没有不能造的桥

路是人走出来的，有了路，就要有桥。哪里有人，哪里就有路，同时哪里也就可能有桥。人是需要桥的，同时人也能造桥。只要有能修的路，就没有不能造的桥。人能移土填海来修路，也能连山跨海来造桥。人们改造自然的雄心壮志，就在修路造桥的工作上，也能充分表现出来。不但表现出和自然斗争的集体力量，也表现出了征服自然、改造自然的聪明才智。“一桥飞架南北，天堑变通途。”（毛主席词）这便是近代造桥技术的新成就。

   桥是路的一部分，没有路，当然就没有桥；桥不能没有联系的路而孤立存在。桥的存在是为路服务的。既然是为路服务，就要能满足路的要求：第一，所有路上的车辆行人，都要能安全地顺利地在桥上通过。第二，车在桥上走，要能和在路上走一样，不能因为过桥而使行车有所限制，比如减轻载重，降低速度，一车单行等等。第三，路上交通运输，总是天天发展的，路还可以跟着改造、加强，桥就不那么简单，一定要造得比路更为坚固耐久。满足了以上这些要求，桥和路才能成为一体，合为一家。否则那就是“路归路，桥归桥”，不能密切合作，共同为陆上运输服务了。

   桥和路不但要为陆上运输而合作，它们还要为水上运输而合作。因为过河的桥，下面要走船，水涨船高，不但桥要造得高，而且路也要跟着高。桥在过河的地位上要服从路，路在两岸的高度上，也要迁就桥。桥和路都是越高越难造的，但是为了行船方便，就把困难留给自己。桥和路跟船合作得好，这个困难就解决了。

不论行车或走船，总不要因为过桥而使人感到不适，或是激烈震动，或是骤然改变方向，使桥形成一个“关”。如果车在桥上走，如同在路上走一样，船在桥下过，如同河上没有桥一样，有桥恍如无桥，这种桥就算是造得真好了。但是，对行人来说，有桥也并非坏事，能在一座桥上走走，饱览河上风光，两岸景色，岂不令人心旷神怡！

   从走车、行人的观点看，桥就是一种路。不过这种路不是躺在地上，而是跨过一条河道或是横越一个山谷的。因此，桥是从地上架起来的一条空中的路，路在空中，当然问题就多了。这个空中的路，一般只是跨过一条河，或者越过一个山谷，或者和另一条路立体交叉，它的长度，总是有限的。但如高架铁路或高速公路，因为架在空中，虽名为路，但实际是桥，以桥代路，这“桥”的长度，就大得可观了。

   一座桥所以能成为空中的路，因为它是架在两头的“桥墩”上的，桥墩必须穿过水和土而立在硬土层或石层上。可见，桥墩是不容易造的，既要下水，又要入土，都是难事。但是，架在两桥墩上的桥，即是空中的路，也不是简单的。桥愈长愈难造。在设计桥梁时，有一个简单原则，那便是：如果桥的造价，能够等于墩的造价，这个设计就是最经济的了。

再有一个设计上的问题，如果有一条路要过河或跨山谷，是要桥的位置服从路的线路，还是路的线路服从桥的位置，这也是个经济问题，包括投资与时间。

   桥梁的设计与施工，有一个重大的特点，即不但要求经济，而且要绝对保证安全。假如一座造成的桥，因为承载车辆过重，或者行车速度太快，或者洪水、地震、台风等等影响，以致桥身断裂，坠入河中，则对生命财产的损失，无法弥补！这比起其他很多工程，如果失败，只浪费财产而不影响生命，更是大不相同。

   桥，不论它的长度多大，都不足显示它的技术优点。足以显示桥的技术优点的是桥的“跨度”，就是一座桥架在两头支座之间的架空长度。一座桥就像一条板凳，板凳两条腿之间的架空长度就叫做跨度；几条板凳，头尾相连，就构成一座长桥。板凳虽多，它的强度仍只是决定于一个板凳的长度。

   板凳就是一座“梁桥”的简单模型。板凳的板，好像是桥的“梁”；板凳的腿，好像是桥的“墩”；板凳的脚立在地上，就好像墩是建筑在“基础”上。“梁”、“墩”和“基础”，构成一座梁桥的三大部分。每一部分都有各种不同的形式，构成不同类型的桥。

   “梁”是承托铁路或公路“路面”的建筑物，是直接受到桥上车辆行人的“荷载”的（重量和振动）。最简单的“梁”，是几座既平且直的“板梁”，架在两头桥墩上。这种“板梁”的“跨度”不可能太大，要加长“跨度”，就要把“桥梁”的板，改成各种“结构”来承担“荷载”。所谓“结构”就是用许多“杆件”拼成的一种梁。比用平直的“梁”更为经济的办法，是把梁“拱”起来，让它向上弯成“拱”，在“拱”的下面或上面安装路面，这就形成一座“拱桥”。更经济的办法是用“缆索”，跨过两岸上立起来的高塔，把缆索的两头锚定在土石中，然后从“缆索”上悬挂起路面，就像一根绳子上吊起洗的衣服一佯。这种桥叫做“吊桥”。“梁桥”、“拱桥”、“吊桥”，是桥梁的三种基本类型，我国几千年来就造过无数的这三种桥。

   福建泉州的“洛阳桥”是宋代（公元1059年）建成的石板“梁桥”，总长834米，有47孔，每孔“跨度”16米左右，用长条石块，架在桥墩上作路面，桥墩下的“筏形基础”设计，比外国的早八百年。河北赵县的“赵州桥”是隋代（公元605年左右）建成的“石拱桥”，只有一孔，“跨度”长达37.4米，建成至今虽已一千三百多年，但它的雄姿依然不减当年，堪称世界上最古老的石“拱桥”。四川泸定县的“泸定桥”是清代（公元1706年）建成的铁索“吊桥”，跨度103米，是1935年我英雄红军长征路上强渡“大渡河”的革命纪念地。以上三座桥是我国古桥中三种基本类型的代表作。其它名桥，不计其数。

   我国自从有了铁路，就有了新式的钢桥和钢筋混凝土桥，桥的结构也有了多种形式。解放前，滔滔长江，没有一座桥；滚滚黄河，上面也只有三座桥。解放后，我国桥梁建设，日新月异，长江上先后有了武汉、南京等铁路、公路联合大桥，黄河上造了二十几座桥。其它大小河流上的铁路、公路桥，遍布国内。它们的形式和古桥一样，基本上仍是这三种，即梁桥、拱桥和吊桥。但每种都有创新，如武汉、南京长江大桥都是三孔钢梁首尾连成一联的“三联连续桥”。又如许多的钢筋混凝土拱桥中，造成“双曲拱”的形式。所有这些新结构的目的都是为了节约材料并增加安全度。其方法是控制材料的变形，不使超出限外。

 板凳的板上站了人，板就要向下微微弯曲，这时板的下面就要被拉长，上面就要被压短（这可以用简单试验来证明）。但板的材料（木、石或其他）都是抵抗“变形”的（这是所有材料的特性）。抵抗被拉长时，就有抗拉“应力”；抵抗被压短时，就有抗压“应力”。比如石料，抗压强度大大超过抗拉强度，因此如果把梁做成拱形，在担负“荷载”时，这拱就要被压短了（也可试试看），引起材料的抗压应力，而这正是由石料的抗压强度来决定的。同时，拱不大可能被拉长，这就避免了材料的弱点。所以“拱”比平直的“梁”更经济。同样的道理，一条绳子只能被拉长而不可能被压短，如用钢缆把桥的路面吊起，就能充分发挥材料的抗拉强度，同“拱”能充分发挥石料的抗压强度一样。但钢的强度比石料大得多，所以“吊桥”跨度可以比“拱桥”跨度大得多。

   一座桥的形式，决定于所用的材料和材料做成的“结构”，要加大“跨度”，就要充分发挥材料的强度，而克服它的弱点。

桥墩是桥梁的支柱，桥上车辆的重量和振动影响，都要通过桥梁而达到桥墩，再加桥梁和桥墩本身的重量，以及桥上风力、桥下水力等等，桥墩的负担，可就不轻了。不但如此，桥墩这个支柱，有一部分是在水里的（越过山谷的桥墩，有时也有小部分在水中），而水是很难对付的。因此，建筑桥墩的材料，既要有强度，还要能抗水。当桥梁在承载过程中变形时，桥墩也跟着变形，不过这个变形，主要是压缩，因此桥墩的材料必须要有强大的抗压强度，但它的结构形式却比较简单，重要的是：桥墩要“立”得牢，桥梁才能“坐”得稳；要桥墩立得牢，就要有坚强的“基础”。

   桥梁基础是把全桥上的重量和一切振动影响传达到地下的一个结构。它是桥墩的“脚跟”，是全桥和地下联系的一个“关键”。因此，它必须建筑在石层或坚硬上层上面。当它在受到桥墩向下压迫的作用时，除了自己压缩变形以外，还会使下面的土石层变形，基础、桥墩以至整座桥梁都会跟着慢慢移动。这种移动，名为“沉陷”。这对桥梁是非常重要的，任何桥都有沉陷，但要控制在一定范围以内，并使它平均分布，以免桥墩倾斜。

   基础的类型也很多，最简单的方式是水中“打桩”，把“桩”打到石层或坚硬土层上，然后在桩上造起桥墩。在水深的地方，可以采用“沉井”、“沉箱”或“管柱”，就是把预制的“井”、“箱”或“管柱”沉到石层或坚硬土层上，再在它们里面或上面筑桥“墩”。南京长江大桥，水下石层深达37米，是世界上罕见的深水基础，曾经用了多种方法，才将桥墩建造成功。

   桥同路要合作，桥本身的梁、墩和基础三部分更要密切合作。首先，每部分以及各部分“接头”处，都不能有薄弱环节。其次，各部分要配合得当，彼此协作，来发挥每个角落的最大强度。再其次，全桥的强度要分布均匀，薄弱环节固然不好，一处过分坚强，形成浪费，也不需要。一座桥是由许多部件组成的，每个部件的强度与它的变形有关，而变形是可以测定的。凡是变形较大的地方都是薄弱环节。在一座桥的设计和施工中，都应当使这座桥在车辆走动、载重增加时，处处只有最小的变形。从全桥和各部件变形的大小，就能看出这桥的技术水平。桥梁技术的发展，就是要以争取全桥整体的和局部的最小变形为方向。但是无论设计施工如何完善，总有估计不到的因素，桥在建成后也会遇到不测的袭击，如地震，这里就要依靠桥的本身潜力来抵抗了。原来在任何建筑物中，按照自然法则，在必要时，较强的部分都会适当地帮助较弱的部分，自动调剂。也就是，各部分的变形，如果忽然过多或过少，它们会互相调剂，均衡力量，使全桥变形，仍然达到最小的限度。只有在这个变形超出“安全度”的时候，这个建筑物才会遭到破坏。这个建筑物的自动调节的性能，就叫做“整体性”，对于它的安全是很重要的。充分发挥整体性的作用，也是桥梁新技木的一个极其重要的目标。

   桥梁技术中有许多新的成就，这些新成就，帮助我们多快好省的把桥建成。所谓好，就是这座桥在任何情况下，将会有最可能小的变形和最可能大的整体性。

   作为新技术的例子，现在来谈一个“装配式预应力混凝土”的结构。混凝土是由水泥、砂子和小石块，在加水后搅拌，浇灌到模板中，经过凝结而成的建筑材料。它的优点是抗压强度大，弱点是抗拉强度小。为了克服它的弱点，抵抗被拉长，就放进钢筋，成为“钢筋混凝土”，因为钢的抗拉强度大。然而，就是这样，钢筋混凝土的强度，还是抗拉不够，为了进一步加大它的抗拉强度，就把钢筋在混凝土凝结之前，预先拉长一下，然后让钢筋和它周围的混凝土一同缩短，这样钢筋就恢复了原来长度，并把混凝土压紧，产生抗压强度。这个预先被压紧的混凝土，在受到载重时，就能抵抗更多的拉长，也就是增加了它的抗拉强度。这个增加出来的抗拉强度是由于它预先有了压缩，有了抗压应力，所以叫做“预应力混凝土”。用这种预应力混凝土，在工厂中预先制成结构中的部件，然后运往建桥工地，把各部件“装配”成形，这就成为“装配式预应力混凝土结构”。这种结构可以用在较大跨度的桥梁上，是一种现代化的技术，我国正在普遍推广。

   在以前，一般大跨度的桥梁，都是采用钢结构的。但现在，很多桥梁已经用预应力混凝土来代替了。不过对于特大跨度的桥梁，还是非用钢不可，有时还要用高强度的合金钢。比如建造一座跨海的桥梁，每孔跨度长达几公里，那就非用“钢索吊桥”不可。将来会有更新的建筑材料出现，如不脆的“玻璃钢”、合成的“塑料”、“高分子聚合物”等等，同时也将有更新式的结构来利用这些材料。由于这些材料的强度高而重量小，那时桥梁的一孔跨度和水下基础深度就会大得惊人。现在世界上桥的最大跨度，是英国的“恒比尔”公路“吊桥”，跨度1405米，建造中的日本的明石海峡公路、铁路两用“吊桥”，跨度l780米。水下基础最深的桥是葡萄牙的塔古斯河桥，基础在水下79米。

   最后，再谈一个极其重要的桥梁建设问题，那就是“造桥工业化”的问题。造桥是一个非常复杂的技术问题。要从大量的地形、地质、水文、气候等资料中，根据交通运输的需要，作出设计，然后一面在水下建筑基础和桥墩，一面在工厂制造桥梁，最后再把桥梁安装在桥墩上。如果有大量的造桥工程，急待解决进行，就必须有一整套“工业化”的措施，这样才能做到多快好省。这一套措施有三方面。第一，“设计标准化”：对跨度相同、一般条件相同的桥梁，预先作出标准设汁，根据需要，按照各种条件的“系列”（即等级层次），作出整套的标准设计。第二，料材工厂化：不论是石料、钢材或各种混凝土，都在工厂中，按照设计预先制成部件，然后运往工地，装配成所需的结构。第三，施工机械化：造桥时要跟自然界各种不同因素作战，比如风浪中测量、深水下建筑、高空中吊装等等，这都不是单纯的体力劳动所能及的，必须使用各式各样的机械，才能成功。这样的“三化”，是桥梁技术现代化的新方向。

 桥梁技术的成就是无穷无尽的，因为桥梁工程中的困难是没有底的。桥是人造的，人有了社会主义觉悟，勤学苦练，发挥了主观能动性，就不怕任何困难。有人就有桥，世界上没有不能造的桥!

（本文原载《人民铁道报》1981年3月26日，获得新时期征文一等奖）