路是人走出來的,有了路,就要橋。哪里有人,哪里就有路,同時哪里也就可能有橋。人是需要橋的,同時人也能造橋。只要有能修的路,就沒有不能造的橋。人能移土填海來修路,也能連山跨海來造橋。人們改造自然的雄心壯志,就在修路造橋的工作上,也能充分表現(xiàn)出來。不但表現(xiàn)出和自然界斗爭的集體力量,也表現(xiàn)出了征服自然、改造自然的聰明才智。“一橋飛架南北,天塹變通途。”(毛主席詞)這便是近代造橋技術(shù)的新成就。

      橋是路的一部分,沒有路,當然就沒有橋;橋不能沒有聯(lián)系的路而孤立存在。橋的存在是為路服務的。既然是為路服務,就要能滿足路的要求;第一,所有路上的車輛行人,都要能安全地順利地在橋上通過。第二,車在橋上走,要能和在路上走一樣,不能因為過橋而使行車有所限制,比如減輕載重,降低速度,一車單行等等。第三,路上交通運輸,總是天天發(fā)展的,路還可以跟著改造、加強,橋就不那么簡單,一定要造得比路更為堅固耐久。滿足了以上這些要求,橋和路才能成為一體,合為一家。吝則那就是“路歸路,橋歸橋”不能密切合作,共同為陸上運輸服務了。

      橋和路不但要為陸上運輸而合作,它們還要為水上運輸而合作.因為過河的橋,下面要走船,水漲船高,不但橋要造得高,而且路也要跟著高.橋在過河的地位上要服從路,路在兩岸的高度上,也要遷就橋。橋和路都是越高越難造的,但是為了行船方便,就把困難留給自己。橋和路跟船合作得好,這個困難就解決了。

      不論行車或走船,總不要因為過橋而使人感到不適,或是激烈震動,或是驟然改變方向,使橋形成一個“關(guān)”。如果車在橋上走,如同在路上走一樣,船在橋下過,如同河上沒有橋一樣,有橋恍同無橋,這種橋就算是造得真好了.但是,對行人來說,有橋也并非壞事,能在一座橋上走走,飽覽河上風光,兩岸景色,豈不令人心曠神恰!

      從走車、行人的觀點看,橋就是一種路。不過這種路不是躺在地上,而是跨過一條河道或是橫越一個山谷的。因此,橋是從地上架起來的一條空中的路。路在空中,當然問題就多了。這個空中的路,一般只是跨過一條河,或者越過一個山谷,或者和另一條路立體交叉,它的長度,總是有限的。但如高架鐵路或高速公路,因為架在空中,雖名為路,但實際是橋,以橋代路,這“橋”的長度,就大得可觀了。

      一座橋所以能成為空中的路,因為在兩岸橋頭,它有“橋臺”,在河道水中,它有“橋墩”,有了“臺”和“墩”,才能架起橋身(名為“橋梁”),三者聯(lián)合在一起,才能構(gòu)成一座橋。橋墩有兩個問題,一是妨礙航運,一是阻擋洪水,所以一座橋的橋墩,愈少愈好,然而橋墩少則每孔的橋梁長,如果一座橋的橋墩和橋梁的造價約略相等,這橋才算是經(jīng)濟的。這就牽涉到造橋過河的地點問題,是要橋的位置服從路的線路,還是路的線路服從橋的位置呢?這是一個經(jīng)濟上要考慮的問題。

      橋梁的設計與施工,有一個重大的特點,即不但要力求經(jīng)濟,而且要絕對保證安全。假如一座造成的橋,因為承載車輛過重,或者行車速度太快,或者洪水、臺風等等影響,橋身斷裂墜入河中,則對生命財產(chǎn)的損失,何可勝計!這比起其他很多工程,如果失敗,只浪費財產(chǎn)而不影響生命,更是大不相同。

      橋,不論它的長度多大,都不足顯示它的技術(shù)優(yōu)點;足以顯示橋的技術(shù)優(yōu)點的是橋的“跨度”,就是一座橋架在兩頭支座之間的架空長度。一座橋就象一條板凳,板凳兩條腿之間的架空長度就叫做跨度;幾條板凳頭尾相連,就構(gòu)成一座長橋。板凳雖多,它的強度仍只是決定于一個板凳的長度。

      板凳就是一座“梁橋”的簡單模型。板凳的板,好象是橋的“梁”;板凳的腿,好象是橋的“墩”;板凳的腳立在地上,就好象墩是建筑在“基礎”上。“梁”,“墩”和“基礎”構(gòu)成一座橋梁的三大部分。每一部分都有各種不同的形式,構(gòu)成不同類型的橋。

    “梁”是承托鐵路或公路“路面”的建筑物,是直接受到橋上車輛行人的“荷載”的(重量和振動)。最簡單的“梁”,是幾座既平且直的“板梁”,架在兩頭橋墩上。這種“板梁”的“跨度”不可能太大,要加長“跨度”就要把“橋梁”的板,改成各種“結(jié)構(gòu)”,來承擔“荷贅’。所謂“結(jié)構(gòu)”就是用許多“桿件”拼成的一種梁。比用平直的“梁”更為經(jīng)濟的辦法,是把梁“拱”起來,讓它向上彎成“拱”,在“拱”的下面或上面安裝路面,這就形成一座“拱僑”。更經(jīng)濟的辦法是用“纜索”,跨過兩岸上立起來的高塔,把纜索的兩頭錨定在土石中,然后從“纜索”上懸掛起路面,就象一恨繩子上吊起洗的衣服一樣。這種橋叫做“吊橋”。“梁橋”。“拱橋”、“吊橋”,是橋梁的三種基本類型,我國幾千年來,就造過無數(shù)的這三種橋。

      福建泉州的“洛陽橋”是來代(公元1059年)建成的石板“梁橋”,總長834米,有47孔,每孔“跨度”16米左右,用長條石塊,架在橋墩上作路面,橋墩下的“筏形基礎”設計,比外國的早八百年。河北趙縣的“趙州橋”是隋代(公元605年左右)建成的“石拱橋”,只有一孔,“跨度”長達37.4米,建成至今雖已一千三百多年,但它的雄姿依然不減當年,堪稱肚界上最古老的石“拱橋”。

      四川滬定縣的“滬定橋”是清代(公元1706年)建成的鐵索“吊橋”,跨度103米,是1935年我英雄紅軍長征路上強渡“大渡河”的革命紀念地。以上三座橋是我國古橋中三種基本類型的代表作。其他名橋,書不勝書。

      我國自從有了鐵路,就有了新式的鋼橋和鋼筋混凝土橋,橋的結(jié)構(gòu)也有了多種形式。解放前,滔滔長江,沒有一座橋;滾滾黃河,上面也只有三座橋。解放后,我國橋梁建設,日新月異,長江上先后有了武漢、南京等鐵路、公路聯(lián)合大橋,黃河上造了二十幾座橋。其他大小河流上的鐵路、公路橋,遍布國內(nèi)。它們的型式和古橋一樣,基本上仍是這三種,即梁橋、拱橋和吊橋。但每種都有創(chuàng)新,如武漢、南京長江大橋都是三孔鋼梁首尾連成一聯(lián)的“三聯(lián)連續(xù)橋”。又如許多的鋼筋混凝土拱橋中,造成“雙曲拱”的型式。所有這些新結(jié)構(gòu)的月的都是為了節(jié)約材料并增加安全度。其方法是控制材料的變形,不使超出限外。

      板凳的板上站了人,板就要向下微微彎曲,這時板的下面就要被拉長,上面就要被壓短(這可以用簡單試驗來證明)。但板的材料(木、石或其他)是要抵抗“變形”的(這是所有材料的特性)。抵抗被拉長時,就有抗拉“應力”;抵抗被壓短時,就有抗壓“應力”。比如石料,抗壓強度大大超過抗拉強度,因此如果把梁做成拱形,在擔負“荷載”時,這拱就要被壓短了(也可試試看),引起材料的抗壓應力,而這正是由石料的抗壓強度來決定的。同時,拱不大可能被拉長,這就避免了材料的弱點。所以“拱”比平直的“梁”更經(jīng)濟。同樣的道理,一條繩子只能被拉長而不可能被壓短,如用鋼纜把橋的路面吊起,就能充分發(fā)揮材料的抗拉強度,同“拱”能充分發(fā)揮石料的抗壓強度一樣。但鋼的強度比石料大得多,所以“吊橋”跨度可以比“拱橋”跨度大得多。

      一座橋的形式,決定于所用的材料和材料做成的“結(jié)構(gòu)”,要加大“跨度”,就要充分發(fā)揮材料的強度,而克服它的弱點。

      橋墩是橋梁的支柱,橋上車輛的重量和振動影響,都要通過橋梁而達到橋墩,再加橋梁和橋墩本身的重量,以及橋上風力、橋下水力等等,橋墩的負擔,可就不輕了。不但如此,橋墩這個支柱,有一部分是在水里的(越過山谷的橋的墩,有時也有小部分在水中),而水是很難對付的。因此,建筑橋墩的材料,既要有強度,還要能抗水。當橋梁在承載過程中變形時,橋墩也跟著變形,不過這個變形,主要是壓縮,因此橋墩的材料必須要有較大的抗壓強度,但它的結(jié)構(gòu)形式卻比較簡單,重要的是,橋墩要“立”得牢,橋梁才能“坐”得穩(wěn);要橋墩立得牢,就要有堅強的“基礎”。

      橋梁基礎是把全橋上的重量和一切振動影響傳達到地下的一個結(jié)構(gòu)。它是橋墩的“腳跟”,是全橋和地下聯(lián)系的一個“關(guān)鍵”。因此,它必須建筑在石層或堅硬土層上面。當它在受到橋墩向下壓迫的作用時,除了自己壓縮變形以外,還會使下面的土石層跟著變形。由于上石層的變形,基礎、橋墩以至整座橋梁都會跟著慢慢移動。這種移動,名為“沉陷”。這對橋梁是非常重要的,任何橋都有沉陷。但要控制在一定范圍以內(nèi),并使它平均分布,以免橋墩傾斜。

      基礎的類型也很多,最簡單的方式是水中“打樁”、把“樁”打到石層或堅硬土層上,然后在樁上造起橋墩。在水深的地方,可以采用“沉井”、“沉箱”或“管柱”,就是把預制的“井”、“箱”或“管柱”沉到石層或堅硬土層上,再在它們里面或上面筑橋“墩”。南京長江大橋,水下石層深達73米,是世界上罕見的深水基礎,曾經(jīng)用了多種方法,才將橋墩建造成功。

      橋同路要合作,橋本身的梁、墩和基礎三部分更要密切合作。首先,每部分以及各部分“接頭”處,都不能有薄弱環(huán)節(jié)。其次,各部分要配合得當,彼此協(xié)作,來發(fā)揮每個角落的最大強度。再其次,全橋的強度要分布均勻,薄弱環(huán)節(jié)固然不好,一處過分堅強,形成浪費,也不需要。一座橋是由許多部件組成的,每個部件的強度與它的變形有關(guān),而變形是可以測定的。凡是變形較大的地方都是薄弱環(huán)節(jié)。在一座橋的設計和施工中,都應當使這座橋在車輛走動、載重增加時,處處只有最小的變形。從全橋和各部件變形的大小,就能看出這橋的技術(shù)水平。橋梁技術(shù)的發(fā)展,就是要以爭取全橋整體的和局部的最小變形為方向。但是無論設計施工如何完善,總有估計不到的因素,橋在建成后也會遇到不測的襲擊,如地震,這里就要依靠橋的本身潛力來抵抗了。原來在任何建筑物中,按照自然法則,在必要時,較強的部分都會適當?shù)貛椭^弱的部分,自動調(diào)劑。也就是,各部分的變形,如果忽然過多或過少,它們會互相調(diào)劑,均衡力量,使全橋的變形,仍然達到最小的限度。只有在這個變形超出“安全度”的時候,這個建筑物才會遭到破壞。這個建筑物的自動調(diào)節(jié)的性能,就叫做“整體性”,對于它的安全是很重要的。充分發(fā)揮整體性的作用,也是橋梁新技術(shù)的一個極其重要的目標。

      橋梁技術(shù)中有許多新的成就,這些新成就,幫助我們多快好省地把橋建成。所謂好,就是這座橋在任何情況下,將會有最可能小的變形和最可能大的整體性。

      作為新技術(shù)的例子,現(xiàn)在來談一個“裝配式預應力混凝上”的結(jié)構(gòu)。混凝土是由水泥、砂子和小石塊,在加水后攪拌,澆灌到模板中,經(jīng)過凝結(jié)而成的建筑材料。它的優(yōu)點是抗壓強度大,弱點是抗拉強度小。為了克服它的弱點,抵抗被拉長,就放進鋼筋,成為“鋼筋混凝土”,因為鋼的抗拉強度大。然而,就是這樣,鋼筋混凝土的強度,還是抗拉不夠,為了進一步加大它的抗拉強度,就把鋼筋在混凝士凝結(jié)之前,預先拉長一下,然后讓鋼筋和它周圍的混凝上一同縮短,這樣鋼筋就恢復了原來長度,并把混凝土壓緊,產(chǎn)生抗壓強度。這個預先被壓緊的混凝上,在受到載重時,就能抵抗更多的拉長,也就是增加了它的抗拉強度。這個增加出來的抗拉強度是由于它預先有了壓縮,有了抗壓應力,所以叫做“預應力混凝上”。用這種預應力混凝土,在工廠中預先制成結(jié)構(gòu)中的部件,然后運往建橋工地,把各部件“裝配”成形,這就成為“裝配式預應力混凝上結(jié)構(gòu)”。這種結(jié)構(gòu)可以用在較大跨度的橋梁上,是一種現(xiàn)代化的技術(shù),我國正在普遍推廣。

      在以前,一般大跨度的橋梁,都是采用鋼結(jié)構(gòu)的。但現(xiàn)在,很多橋梁已經(jīng)用預應力混凝土來代替了。不過對于特大跨度的橋梁,還是非用鋼不可;有時還要用高強度的合金鋼。比如建造一座跨海的橋梁,每孔跨度,長達一兩公里,那就非用“鋼索吊橋”不可。將來會有更新的建筑材料出現(xiàn),如不脆的“玻璃鋼”、合成的“塑料”、“高分子聚合物”等等,同時也將有更新式的結(jié)構(gòu)來利用這些材料。由于這些材料的強度高而重量小,那時橋梁的一孔跨度和水下基礎深度就會大得驚人。現(xiàn)在世界上橋的最大跨度,是英國的“恒比爾”公路“吊橋”,跨度1,405米。建造中的日本的明石海峽公路、鐵路兩用“吊橋”跨度1,780米。水下基礎最深的橋是葡萄牙的塔古斯河橋,基礎在水下79米。

      最后,再談一個極其重要的橋梁建設問題,那就是“造橋工業(yè)化”的問題。造橋是一個非常復雜的技術(shù)問題。要從大量的地形、地質(zhì)、水文、氣候等資料中,根據(jù)交通運輸?shù)男枰鞒鲈O計,然后一面在水下建筑基礎和橋墩,一面在工廠制造橋梁,最后再把橋梁安裝在橋墩上。如果有大量的造橋工程,急待解決進行,就必須有一整套“工業(yè)化”的措施,這樣才能做到多快好省。這一套措施有三方面。第一、“設計標準化”:對跨度相同、一般條件相同的橋梁,預先作出標準設計,根據(jù)需要,按照各種條件的“系列”(即等級層次),作出整套的標準設計。第二、料材工廠化:不論是石料、鋼材或各種混凝土,都在工廠中,按照設計,預先制成部件,然后運往工地,裝配成所需的結(jié)構(gòu)。第三、施工機械化;造橋時要跟自然界各種不同因素作戰(zhàn),比如風浪中測量,深水下建筑,高空中吊裝等等,這都不是單純的體力勞動所能濟事的,必須使用各式各樣的機械,才能成功。這樣的“三化”是橋梁技術(shù)現(xiàn)代化的新方向。

      橋梁技術(shù)的成就是無窮無盡的,因為橋梁工程中的困難是沒有底的。如果因為人所需要,遏到難造的橋,則人類進步,必有相應發(fā)展的新技術(shù),來克服此難關(guān)。橋是人造的,人有了社會主義覺悟,勤學苦練,發(fā)揮了主觀能動性,就不怕任何困難。有人就有橋,世界上沒有不能造的橋!