杭州钱塘江畔，87岁的钱塘江大桥巍然屹立。专家们曾对钱塘江大桥做过“体检”，结果显示，大桥的主体结构安全，“身子骨还相当硬朗”，被称为“桥坚强”。
钱塘江大桥由土木工程学家、桥梁专家、工程教育家茅以升主持设计、建造。这是中国人自己建造的第一座铁路、公路两用现代化钢铁桥，开创了中国现代化桥梁建设的新纪元，是中国桥梁史的一座丰碑。
蜿蜒迤逦的钱塘江经杭州湾汇入大海。2008年，杭州湾跨海大桥通车。该桥全长36公里，是目前世界上最长的跨海大桥。大桥建设者们群策群力，获得250多项技术创新成果，形成了9大系列自主核心技术，创造了奇迹。
钱塘江大桥与杭州湾跨海大桥，堪称浙江文化中科学辉煌成就的缩影。
秋日的钱塘江大桥 记者金丹丹 摄
射水法、沉箱法、浮运法
解决80多个施工难题
钱塘江潮水汹涌，江底流沙厚40多米，木桩一打就裂；600吨重的沉箱一入激流，就像脱缰的野马乱蹿……面对巨大的考验和压力，茅以升没有丝毫退缩，创造性地发明射水法、沉箱法和浮运法，成功解决打桩、建墩和架梁等80多个施工难题。
在钱塘江大桥纪念馆，记者跟着钱塘江大桥纪念馆管理员魏刚一起穿越到了艰难的建桥岁月。
大桥从建造开始就遇到了潮涌、洪汛、流砂等恶劣自然环境，以及设备落后、机械化程度低、资料欠缺、经验不足等现实问题。
当时，建造钱塘江大桥主要有三大项工程，分别为打桩、浇筑桥墩和架设钢梁。
魏刚讲解钱塘江大桥的故事 图片由受访者提供
钱塘江大桥从七号墩开始到十五号墩，每个桥墩下面需要打160根木桩。由于江底泥沙很深，木桩头极易损坏，一昼夜只能打下一根。为解决这一难题，茅以升和同事们想到了射水法——将江水抽到高处，用高压水枪将泥床冲出十米深度，然后打桩。用射水法后，每天可以打近30根木桩。纪念馆中保留的照片记录下了当时使用射水法的现场。
钱塘江大桥的桥墩建设则用了沉箱法。沉箱长18米、宽11米、高6米，分上下两层，中间隔开。每个沉箱重达600多吨，立于桩木之上，上层朝天浇筑桥墩，工人在下层气室里向下挖沙。工作气室里有3个标准大气压，抵抗沉箱在水深处的水压。当挖到桩木露头半米时，使用混凝土封闭下层气室，此时，上面的墩身也浇筑完毕，上下并进，一气呵成。
浇筑好桥墩后，就是架设钢梁。大桥的钢梁长67米，重260多吨，由18000多个铆钉铆合。要把这么重的钢梁架设到桥墩上，非常困难。茅以升和同事们想到了浮运法。
大桥建成通车时的铁路钢轨 记者金丹丹 摄
“浮运法就是利用钱塘江潮涨潮落的原理。”魏刚解释，涨潮时，水平面上升，经过精确计算两艘浮运船的浮力，顶起钢梁，用小拖船拖到两桥墩中间定位。之后，在退潮的同时，往船舱里注水，增加浮运船的自身重量，船体迅速脱离钢梁。
9大自主核心技术
“中国创造”跃然海上
多年后的杭州湾跨海大桥的建设，再一次印证了中国人桥梁建筑的智慧和创新能力。杭州湾与亚马逊河口、恒河河口并称世界著名强潮海湾，在此海域架设世界最长大桥，没有成熟的先例可供借鉴，背后是全体建设者的创新精神。
杭州湾跨海大桥，需混凝土量240多万立方米，相当于造8个国家大剧院；用钢量需80万吨，相当于造7个“鸟巢”。以混凝土与钢材为主体的大桥箱梁，长度分别为50米与70米，其中50米的梁一根重达1430吨，曾有“世界第一重”之称。在广阔的杭州湾运输架设如此庞然大物，要面对风浪干扰、海底浅层沼气威胁、海水腐蚀影响等世界性难题。
浙江大学、同济大学及西南交大数十位专家开展了15个课题的攻关，自主研制出巨型运梁车与架梁机，把“梁上架梁”的施工世界纪录由900吨提高到1430吨，并研制出可以把3000吨重物提升50多米的运架船。
为克服风浪影响，技术人员自行研制出可在潮多流速急的海面上施工的一流打桩船。为避开浅层沼气对施工安全构成的威胁，技术人员采用了有控制放气的钻孔灌注桩施工，这一工艺在世界同类地理条件中尚属首创。为防止桥墩被海水侵蚀，科技人员攻克混凝土耐海水侵蚀技术难关，填补了世界建桥史上的空白。
大桥建设者们获得了250多项技术革新，取得了以9大核心技术为代表的自主创新成果，有6项关键技术达到国际领先水平。
专家访谈
首任钱塘江大桥纪念馆文史科科长钟光明：
历经4次炸桥，健康如初
经历了87年的风吹雨打，钱塘江大桥如今的通车能力依然良好，也被大家称为“桥坚强”。第一任钱塘江大桥纪念馆文史科科长钟光明做客本期“浙江文化里的科学”。
问
重车或列车通过钱塘江大桥上时，大桥晃动强烈，有什么科学解释？
答：大桥承重的钢梁是安放固定在桥墩顶端的支座上的，每座桥墩有四个支座，其中两个活动，另两个固定。这样设计的原理解决了钢梁的热胀冷缩问题，同时也缓解了车辆行驶对桥身的震动和冲击。因此，我们看到的钱塘江大桥是连成一体的钢梁，实际上它在江中被分成16跨独立的钢梁。在无车辆行驶时，桥面显得平静如常。如遇汽车通过时，感到桥身在轻轻晃动，特别是遇到火车通过时，这种感觉尤为明显，不必紧张，大桥摇一摇或许更健康。
钱塘江大桥主桥采用双层钢桁架梁结构，在外部作用下，会震动和轻微晃动，部分构件需要更换、加固、维修保养。钱塘江大桥历经4次炸桥，如今健康如初。
问
是什么科技力量保证了钱塘江大桥的“长寿”？
答：钱塘江大桥“长寿”关键是设计上的高标准、严要求，建筑上的实事求是、精益求精。1934年，茅以升和罗英以六套方案与美国桥梁专家华德尔进行了较量，凭借一套以上下双层钢结构桁梁的设计理念、低廉的费用、符合国防要求和便于修理的优势胜出。从此，中国人夺回了在中国的大江大河上建造现代化桥梁的自主权。
钱塘江大桥的正桥和引桥全部选用铬铜合金钢，耐腐蚀性相当不错。这也是至今桥梁完好无损，更没有出现腐蚀性损害的原因。
问
钱塘江大桥在建造过程中，融入了哪些科学上的考量与创新？
答：在地质勘探与评估上，专家对钱塘江的地质条件进行了详细的勘探和评估，以确保大桥基础的稳定性和安全性。一号桥墩至六号桥墩岩，筑于蛇纹岩和西湖岩层上，七号桥墩至十五号桥墩使用的是长30米至40米的木桩，直接夯入硬层和鹅卵石层。
在结构设计上采用了合理的结构设计，如双层钢桁梁桥结构，以应对钱塘江的复杂水文条件。
在材料选择上，选用了高强度、耐腐蚀的建筑材料，以确保大桥的耐久性和安全性。
在施工过程中，进行了严格的监控和检测，以确保大桥的建造质量符合设计要求。
来源：潮新闻、省科协科普部
责编：叶 扬
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