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原创： 星球研究所

中国跨度
文 | 桢公子


谨以此文
向中国所有桥梁工作者致敬

一张中国地形图置于眼前
鲜明的海拔差异跃然纸上
从西部高耸的高原山地
到东部广袤的丘陵平原
科学家们将其划分为“三级阶梯”
▼中国地形的三级阶梯，制图@张靖/星球研究所


发源自高原的河流
顺势逐级而下
在上游“劈开”山体
形成崖壁陡峭的嶂谷
▼马岭河峡谷，摄影师@笑飞雪


或是经过长期侵蚀
形成更为宽阔的峡谷
▼澜沧江大峡谷，摄影师@李珩


到了下游
河流在平原上肆意冲刷
宽广的河道将陆地彻底分隔
▼杭州三江口，从左至右依次是浦阳江、富春江和钱塘江，摄影师@潘劲草（请横屏食用）

而在海岸线
群岛破碎、海湾广阔
▼浙江舟山衢山岛，摄影师@王会超


太多的天堑
阻挡着人们的交通、交流
甚至出路
▼被高山围困的村庄，摄影师@李一鸣


人们究竟该如何
才能跨越这一切？

I
架梁为桥

当先民创造独木桥时
最早的桥便出现了
两墩架一梁
成为了人类桥梁史上最简洁、最经典的造型
是为“梁桥”
▼敲黑板：梁桥和跨度，制图@张靖/星球研究所

在木石架桥的时代
梁桥在我国粤闽地区盛极一时
这里盛产坚硬的花岗岩
是打造石梁桥的绝佳材料
▼福建泉州洛阳桥，我国现存最早的跨海石梁桥，建于北宋；其用养殖牡蛎固定基座的方法可称创举，摄影师@雾雨川


随着现代炼钢法的成熟
崭新的桥梁时代来临
1874年的美国
世界第一座以钢为主体的桥梁落成
而中国首座具有近代水平的钢桥问世
则是10多年以后的事儿了

然而对于当时的中国而言
钢桥是如此先进、如此昂贵
基本只能用于铁路建设
设计、建造、资金也只能依靠西方国家

直到1937年
杭州钱塘江大桥落成
我国才有了自行设计建造的第一座公铁两用桥
只是大桥通车后不到3个月
日本便攻陷上海
为了阻止敌军经此渡江
设计大桥的茅以升先生
不得不亲手将其炸毁
大桥从此沉入江中
直到16年后才重新与世人见面
▼于1953年恢复通车的钱塘江大桥，摄影师@朱露翔


这座大桥最大单跨约66米
相邻两墩上各架一横梁
称为简支梁桥
而若要进一步提高跨度
这种桥必将面临一场进化
于是连续梁桥诞生了

这是一种“多墩架一梁”的桥
由于梁体连续不间断
前后的弯曲可以互相约束
想被“折断”就没有这么容易了
▼制图@张靖/星球研究所


我国最早跨越长江的桥梁
武汉、重庆白沙沱和南京长江大桥
均以连续梁结构建设
其中的南京长江大桥
最大单跨达160米
由我国完全独立设计建造
正所谓“一桥飞架南北，天堑变通途”
▼1968年，南京长江大桥落成，是长江上第一座由我国自行设计建造的桥梁，摄影师@艾小龙


而除了钢桥的突破
另一种新技术也在我国逐渐普及
它的原理十分巧妙
在混凝土中置入预先被拉伸的钢筋
钢筋如同被拉开的弹簧
自带强烈的“收缩欲望”
若利用这种“内力”去平衡外力
梁体便能承受比原先更大的荷载
从而支持更大的跨度
这就是预应力混凝土技术
▼制图@张靖/星球研究所


相比昂贵的钢铁
钢筋混凝土显然要便宜多了
于是在预应力技术的加持下
大量公路桥梁如雨后春笋
纷纷登上历史舞台
▼钢筋混凝土桥梁在公路中十分常见，下图为连霍高速宝鸡-天水段，摄影师@石耀臣


时至今日
梁桥的应用依然十分广泛
甚至已形成标准组件
可以工厂制造、现场组装
即便其单跨跨度有限
但前后彼此相连
亦可如同逶迤蜿蜒的巨龙
横贯江河
▼横跨青海沱沱河的两款梁桥，远处是青藏铁路长江源特大桥，由42跨组成，每跨32米；近处的是沱沱河公路桥。摄影师@姜曦


跨越海湾
▼山东青岛海湾大桥的一部分，中国首座“海上立交”，连续梁结构。摄影师@添小天


甚至彻底取代路面
▼金丽温高速，以桥代路的总里程超过70千米。摄影师@陈益科


II
似梁非梁

但是，不要“以貌取桥”哦
有一种极为低调的桥
从外表上看
会被绝大多数人认为是梁桥
但实际上却具有截然不同的力学特征
需要更复杂的设计和计算
这就是“刚构桥”
（没听过就对了，不然怎么叫低调）
▼敲黑板：刚构桥墩梁一体，无缝衔接。制图@张靖/星球研究所


由于桥墩和梁成为一个整体
它们终于可以“同甘共苦”
共同抵抗梁体的弯曲
▼制图@张靖/星球研究所


这就意味着
在桥墩的协助下
横梁变得更加“坚强”
可以承受更大的跨度
或是选择更轻薄的桥面
▼身形苗条的腊八斤沟特大桥在沟谷中穿行而过，其最高墩182.5米，在贵州赫章特大桥落成前曾是“亚洲第一高墩”。摄影师@姜曦


尤其是连续刚构桥
这种90年代才在国内推广的新桥型
兼顾跨度需求和行车体验
数年间便风靡大江南北
▼贵州省六广河大桥，连续刚构结构，主跨240米。摄影师@李琦


但美中不足的是
这种桥对热胀冷缩十分敏感
如果桥墩过于“倔强”
梁体则无法放飞自我
最终导致变形或弯曲

但这难不倒机智的工程师们
他们为刚构桥设计了更高的桥墩
让其变得“柔软灵活”
▼制图@张靖/星球研究所

特别在高山峡谷地带
这种高桥墩再合适不过了
于是众多高大巍峨的桥梁拔地而起
其桥墩从桥面直入谷底
通行其上仿佛腾云驾雾
▼湖北省境内沪渝高速，连绵的刚构桥穿越高山峡谷，直通远方的四渡河大桥。摄影师@文林


不过
世事福兮祸兮、是也非也
从来没有绝对的标准
在平原大江大河之上
高耸入云的桥墩已无用武之地
为了降低桥梁高度同时保证桥墩柔性
则需要为墩柱进行“瘦身”
▼浙江省温州瓯越大桥，主跨采用扁平的薄壁墩。摄影师@倪前辉


或是采用全新的桥墩形态
▼浙江省千岛湖大桥，是一座V型桥墩的斜腿刚构桥。摄影师@姚朝辉