科技作“笔”绘“弯弓” ——卢浦大桥建造中的科技运用(组图)

http://www.sina.com.cn 2003年06月27日08:27 东方网-文汇报

　　文/本报记者任荃

　　华灯初上，卢浦大桥通车前的最后一次试验悄然进行。36辆重达30吨的大卡车从桥面轰然驶过，晶莹剔透的巨型弯弓只是微微弹性下沉了11.6厘米。与庞大的桥身相比，区区10来厘米几乎可忽略不计。“七项国际先进、一项国际领先”，在卢浦大桥八大创新科研项目的鉴定书上，专家们毫不吝啬地写下了平日里慎之又慎的赞美之辞。漫步于大桥坚实的科技根基之上，他们心中只有认同。

　　八大攻关为大桥奠基

　　连日来，由浦东段自发上桥参观的市民络绎不绝。见惯了斜拉桥的市民由衷赞叹：“这是上海的又一胜景！”

　　许多人都知道，这座造型别致的越江大桥是上海南北主干道“申”字形高架的最后一笔。从这个意义上说，气势恢弘的主拱不愧为申城上空巨龙之首的点睛之笔。然而并没有太多人知道，这座以550米主跨位列“世界第一”的拱桥，却是我国著名桥梁设计大师林元培退休之前的最后一场“告别演出”。而就是这最后一次“演出”，大师选择了他造桥生涯中从未涉及过的大跨度拱桥。

　　“告别演出”临时换“剧本”，这样的决定不免有些戏剧性，大师心中涌动的创新灵感很快遭遇了技术性挑战：年轻时，虽做过70多米的小拱桥，但这次跨度达到550米，几乎相差10倍，这道世纪难题该如何解？大桥主跨550米，身材高大宛如巨人，而桥墩则似巨人之腿，必须“站”在坚实的土地上才能支撑发自巨人的2万吨水平推力，可偏偏遇上有“豆腐”之称的软土地基，怎么办？

　　答案就在于上海的科研实力。市科委、市政局联合立项，八大科技攻关项目共同为大桥奠基。第一关攻稳定。16根760米长的水平拉索（桥面和桥肚各装8根），每根携重1100吨，它们和1700吨千斤顶上提下阻，承担大桥千钧重力。另外，大桥两条拱肋并非平行，而是与地平线有一个夹角，呈内倾状，两条拱肋间距两头大而向中间逐步“收腰”，就像菜篮子的拎把。这样的设计除了出于视觉上美观的考虑，还为了保持大桥横向稳定。

　　第二关攻简洁。因为设计简单，世界上最经典的大跨径钢拱桥基本采用类似于外白渡桥的桁架拱，众多构件间由铆钉铆接而成，看上去颇为烦琐。而卢浦大桥却一改桁架拱为钢箱型拱，线条一下子简洁明了了许多。

　　大桥拱线由繁变简，设计就要由简变繁。林元培再次给自己和同事出了道难题。钢箱型拱1根杆件抵桁架拱10多根杆件，而且节约用钢量，但钢箱型拱杆件的静力、动力非线性影响要有“候分克数”的精确数据，世界上却没有相应的设计计算软件。市政工程设计研究院和同济大学科技人员自己编程计算，浩瀚数据，字字把关，终于得出了可以付诸实施的精确定位数值。卢浦大桥也因此通透轻灵，极具现代化简约色彩。

　　巧妙拆分各个击破

　　大师终究是大师。如此大跨度拱桥，于世界，于上海，于主设计师个人都是一次创举。借科技之力，林元培让新生的卢浦大桥巧妙秉承了自己一生之力作，集斜拉桥、拱桥和悬索桥的施工工艺于一身，用一条绚丽当空的彩虹串起他40余载的造桥人生。

　　拱桥施工是一项全新的课题。多次聆听专家细述卢浦大桥的建造玄机，其中有一句话可谓道破天机：先将大桥一一拆分，再用已有技术一一攻克，正所谓“大事化小”。巧的是，科研人员恰恰将桥分解成三部分：三角区对应拱桥，临时拉索对应斜拉桥，水平拉索对应悬索桥。这样一拆，大家心里就有了九成把握。

　　尽管如此，到了实际施工时，建设者们仍经历了多次思索和选择。首先，江面不能搭脚手架，彩虹般横跨江面的主拱该怎么装？有两种方法可供选择：悬臂施工和转体施工。所谓转体施工就是将主拱拦腰截断，先在岸上安装好后，再以岸为轴，转体90度至江面。广东的一座跨江拱桥就曾采用这种施工工艺。而位于浦西江岸的江南造船厂没有这么大的转体空间，所以只能采用悬臂施工。

　　虽然上海的建筑单位没有悬臂施工的经验，但在造斜拉桥时曾运用过类似的斜拉扣索法，而且颇为驾轻就熟。只不过当时是直线，而现在则变成曲线。由此，现场技术人员在施工中设计了两座高178米的临时塔，每装上一段拱圈，就用临时索将它与临时塔牢牢扣住，待整个主拱合龙后再予以拆除。

　　其次，如何铺设从主拱拦腰而过的桥面？施工人员按照重庆鹅公岩悬索桥的建设经验，让驳船载着桥面梁停于江面，“趴”在主拱上的吊机将桥面梁依次吊起，吊机本身则沿着主拱“匍匐前进”。

　　“天工”筑就“生命线”

　　美国、日本造桥专家日前参观卢浦大桥后，忍不住竖起拇指：“‘世界第一拱’不仅是跨度上的，连蚂蚁都爬不过的无缝焊接更是硬碰硬的世界第一！”用科学说话，卢浦大桥的建设者们为世界第一的“碧波长虹”筑起一道抗裂、抗风、抗震的“生命线”。

　　作为国际上首座采用全焊接制造的钢结构拱桥，卢浦大桥的焊接技术创下了堪与其跨径媲美的壮丽纪录：一次合格率在99％以上，精度达到毫米级。更令人惊叹的是，为了拼接构件，焊接车间仅焊条就用去了1200吨；数万块钢件焊缝长达582公里，相当于上海到南京一个来回；一条焊缝的焊接次数最多超过60层，完工后必须全部经过超声波、磁粉、X光射线等三道探伤检测。难怪有专家戏言：“世界第一拱”是工人们用金属和汗水一点一点“绣”成的伟岸身躯。

　　回忆两年零九个月的建造历程，无数镜头让人骄傲。其中最为难忘的是去年夏天，尚未合龙的大桥稳稳经受住了“亚马逊”台风的考验。这同样得益于施工前的科研储备——近乎“苛刻”的抗风试验。常规风洞试验只做垂直、水平两种风向，同济大学科研人员却将离市中心最近的宝山、龙华、川沙三个气象站前35年记录的6万多个风速风向数据，像过“筛子”一样进行分析，然后把大桥方圆4平方公里内的地形地貌全部微型“克隆”做成地形模型，模拟每秒风速36米的12级台风，从16个方向朝卢浦大桥劲吹……最后发现，卢浦大桥被风吹垮的概率几乎为零；但风荷载却会使大桥受到相当于自重30％至50％的力，造成上下数十厘米的等幅振动。科研人员及时开出“处方”：必要时，给大桥钢结构表面穿一层数毫米厚的高纤维建筑膜，它的作用犹如一层润滑剂，风一吹到钢结构时就会迅速滑离。如此一来，即使12级台风来临，卢浦大桥也能岿然不动。

　　图为卢浦大桥中央控制室。　本栏照片均本报记者臧志成摄

　　漂亮的大桥顺利建成。

　　

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