,杨浦大桥桥墩就要落在黄浦江里,影响航道安全。为了把两个桥墩都立在岸上,我决定把主桥跨径设计到602米,这是当时斜拉桥的世界第一跨度纪录。”创新的艰难让林元培每晚都无法安稳入眠。
  “如果失败,就是大事故,不是赔钱的问题,事关人命!”林元培只要一有时间就跑工地,找潜在的风险苗子。為了确保万无一失,他在设计中规划了6条防线。
  1993年9月15日,当时世界第一跨度的杨浦大桥建成,奠定了中国在国际桥梁设计界的领先地位。
  创新就是不满足现状。
  卢浦大桥设计之初,许多人觉得可以换种桥型,塑造新景观。林元培用自己从未尝试过的拱桥方案进行投标,结果中标,成功解决了拱桥在软土地基建造、结构计算和施工工艺等难题,设计出“世界第一钢拱桥”。
  这座大桥获得了国际桥梁与结构工程协会的“杰出结构大奖”。“当时该协会主席亲自到上海,把铜奖牌贴在卢浦大桥桥下。”林元培说。这座大桥现在成了黄浦江一道亮丽的风景线。
  经过了南浦大桥、杨浦大桥、卢浦大桥的设计,林元培再迎挑战——东海大桥,从江河走向海洋。据他透露,东海大桥在外海,风狂浪高,一年只有180天可以施工。“过去做工程,是结构决定工艺,现在反过来工艺决定结构。我们跟业主、施工单位反复讨论,先确定靠得住的施工工艺,再根据工艺来定设计方案。只有这样,才能保证设计的可靠性和可操作性,才能保证不误工期。”
  东海大桥由于采用了新的设计思路,在各方的努力下,历经35个月施工,于2005年5月25日实现结构贯通,创造了中国桥梁建设史的又一个奇迹。
  林元培说,作为一名桥梁人,自己与桥打了一辈子交道,不管过程中遇到多少困难和挫折,他始终牢记自己的初心使命———努力建大桥、报效祖国。作为一名老共产党员,他始终牢记共产党人的初心使命———为人民谋幸福,也正是这份初心使命,让他勇往直前,敢为天下先。

  林元培:桥梁专家,中国工程院院士
  语录:
  “只有创新才有进步,人才都是在创新中成长的。”
  ◎ 来源|澎湃新闻
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