路是人走出来的,有了路,就要桥。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。不但表现出和自然界斗争的集体力量,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。吝则那就是“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,有桥恍同无桥,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,岂不令人心旷神恰!

      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,因为在两岸桥头,它有“桥台”,在河道水中,它有“桥墩”,有了“台”和“墩”,才能架起桥身(名为“桥梁”),三者联合在一起,才能构成一座桥。桥墩有两个问题,一是妨碍航运,一是阻挡洪水,所以一座桥的桥墩,愈少愈好,然而桥墩少则每孔的桥梁长,如果一座桥的桥墩和桥梁的造价约略相等,这桥才算是经济的。这就牵涉到造桥过河的地点问题,是要桥的位置服从路的线路,还是路的线路服从桥的位置呢?这是一个经济上要考虑的问题。

      桥梁的设计与施工,有一个重大的特点,即不但要力求经济,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、台风等等影响,桥身断裂坠入河中,则对生命财产的损失,何可胜计!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。一座桥就象一条板凳,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,好象是桥的“梁”;板凳的腿,好象是桥的“墩”;板凳的脚立在地上,就好象墩是建筑在“基础”上。“梁”,“墩”和“基础”构成一座桥梁的三大部分。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“荷赘’。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“拱侨”。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,就象一恨绳子上吊起洗的衣服一样。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”是来代(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,堪称肚界上最古老的石“拱桥”。

      四川沪定县的“沪定桥”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。其他名桥,书不胜书。

      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。其他大小河流上的铁路、公路桥,遍布国内。它们的型式和古桥一样,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”的型式。所有这些新结构的月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)是要抵抗“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(越过山谷的桥的墩,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较大的抗压强度,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土层上面。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跟着变形。由于上石层的变形,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73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,使全桥的变形,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,也是桥梁新技术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,帮助我们多快好省地把桥建成。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“装配式预应力混凝上”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,就把钢筋在混凝士凝结之前,预先拉长一下,然后让钢筋和它周围的混凝上一同缩短,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上,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“预应力混凝上”。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“装配式预应力混凝上结构”。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,长达一两公里,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1,405米。建造中的日本的明石海峡公路、铁路两用“吊桥”跨度1,780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,预先作出标准设计,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济事的,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。如果因为人所需要,遏到难造的桥,则人类进步,必有相应发展的新技术,来克服此难关。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!