师法自然的桥梁工匠

    回顾人类的造桥史，最早出现的桥梁严格来说并不是人们建造出来的，而是人们直接把自然中的一些东西当作“桥梁”来使用，但这些“桥梁”确实给了人们建造桥梁的灵感。

    桥梁的雏形在自然界随处可见。譬如动物会借助溪流边枯死后架在河两岸的树木渡河，于是人们也将适合高度的大树砍倒，放在需要渡河的地方作为桥梁。后来又将几棵树并排绑扎起来，拓宽可以行走的范围，同时在顶面铺上一些树枝和杂草，这样人走在上面就舒服多了。

    而天然石拱在地球上很多地方都有分布，它们甚至可能早于人类出现在地球上。其形成原因是大的石块中存在一些关键受力部位，在力的作用下被压实，而其他部位相对比较松散，最终因风和水的长期侵蚀，松散部位逐渐破碎掉落，密实部位仍然留存，形成了类似拱的形状。人类很早就发现了天然石拱不易倾倒的特点，但是探索其中的秘密并掌握如何修建这种神奇的结构却用了上千年时间。

    在我国古代最伟大的桥梁之一——赵州桥上，便能体会到古代桥梁师法自然的漫长与艰辛。隋朝统一中国后，当时的赵县是南北交通必经之路，从这里北上可抵重镇涿郡（今河北省涿州市），南下可达京都洛阳，交通十分繁忙。可是这一交通要道却被城外的洨河所阻断，影响了人们来往，每当洪水季节甚至不能通行，为此隋大业元年（公元605年）工匠李春受命在洨河上建设一座大型石桥。李春率领其他工匠，对洨河及两岸的地质、水文等情况进行了实地考察，总结了前人经验，结合实际情况提出了独具匠心的设计方案。他们在设计和施工中创下许多技术成就，把中国古代建筑技术提升到了一个全新的水平。唐中书令张嘉贞著《安济桥铭》中记有：“赵州洨河石桥，隋匠李春之迹也，制造奇特，人不知其所以为。”

赵州桥。

    而在后人看来，隋朝时拱桥理论还未提出，李春究竟如何发现了拱桥的奥秘？有一种可能是：李春意识到了半圆拱的局限性，发现其并不适合用在赵州桥上，于是通过考察自然界中存在的拱形结构，并做了一些小型试验后发现，平坦一些的拱桥也可以稳定安全地存在。于是，他创造性地提出了一种比半圆拱平坦的新的拱桥形式——圆弧拱。

    最终，赵州桥的拱形按照李春的设想被做成了圆弧形，石拱高度大大降低，达到了安全经济、桥面平稳、通行方便的目的，证实了李春向自然学习并结合自己思考所建造出的桥梁是受力合理、经济适用的结构。一座恢弘伟大，令人惊叹的桥梁就此诞生，人们对精湛的桥梁建造技术的赞叹，实际也是对古代造桥工匠的赞叹。

    随着时间推移，工业革命改变了人类发展的进程，桥梁设计技术同样得到了长足发展。1765年—1874年，从英国工业革命到第一次世界大战之前，桥梁发展进入了“进步时期”。这期间，金属材料逐渐替代天然的石材和木材，成为桥梁的主要建筑材料，围绕梁桥、缆索桥和拱桥这三个基本桥型，一些新的结构形式如雨后春笋般出现。

    1779年，英国工程师亚伯拉罕·达比三世设计建造了世界上第一座铸铁拱桥——科布鲁克戴尔桥。该桥跨径30.65米，被称为古代桥梁的终结和近代第一桥。

    随后，多座跨度更大的铸铁拱桥相继问世，其中具有代表性的是1824年建成的跨度45.8米的伊顿庄园桥。为了建造多孔铸铁拱桥，1849年出现了一种新桥型——系杆拱桥，这种拱桥不会在拱脚产生巨大的水平推力，因此对地基的要求也不需要很高，改善了拱桥的适用性。

不断精进的现代造桥

    桥梁建造经历了古代和近代的发展，现在已经进入一个全新的时期，在这个时期，桥梁工程师们面临比之前任何一个时期的桥梁工程师更大的建设需求、更严峻的挑战。令人欣慰的是，秉持创新进取的精神，现代桥梁工程师们为桥梁建设交上了一份沉甸甸的答卷，并且还在继续书写桥梁建设全面发展的新篇章。

    “跨径最大、基础最深、索塔最高、拉索最长”是人们谈到苏通大桥就会如影随形的一串词语。而这“四个最”的世界纪录是在什么背景下诞生的，背后蕴藏了多少中国桥梁工程师的智慧却鲜为人知。

    苏通大桥是国家高速公路网沈海高速公路的过江枢纽，也是江苏省公路骨架重要的过江节点，建成时是我国建桥史上工程规模最大、综合建设条件最复杂的特大型桥梁工程。在苏通大桥建成之前，日本的多多罗大桥称霸“世界最大跨径斜拉桥”近10年时间，而斜拉桥在我国的发展仅有30年，苏通大桥面临着前所未有的挑战。

    宽达6公里的江面、江底的泥沙层厚达270米、桥位处一年中江面风力6级以上的有179天……复杂的建设条件逼着桥梁工程师们必须把这座超千米的斜拉桥建成，并创造世界第一。经过多次会议讨论方案，桥梁工程师们决定直接把直径2.8米的钻孔桩钢护筒打入大桥底基，并作为永久支撑结构存在。为了确保精度，工程师们还发明了一个桩基础引导装置，即在桩上套一个可以收缩的环形限制圈，把护筒可能的晃动控制在很小的范围内。就这样，建设者们在一块足球场大小的面积（长114米、宽48米）上，打下了131根钢筒，最深达120米。最终，苏通大桥飞架江面，并获得中国建设工程鲁班奖等一系列大奖。

    进入新时代，举世瞩目的港珠澳大桥东接香港，西接珠海、澳门，是世界上最长的跨海大桥，也是中国交通史上技术最复杂、建设要求及标准最高的工程之一，被英国《卫报》誉为“新世界七大奇迹”。港珠澳大桥是一个前所未有的综合工程，工程涉及桥、岛、隧三个方面的建设问题，每一个方面都包含了许多建设难题。因为工程建设的超高标准、超大规模、超高难度，工程建设中多个环节都将挑战技术极限，甚至突破极限。在大桥施工中，建设者们勇于创新，不断优化施工方案，提高作业效率，取得了一系列技术创新成果和质量管理经验，用高标准高质量缔造了一个新的世纪经典工程。

港珠澳大桥。

    一个好的桥梁工程师要能在国家的建设发展过程中勇担重任，用自己的知识和技术建造出好的桥梁服务国家发展和繁荣；一个好的桥梁工程师要心怀社会民生，把桥上走的每一个人每一辆车都放在心里，把桥址处周围的每一草每一花都考虑得仔仔细细；一个好的桥梁工程师要在学习工作的过程中既秉承着严谨的态度，又有对理论和技术创新的热情，并且在不断的奋斗求索中发挥自己的价值。自古至今，对于工匠与工程师而言，建设桥梁时，基石都是重要的一环，而对于整个行业而言，这些兢兢业业的工程师们，更像是一座座桥梁真正的基石。

本文图片由 交通运输部职业资格中心 提供