1)工程介绍
武汉长江大桥位于武昌蛇山和汉阳龟山之间的江面上,是中国在万里长江上修建的第一座桥梁,被称为“万里长江第一桥”,在中国桥梁史上具有重要意义。于1955 年9 月1 日开工建设,1957 年10 月15 日建成通车,大桥的建设得到了苏联政府的帮助。毛主席在此写下了“一桥飞架南北,天堑变通途”这一脍炙人口的诗句,表达了对武汉长江大桥的由衷赞美。大桥为双层钢桁梁桥,上层为双向四车道的公路桥,两侧设有人行道;下层为京广铁路复线,两列火车可同时对开;桥身共有8 个桥墩,每孔跨度128m,可让万吨巨轮通行无阻;底层有电梯可直达公路桥面,站在桥上眺望四方,浩荡长江在三楚腹地与其最长支流汉水交汇,造就了武汉隔两江立三镇而互峙的伟姿,十分豪迈。大桥的通车形成完整的京广线,是中国南北交通的要津和命脉,同时也是最著名的旅游景点之一。
武汉长江大桥桥墩基础施工采用“管柱钻孔法”,开创了中国建桥史上的新工艺。正桥钢梁由平弦菱形连续梁组成,钢梁设计三联,每联三孔。钢梁制作精确,由两岸平衡悬臂向江心拼接合拢。连续梁由一组绞式固定支座和三组辊轴式支座所支撑。在最高洪水位时,桥下净高18m,可满足大型轮船的通航要求。
汉阳岸引桥长303m,有17 孔;武昌岸引桥长211m,12 孔。每孔跨度17.2m,均为钢筋混凝土门式拱桥。连接正桥与两岸引桥的桥台为8 层楼式桥头堡,第8 层在公路桥桥面两侧各设一对仿古双檐小角亭,成为桥头附近黄鹤楼与晴川阁之间的连结点。桥面上下两层。下层设铁路双轨,南北列车可同时对开。两侧有2.25m 宽小道,专供大桥养护人员行走。上层为公路桥桥面,车行道宽18m,可并行6 辆汽车,设计荷载汽—18、挂—100,其两侧人行道宽2.25m。正桥人行道外缘为铸铁雕花栏杆,图案有丹凤朝阳、孔雀开屏、雄鸡报晓、鸟语花香、菊黄蟹肥、石榴结籽、猕猴摘桃、鱼跃荷香等。
(1)建设历程
1913 年,在詹天佑的支持下,国立北京大学(现北京大学)工科德国籍教授乔治·米勒带领夏昌炽、李文骥等13 名土木专业学生,到武汉来对长江大桥桥址进行初步勘测和设计。虽此次规划未获得实行,但其选址被历史证明为是十分适宜的,与此后几次规划选址基本相同。
1929 年,国民政府成立武汉特别市政府,而刘文岛就任武汉特别市市长后,邀请华德尔来华,研商武汉长江建桥之事,可惜由于建桥耗资巨大而无下文,加之国民政府正忙于应付内部军事派系斗争,包括蒋桂战争、中原大战等内战,无暇顾及武汉长江大桥的建设。
1935 年,鉴于粤汉铁路即将全线建成通车,平汉、粤汉两路有必要在武汉连通,原铁道部曾考虑仿照1933 年建成的南京铁路轮渡,但由于武汉的长江水位涨落幅度比南京大一倍,两岸引桥工程较困难,被迫搁置铁路轮渡的方案。
1949 年9 月,中华人民共和国即将成立,63 岁的桥梁专家李文骥联合茅以升等一批桥梁专家,向中央人民政府递交了《筹建武汉纪念桥建议书》,建议建造武汉长江大桥,作为新民主主义革命成功的纪念建筑。同月21 至30 日,毛泽东在北平主持召开了第一届政治协商会议,会议通过了建造武汉长江大桥的议案。
1950 年初,中央人民政府指示铁道部着手筹备建设武汉长江大桥。1953 年4 月1 日,经过周恩来总理批示,我国原铁道部正式成立武汉大桥工程局,对武汉长江大桥进行筹备建设等工作;7 月,彭敏率原我国铁道部代表团,带着武汉长江大桥的全部设计图纸及技术资料,赴莫斯科请苏联专家帮助,对该桥建设进行技术鉴定;9 月,苏方派出了25 位桥梁专家组成的鉴定委员会,对武汉长江大桥的方案进行了反复研究、完善,后应中方要求,派遣以康坦斯丁·谢尔盖耶维奇·西林为组长的28 位桥梁专家组成的专家组前来武汉提供技术指导。
1954 年1 月,中央人民政府政务院召开第203 次政务会议,会议通过《关于修建武汉长江大桥的决议》,并采用苏联交通部鉴定意见正式批准了武汉长江大桥初步设计;2月6 日,人民日报发表社论《努力修好武汉长江大桥》,号召全国人民支援武汉长江大桥建设。
1955 年9 月1 日,武汉长江大桥作为中国国家“一五”计划重点工程动工建设。
1956 年5 月31 日,武汉长江大桥进行8 个江心墩的施工建设;10 月,武汉长江大桥完成各桥墩下沉管柱和从管柱内向降低岩盘钻孔的全部工作。
1957 年3 月16 日,武汉长江大桥完成桥墩建设工程;5 月4 日,武汉长江大桥钢梁顺利合拢,并举行了庆祝大会;7 月1 日,武汉长江大桥完成最后一根钢梁安装,并完成合龙工程;9 月25 日,武汉长江大桥工程竣工;10 月15 日,武汉长江大桥正式通车交付使用。
2002 年8 至9 月,武汉长江大桥进行了第一次维修工作。
2015 年6 月3 至9 日,武汉长江大桥进行静动载检测工作。
2016 年3 月4 至31 日,武汉长江大桥进行第二次桥面维修工程。(www.xing528.com)
2018 年3 月17 日,为迎接第七届世界军运会的到来,武汉长江大桥进行了第七次路灯照明的更换工程;6 月13 至15 日,武汉长江大桥进行铁路桥面的钢轨更换工作。2019年3 月25 日至4 月13 日,武汉长江大桥再次进行桥面维修工作;4 月20 日,武汉长江大桥桥头堡电梯进行维修工作。
(2)技术创新
①管柱钻孔法。1954 年初,武汉长江大桥经过进一步的地质勘探,发现多个桥墩施工水深超过35m,接近40m。已经是沉箱施工的极限深度。根据苏联制订的沉箱施工安全规则,水深35~40m,一个沉箱工人每天只能工作2h,在高压气室内工作仅有24min,静坐在气闸内减压要求1h,再出气闸,劳动生产定额极度低下。武汉长江大桥需要配置多套气闸和数十个沉箱工班。空气压缩机、医疗气闸、高压水泵等数量也很惊人,工期大受限制。同时桥址7 号墩处又发现断层,碳质页岩加燧石,软硬相同,断层挤压破碎,允许承载力仅为0.9 MPa,沉箱尺寸加大,下沉更深。碳质页岩还可能伴有有害气体,造成沉箱工人中毒,沉箱施工方法面临极大的困难。
正当编制基础沉箱法技术十分为难之际,苏联西林同志被邀请来中国担任武汉长江大桥建设专家组组长,他提出一个大胆的创意,摒弃气压沉箱法,采用钻孔深桩基础。利用苏联煤矿竖井施工的缆绳式冲击钻机,悬吊十字形钻头一起一落,钢丝绳的扭动,使得绳的末端在钻头顶部一个圆窟窿中,不断地向一个地方旋转微小的角度,在坚硬的岩石中砸出一个圆孔来。各种岩石的抗撞击能力较抗静压的能力弱10 倍。岩石破碎以后,用泥浆将钻渣悬浮起来,隔一段时间用取渣筒清孔。设备相对于旋转式钻机简单,动力不大。将这一施工方法移植到桥梁基础中,在深水急流中下沉并稳住一个直径较大的钢筋混凝土管柱圆筒,插到岩面。钻头以及缆绳在圆筒中起落,筒内形成泥浆,钻渣浮起溢出。将岩石冲砸成一个圆孔,清除残渣,下放钢筋笼,灌注水下混凝土,将管柱与岩盘紧密结合在一起,当时被命名为——管柱钻孔法。
大桥施工工人围绕这一方法的各个步骤,在汉阳桥头工地、凤凰山麓、江中实验墩(架梁的临时支墩)完成了一系列的试制与实验,克服了众多困难,如管柱在震动下沉辅以高压射水时如何保持管柱竖直、岩面倾斜怎样防止泥沙在管柱底面涌入、怎样清除钻孔底部残渣使得水下混凝土与岩层紧密结合等。试制155m 管柱、震动打桩机、缆绳冲击钻机、十字形钻头等,均经过多次的失败,在后来的不断改进中取得成功。
根据苏联专家的建议,我国建桥工人在中华大地上用自己的人力、物力与智力,通过试验摸索,全面完成了这一世界上最新的深水筑墩“管桩钻孔法”,这是我国桥梁界对世界桥梁建设的一大贡献,是桥梁史上光辉的一页。
②钢梁悬臂架设。钢梁工厂制造精度提高,工地拼装不需扩孔,同类型杆件具有互换性,使钢桁梁悬臂架设才有可能。又因为桥为三孔连续梁,因悬臂拼装产生的安装应力。在安装过程中,适当调整支点标高,又使杆件安装应力减少。除第一孔没有临时墩,主要目的是检验管柱钻孔法的承载能力,其余八孔均为128m 全悬臂安装,两岸钢梁向河心伸出,6 号墩会合,形成“一桥飞架南北”的壮观景象。武汉地区长江水位涨落频繁,幅度大,航运繁忙,又多雾天,对浮运架设极为不利,悬臂架设可以不受水位、气候、航运的干扰,确保架梁工期按计划进行。
主桁杆件连同节点板、拼接板及联结系小件尽量在预拼场组装整根起吊件,减少拼装吊机起吊次数,部分铆钉预先在平地铆合,提高拼铆质量。
制造了2 台能在钢梁上走行的拼梁吊机,吊距20m,吊重35t,并研制了一整套钢梁在墩顶面顶落,纵横移设备。悬臂端尽快组成三角形稳定构架,及时安装上下平联及断面联结系,铆合紧紧跟上,武汉长江大桥全悬臂安装保证了良好的平立面线形、拱度,吻合设计要求,至今未变。
武汉长江大桥钢梁悬臂架设是我国首次建立的一整套架设工艺与安全质量要求,具有普遍的指导意义。悬臂架设此后成为我国大跨度钢梁架设最主要的施工方法,为我国现代化桥梁事业奠定了初步基础,由此可见修建这座桥的连续性和仁人志士们坚韧不拔的精神值得我们学习。
2)一座桥绽放一个民族的欢笑:桥梁专家梅旸春的故事
梅旸春,1900 年生于江西南昌青云谱区朱姑桥梅村,家境贫寒,后由堂兄资助,与堂兄长子、只比他小4 岁的梅汝嗷一同进了学堂。1916 年,16 岁梅旸春考取当时的北京清华学校留美班,而那年北京清华学校只在江西招录3 名学生。1923 年,他于清华大学毕业后公派赴美深造,进入美国普渡大学机械系学习,获硕士学位。
梅旸春虽毕业于机械系,但其志愿却在桥梁事业,遂于1925 年到美国费城桥梁公司工作,因工作勤奋、成绩突出竟被同事们误认为日本人。他十分气愤,声言:“我不是日本人,我是中国人!”他深以此为耻,也为自己的祖国感到悲哀,便立下了誓言:“努力干出一番业绩,树立中国的光辉形象!”他放弃了美国优沃的工作条件和生活待遇,回到了祖国,从此在各地修建桥梁,成为卓越的桥梁专家。他受茅以升先生之聘,担任了钱塘江公铁两用大桥的设计工作,为减轻质量、节约资金,在国内首次采用了铬铜合金钢。钱塘江大桥即将建成时,他即投入建设武汉长江大桥的策划、筹备工作之中,1937 年1 月,他前往武汉,任汉口市政府工务科科长,主持了武汉长江大桥的前期设计工作。
中华人民共和国一成立,梅旸春即与茅以升等专家联名向中央上报《筹建武汉纪念桥建议书》,建议修建武汉长江大桥,以作为“新民主主义革命成功的纪念建筑”,这一建议恰与中央的宏伟计划相吻合。铁道部成立了桥梁委员会,着手建桥的准备工作。时任铁道部设计局副局长的梅旸春率队在武汉三镇进行大规模的钻探和调查工作。同时,他倡议、设计并领导建设了临时火车轮渡工程,以解决建桥前京汉、粤汉两铁路线的联系及今后大桥建设上马后的物资运输问题。1950 年,勘测任务完成。铁道部在北京成立了武汉长江大桥设计组,他又往来于京汉两地,对设计给予具体指导,并亲自绘制了桥下净空33m 5 孔拱桁伸臂梁方案。只是因为当时财力、物力和技术条件的限制,采用了由苏联供应低碳钢料的桥下净空28m 的孔28m 平弦双层钢桁架桥方案。
武汉长江大桥开工后,梅旸春任武汉大桥工程局的副总工师。据当年的同事回忆,他经常出入施工现场,解决遇到的各种困难,虽屡遇险情,仍不动摇,为大桥的建成立下了巨大的功劳。
他对技术的钻研,对工作的专注和坚定,勤劳、尽责、细致是对“工匠精神”的最好诠释。他的英名将永远镌刻在中国桥梁建设的史册中,他那“努力干出一番业绩,树立中国的光辉形象”的誓言将成为中国一代又一代桥梁建设者的志向。继承和弘扬“工匠精神”,勇攀质量高峰,追求卓越,崇尚质量成为我们建筑行业青年学子的价值导向。
免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。