向中國所有橋梁工作者致敬

鮮明的海拔差異躍然紙上

從西部高聳的高原山地

到東部廣袤的丘陵平原

科學(xué)家們將其劃分為“三級(jí)階梯”

▼中國地形的三級(jí)階梯，制圖@張靖/星球研究所

順勢逐級(jí)而下

在上游“劈開”山體

形成崖壁陡峭的嶂谷

▼馬嶺河峽谷，攝影師@笑飛雪

形成更為寬闊的峽谷

▼瀾滄江大峽谷，攝影師@李珩

河流在平原上肆意沖刷

寬廣的河道將陸地徹底分隔

▼杭州三江口，從左至右依次是浦陽江、富春江和錢塘江，攝影師@潘勁草（請(qǐng)橫屏食用）

群島破碎、海灣廣闊

▼浙江舟山衢山島，攝影師@王會(huì)超

阻擋著人們的交通、交流

甚至出路

▼被高山圍困的村莊，攝影師@李一鳴

才能跨越這一切？

I 架梁為橋

當(dāng)先民創(chuàng)造獨(dú)木橋時(shí)

最早的橋便出現(xiàn)了

兩墩架一梁

成為了人類橋梁史上最簡潔、最經(jīng)典的造型

是為“梁橋”

▼敲黑板：梁橋和跨度，制圖@張靖/星球研究所

梁橋在我國粵閩地區(qū)盛極一時(shí)

這里盛產(chǎn)堅(jiān)硬的花崗巖

是打造石梁橋的絕佳材料

▼福建泉州洛陽橋，我國現(xiàn)存最早的跨海石梁橋，建于北宋；其用養(yǎng)殖牡蠣固定基座的方法可稱創(chuàng)舉，攝影師@霧雨川

嶄新的橋梁時(shí)代來臨

1874年的美國

世界第一座以鋼為主體的橋梁落成

而中國首座具有近代水平的鋼橋問世

則是10多年以后的事兒了

然而對(duì)于當(dāng)時(shí)的中國而言

鋼橋是如此先進(jìn)、如此昂貴

基本只能用于鐵路建設(shè)

設(shè)計(jì)、建造、資金也只能依靠西方國家

直到1937年

杭州錢塘江大橋落成

我國才有了自行設(shè)計(jì)建造的第一座公鐵兩用橋

只是大橋通車后不到3個(gè)月

日本便攻陷上海

為了阻止敵軍經(jīng)此渡江

設(shè)計(jì)大橋的茅以升先生

不得不親手將其炸毀

大橋從此沉入江中

直到16年后才重新與世人見面

▼于1953年恢復(fù)通車的錢塘江大橋，攝影師@朱露翔

相鄰兩墩上各架一橫梁

稱為簡支梁橋

而若要進(jìn)一步提高跨度

這種橋必將面臨一場進(jìn)化

于是連續(xù)梁橋誕生了

這是一種“多墩架一梁”的橋

由于梁體連續(xù)不間斷

前后的彎曲可以互相約束

想被“折斷”就沒有這么容易了

▼制圖@張靖/星球研究所

武漢、重慶白沙沱和南京長江大橋

均以連續(xù)梁結(jié)構(gòu)建設(shè)

其中的南京長江大橋

最大單跨達(dá)160米

由我國完全獨(dú)立設(shè)計(jì)建造

正所謂“一橋飛架南北，天塹變通途”

▼1968年，南京長江大橋落成，是長江上第一座由我國自行設(shè)計(jì)建造的橋梁，攝影師@艾小龍

另一種新技術(shù)也在我國逐漸普及

它的原理十分巧妙

在混凝土中置入預(yù)先被拉伸的鋼筋

鋼筋如同被拉開的彈簧

自帶強(qiáng)烈的“收縮欲望”

若利用這種“內(nèi)力”去平衡外力

梁體便能承受比原先更大的荷載

從而支持更大的跨度

這就是預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)

▼制圖@張靖/星球研究所

鋼筋混凝土顯然要便宜多了

于是在預(yù)應(yīng)力技術(shù)的加持下

大量公路橋梁如雨后春筍

紛紛登上歷史舞臺(tái) 

▼鋼筋混凝土橋梁在公路中十分常見，下圖為連霍高速寶雞-天水段，攝影師@石耀臣

梁橋的應(yīng)用依然十分廣泛

甚至已形成標(biāo)準(zhǔn)組件

可以工廠制造、現(xiàn)場組裝

即便其單跨跨度有限

但前后彼此相連

亦可如同逶迤蜿蜒的巨龍

橫貫江河

▼橫跨青海沱沱河的兩款梁橋，遠(yuǎn)處是青藏鐵路長江源特大橋，由42跨組成，每跨32米；近處的是沱沱河公路橋。攝影師@姜曦

▼山東青島海灣大橋的一部分，中國首座“海上立交”，連續(xù)梁結(jié)構(gòu)。攝影師@添小天

▼金麗溫高速，以橋代路的總里程超過70千米。攝影師@陳益科

但是，不要“以貌取橋”哦

有一種極為低調(diào)的橋

從外表上看

會(huì)被絕大多數(shù)人認(rèn)為是梁橋

但實(shí)際上卻具有截然不同的力學(xué)特征

需要更復(fù)雜的設(shè)計(jì)和計(jì)算

這就是“剛構(gòu)橋”

（沒聽過就對(duì)了，不然怎么叫低調(diào)）

▼敲黑板：剛構(gòu)橋墩梁一體，無縫銜接。制圖@張靖/星球研究所

它們終于可以“同甘共苦”

共同抵抗梁體的彎曲

▼制圖@張靖/星球研究所

在橋墩的協(xié)助下

橫梁變得更加“堅(jiān)強(qiáng)”

可以承受更大的跨度

或是選擇更輕薄的橋面

▼身形苗條的臘八斤溝特大橋在溝谷中穿行而過，其最高墩182.5米，在貴州赫章特大橋落成前曾是“亞洲第一高墩”。攝影師@姜曦

這種90年代才在國內(nèi)推廣的新橋型

兼顧跨度需求和行車體驗(yàn)

數(shù)年間便風(fēng)靡大江南北

▼貴州省六廣河大橋，連續(xù)剛構(gòu)結(jié)構(gòu)，主跨240米。攝影師@李琦

這種橋?qū)崦浝淇s十分敏感

如果橋墩過于“倔強(qiáng)”

梁體則無法放飛自我

最終導(dǎo)致變形或彎曲

但這難不倒機(jī)智的工程師們

他們?yōu)閯倶?gòu)橋設(shè)計(jì)了更高的橋墩

讓其變得“柔軟靈活”

▼制圖@張靖/星球研究所

于是眾多高大巍峨的橋梁拔地而起

其橋墩從橋面直入谷底

通行其上仿佛騰云駕霧

▼湖北省境內(nèi)滬渝高速，連綿的剛構(gòu)橋穿越高山峽谷，直通遠(yuǎn)方的泗渡河大橋。攝影師@文林

世事福兮禍兮、是也非也

從來沒有絕對(duì)的標(biāo)準(zhǔn)

在平原大江大河之上

高聳入云的橋墩已無用武之地

為了降低橋梁高度同時(shí)保證橋墩柔性

則需要為墩柱進(jìn)行“瘦身”

▼浙江省溫州甌越大橋，主跨采用扁平的薄壁墩。攝影師@倪前輝

▼浙江省千島湖大橋，是一座V型橋墩的斜腿剛構(gòu)橋。攝影師@姚朝輝

橋墩要薄、橋梁要穩(wěn)、成本還要低

三者互相制約

讓跨度超過300米的剛構(gòu)橋屈指可數(shù)

盡管如此

2006年建成的重慶石板坡大橋復(fù)線橋

單跨已達(dá)到330米

為長江江面預(yù)留了充分的航行空間

一舉成為世界上跨度最大的連續(xù)剛構(gòu)橋

▼重慶石板坡大橋復(fù)線橋。攝影師@鬼跡（請(qǐng)橫屏食用）

就是我國第一座跨越長江的公路大橋

重慶長江大橋（石板坡長江大橋）

盡管當(dāng)年“全民建橋”的盛大場景已成往事

但新老兩橋并駕齊驅(qū)

讓人們透過近40年的歲月

還能看到些許時(shí)代變遷的痕跡

▼左側(cè)為老橋，右側(cè)為新橋。攝影師@重慶火鍋823

至此

從峽谷到平原

從江河到海峽

似乎都已被中國人跨越

但實(shí)際上還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠

面對(duì)陡峭的崖壁、湍急的水流

或是橋下交通的需要

豎直的橋墩已然無處安放

人們需要一種一跨而過的橋型

比如“拱橋”

▼一跨而過的金沙江特大橋，左側(cè)是四川，右側(cè)是云南，攝影師@柴峻峰

拱橋再熟悉不過了

被寫進(jìn)小學(xué)課本的趙州橋

建于1400余年前

縱然幾度經(jīng)歷洪澇、地震

其主體結(jié)構(gòu)卻依然完好

堪稱世界橋梁藝術(shù)的典范

▼趙州橋，跨度約37米，攝影師@石耀臣

不僅是古鎮(zhèn)園林里的標(biāo)準(zhǔn)印記

也成為詩詞歌賦中的經(jīng)典意象

▼引自杜牧《阿房宮賦》

長橋臥波，未云何龍；復(fù)道行空，不霽何虹。

時(shí)至今日

我國超過一半的公路橋梁都是拱橋

其中仍保留著最傳統(tǒng)的石拱橋

▼河南祥云湖壩上的石拱橋。攝影師@寒冰

要求兩端底座不僅要向上托起橋身

還必須提供橫向的推力

也正是這樣的推力

牢牢抵抗住“拱”的變形

從而提高了拱橋的跨越能力

▼敲黑板：拱橋的三種類型。制圖@張靖/星球研究所

也是拱橋面臨的挑戰(zhàn)

若遇上脆弱的巖石、松軟的地基

兩端支座便無法獲得如此有力的支撐

此時(shí)只能盡量減輕橋梁自重

利用更加“骨感”的外形

保持支座的穩(wěn)定

例如由我國首創(chuàng)的桁(héng)架拱

纖細(xì)的混凝土骨架讓橋身更加輕盈

最大跨度可達(dá)到330米

▼貴州省江界河大橋，為混凝土桁架拱橋跨度的世界之最。攝影師@李貴云

以其拉力代替支座的推力

是為“系桿拱”

▼制圖@張靖/星球研究所

又一種新橋型再次后來居上

工程師們將混凝土填充在鋼管中

令其獲得一層“保護(hù)殼”

因而比普通混凝土更加堅(jiān)固牢靠

同時(shí)鋼管亦可作為施工骨架

大大降低了拱橋的修建難度

于是這種“N全其美”的鋼管混凝土拱橋

一時(shí)間成了拱橋圈的寵兒

▼柳州文惠橋，廣西省第一座中承式鋼管混凝土拱橋；其實(shí)之前出現(xiàn)的晴川橋也是鋼管混凝土拱橋。攝影師@梁炳全

以填充完畢的鋼管為骨架

于外層再次包裹混凝土

則演變?yōu)橐环N“硬骨頭拱橋”

即勁性骨架混凝土拱橋

如今這種橋型跨度已突破400米

▼滬昆高鐵北盤江特大橋，位于貴州北盤江峽谷深處，跨度445米。攝影師@王璐

我國粗鋼產(chǎn)量躍居世界首位

橋梁建設(shè)逐漸走出了“舍不得用鋼”的時(shí)代

鋼拱橋也隨之崛起

創(chuàng)造了一個(gè)又一個(gè)工程奇跡

▼南京大勝關(guān)長江大橋，6條軌道可同時(shí)通過京滬高鐵、滬蓉快車和南京地鐵。攝影師@艾小龍

裝點(diǎn)著一個(gè)又一個(gè)城市的風(fēng)景

▼廣州新光大橋。攝影師@RUIZ

拱橋的單跨跨度已達(dá)到552米

甚至超過了一個(gè)躺倒的“中國尊”

▼重慶朝天門長江大橋，鋼桁架拱橋，世界拱橋跨度之最。攝影師@鬼跡

即將幫助中國人突破1000米跨度大關(guān)

IV 鋼鐵琴弦

早在30年前

上海浦東還沒有林立的高樓

市區(qū)黃浦江兩岸相隔近400米

擺渡仍是來往通行的唯一途徑

一座跨江大橋成為大勢所趨

然而在當(dāng)時(shí)的中國

還從未有橋梁達(dá)到如此跨度

即便難度可想而知

同濟(jì)大學(xué)的李國豪校長和項(xiàng)海帆教授

依然力主自行建造這座“黃浦江第一橋”

在項(xiàng)教授給市長的信中寫道

▼引自項(xiàng)海帆教授給的信件

上海是我國的東大門，黃浦江大橋應(yīng)成為上海市的標(biāo)志傳名于世。建造黃浦江大橋不但是1000萬上海人民的宿愿，也是上海橋梁工程界的夢想，在學(xué)校我們也一直以此激勵(lì)橋梁專業(yè)的學(xué)生們。

1991年

以不到原方案一半的造價(jià)

上海南浦大橋正式落成通車

開啟了我國自主建設(shè)超大跨度橋梁的先河

▼南浦大橋，上海市區(qū)的“黃浦江第一橋”，跨度423米。攝影師@一乙

佇立著兩座約50層樓高的高塔

兩塔與橋面間以180根鋼索相連

如同一根根傾斜的鋼鐵琴弦

是為“斜拉橋”

▼斜拉索示意。攝影師@王棟

原班人馬再次操刀

楊浦大橋橫空出世

其跨度超越600米

一躍成為當(dāng)時(shí)世界斜拉橋之最

和南浦大橋堪稱一時(shí)雙璧

▼楊浦大橋，跨度602米。攝影師@呂威

這樣的跨度僅僅是“小試牛刀”

根根拉索向上提拉

竭力阻止梁體向下彎曲

如同有了一個(gè)個(gè)“隱形橋墩”

極大地提高了橋梁的跨度潛力

▼敲黑板：斜拉橋的拉索可以抵抗橫梁彎曲。制圖@張靖/星球研究所

現(xiàn)代斜拉橋從誕生起

僅用了50余年時(shí)間

便完成了1000米的跨越

▼香港昂船洲大橋，原計(jì)劃是第一座突破千米跨度的斜拉橋，后被江蘇省蘇通大橋超越。圖片來源@圖蟲創(chuàng)意

還有來往的車輛行人、猛烈的橫風(fēng)

這些荷載多由拉索向索塔傳遞

因此對(duì)于斜拉橋

索塔至關(guān)重要

它必須格外穩(wěn)定、格外堅(jiān)固

▼制圖@張靖/星球研究所

索塔的配置也十分講究

有時(shí)如“一夫當(dāng)關(guān)”

▼山西省仙神河大橋，是一座獨(dú)墩矮塔斜拉橋，攝影師@鄧國暉

▼海南省世紀(jì)大橋，雙塔呈鉆石形，攝影師@劉雅彬

▼武漢二七長江大橋，是一座三塔雙索面斜拉橋，攝影師@陶進(jìn)

極盡彰顯著大橋的藝術(shù)氣質(zhì)

堪稱工程和藝術(shù)的完美融合

▼南京眼，兩座拱形門斜塔十分獨(dú)特，是我國第一座獲得阿瑟·海登獎(jiǎng)的創(chuàng)新橋梁。攝影師@何小清

與生俱來的對(duì)稱形態(tài)

讓斜拉橋更容易實(shí)現(xiàn)“自錨”

這在“無地可錨”的環(huán)境下得天獨(dú)厚

逐漸成為眾多海灣大橋的符號(hào)

▼自錨是指拉索不需額外錨碇，直接錨固在自身橫梁上；下圖為港珠澳大橋中的兩座斜拉橋。攝影師@黃昆震

即便拉索能提起橫梁

卻也因其角度傾斜

沿著橫梁方向產(chǎn)生水平的“軸力”

隨著跨度延伸，拉索勢必增加

于是這種軸力逐漸累積

直到梁體不堪重負(fù)

▼敲黑板：擠壓橫梁的軸力，制圖@張靖/星球研究所

當(dāng)拉索越來越長、越來越傾斜

巨大的自重令其彎曲下垂

再難以緊緊拉住龐大的橫梁

加之橫風(fēng)、成本等影響

斜拉橋?qū)⒅饾u達(dá)到跨度極限

可謂是“成也斜拉索，敗也斜拉索”

▼江蘇省蘇通長江大橋，跨度1088米，是我國已建成斜拉橋的跨度之最。圖片來源@VCG

只能指望最后一位選手了

V 跨度王者

在我國西南

地勢險(xiǎn)峻、水流洶涌

現(xiàn)代橋梁出現(xiàn)以前

人們只能依靠原始而簡易的方式出行

最“簡陋”時(shí)，只有一根孤獨(dú)的溜索

▼金沙江上空260米，一條運(yùn)行了近20年的溜索，位于云南省巧家縣鸚哥村，攝影師@柴峻峰

▼新疆葉爾羌河上，一座簡單的索橋，攝影師@小強(qiáng)先森

一定都想象不到

這種橋會(huì)在今天達(dá)到1650米的跨度

成為橋梁界的王者

▼西堠門大橋，浙江舟山連島工程的一部分，跨度1650米，是我國已建成跨度最大的橋。攝影師@鄔濤

高聳的橋塔、彎曲的主纜、堅(jiān)實(shí)的錨碇

組成了它最基本的承重體系

也是它最鮮明的外形特征

▼制圖@張靖/星球研究所

現(xiàn)代懸索橋擁有格外堅(jiān)韌的主纜

以位于貴州的壩陵河大橋?yàn)槔?/p>

主纜以直徑5.25毫米的高強(qiáng)鋼絲為基本材料

91根為一束

208束為一纜

雙纜并行

足以承載近萬噸的鋼梁

▼壩陵河大橋，攝影師@李貴云

橋上往來的車馬行人則顯得微不足道

于是橋面不再因外力上下波動(dòng)

柔軟難行的索橋已然成為歷史

即便橫梁跨度較小、自重較輕

橋面來往通行的載重不能被忽略時(shí)

工程師們依然可以通過加設(shè)“加勁梁”

避免橫梁上下彎曲

▼加勁梁有多種，下圖僅為其中一種的簡單示意，制圖@張靖/星球研究所

但懸索橋的吊索垂直于橋面

因而無論跨度多長

都不會(huì)產(chǎn)生軸向力擠壓橫梁

根據(jù)學(xué)者們的推算

懸索橋的跨度至少能達(dá)到5000米

實(shí)在令人咋舌

▼相較于拱橋，懸索橋的跨度增長十分明顯。攝影師@柴峻峰

都被懸索橋一一征服

不論是大江大河上

▼武漢鸚鵡洲長江大橋，三塔四跨橫貫長江。攝影師@田春雨

▼湖北泗渡河大橋，跨越恩施武陵山脈V型谷，橋面高度560米，在云南尼珠河大橋落成前，為世界第一高橋。攝影師@在遠(yuǎn)方的阿倫

▼香港青馬大橋，以1377米跨度穿越海峽，是連接香港機(jī)場和市區(qū)的主要通道。攝影師@Kenny

我們?cè)b遙領(lǐng)先于世界

卻也曾遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于他人

雖然充滿了坎坷和波折

但科學(xué)家和工程師們卻從未停下腳步

在重重困難下

他們不斷突破各種限制條件

包括跨度、載重、水深、基礎(chǔ)、橋墩、地理、地質(zhì)…

即便在一窮二白的困難年代

也能創(chuàng)造出新的技術(shù)

實(shí)現(xiàn)一次又一次的跨越

▼深圳北外環(huán)正在施工的公路橋。攝影師@黃猛

今天的中國大地上

僅公路橋梁就已超過80萬座

高鐵橋梁總長達(dá)1萬余千米

它們跨越高山大川、連通城鎮(zhèn)村莊

共同構(gòu)成了一座

960萬平方千米的“橋梁博物館”

▼梁橋、拱橋、斜拉橋、懸索橋以及剛構(gòu)結(jié)構(gòu)同框出鏡，拍攝于武漢。攝影師@陶進(jìn)（請(qǐng)橫屏食用）

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