重庆万州长江二桥采用了目前世界上跨度最大的桥梁结构

10月28日上午10时8分，重庆市万州区一辆公交车与一辆小轿车在万州长江二桥上相撞后，公交车坠入江中。至今已经打捞起13名遇难者遗体，尚有2名人员失联，生还可能性几乎为零。

重庆万州长江二桥

事故所在地的重庆万州长江二桥位于万州主城区下游聚鱼沱河段，北接枇杷坪街道办事处的康家坡，南连江南新区的南山寺，是一座特大型子母塔悬索桥型。全桥长1148.86米，桥宽20.5米，于2000年开工，2003年6月建成通车。

万州长江二桥采用了目前世界上跨度最大的桥梁结构——悬索桥进行建造。这正好是我一个月前开始关注和学习的一种桥梁结构，源于我在今年国庆假期和家人一起自驾去扬州途径润扬大桥时突然留意到这种与众不同的桥梁结构，并引起了强烈的好奇心。

江苏省的润扬大桥让我初识了“悬索桥”

江苏润扬大桥南汊大桥

今年10月4日，当我驾车行驶在横贯于长江之上无比雄伟壮观的润扬大桥时，心里不禁连连感叹，其跨度远非我所见过的其他桥梁可以比拟。更让我心生好奇之处在于，自小爱好物理学的我，看着眼前的一个个垂直的钢索时，下意识地在脑海中分解起桥梁的受力情况。与其他桥梁结构相比，悬索桥应该是一种不稳定结构，单点的受力将引起最上方弧形悬索弧度的变化，从而造成整个桥面变成波浪形——这是物理学常识带来的正确直觉画面。竟然这样的结构还能支撑起如此大的单孔跨度！带着这些好奇，一回到上海家中，我遍忍不住开始在网络上学习起关于悬索桥的方方面面来。

我的直觉担心不无道理，历史为此付出了惨痛代价

大家都见过甚至走过峡谷、小溪或者公园里面的仅供步行的索桥，人走上去，摇摆得非常厉害，胆子小的人还不太敢走。1940年7月1日建成通车的美国塔科马海峡大桥，仅仅4个月后，在风中摇摇晃晃变成了麻花，最后坍塌坠入海中。

这座桥在当时是美国第三大悬索桥，一度被称为“工程界的珍珠港”。设计师是业界精英，曾先后参与各著名大桥的建造。建筑工人也兢兢业业，绝不存在偷工减料违规造假。

桥上最后一个人是一名叫做里奥纳德·科茨沃斯的记者。1940年11月7日上午，他正驾车经过塔科马海峡大桥，他车后座上还有一只宠物狗，只有三条腿的黑色卡宾犬Tubby。毫无预兆下，大桥路面的一侧突然被风掀了起来，这引起了桥身侧向激烈的扭动。科茨沃斯被迫将车停在距离东塔137米的地方，跌跌撞撞地爬下汽车，大桥开始像麻花一样来回扭动，他的耳边充斥着混凝土撕裂的声音。大部分时候科茨沃斯只能靠着手和膝盖爬行，可来回波荡的路面让逃生变得异常艰难。当他拼尽全力到达安全地带后，回头目睹了一生难忘的景象——承受着大桥重量的吊索接连断裂，失去了拉力的桥面就像一条发怒的蟒蛇在空中奋力挣扎。极其幸运的是，大桥垮塌并没有造成任何人员伤亡，仅仅一只狗——尽管科茨沃斯与朋友多次尝试营救，车里的卡宾犬仍然成为了事故唯一的牺牲者。

塔科马海峡大桥的坍塌在事后被分析认为是风振问题所致。那个年代的人们对悬索桥的空气动力学特性知之甚少，因此这场灾难在当时来说基本上是无法预测的。而正是它的坍塌引发了全世界科学家对风振问题的研究，促成桥梁风工程等各种新学科的建立。如今人们在建造大型桥梁时，可以通过修改结构断面形状或安装空气稳定装置，来改善绕过断面的气流，也可以通过安装阻尼器等方式减小桥梁的振动，使桥梁更加地安全耐用。对桥梁风振问题的研究，使人类近几十年来得以不断突破桥梁的跨度记录。

悬索桥的理论跨径可超8000米，在各类结构中跨越能力最大

悬索桥的构造方式是19世纪初被发明的，适用范围以大跨度及特大跨度公路桥为主，当今大跨度桥梁全采用此结构——除苏通大桥、香港昂船洲大桥这两座斜拉桥以外，其它的跨径超过1000米以上的都是悬索桥。如用自重轻、强度很大的碳纤维作主缆理论上其极限跨径可超过8000米，这真是太不可思议了！悬索桥可以充分利用材料的强度，并具有用料省、自重轻的特点，因此悬索桥在各种体系桥梁中的跨越能力最大。1998年建成的日本明石海峡桥的跨径为1991米，是目前世界上跨径最大的桥梁。2005年竣工的江苏润扬长江公路大桥南汊大桥（润扬大桥的北段北汊大桥为斜拉桥），主跨为1490m，为世界第三的大跨径悬索桥。

悬索桥不宜作为重型铁路桥梁

相对于其它桥梁结构，悬索桥可以使用比较少的物质来跨越比较长的距离，在建造时也无需建立暂时的桥墩，因此可以在比较深的或比较急的水流上建造。因为这些无与伦比的优点，现在的大跨度桥梁几乎都选择了悬索桥结构。也因为这样的结构，它的缺点同样明显。悬索桥的坚固性不强，在大风情况下交通必须暂时被中断；悬索桥不宜作为重型铁路桥梁；悬索桥的塔架对地面施加非常大的力，因此假如地面本身比较软的话，塔架的地基必须非常大和相当昂贵；悬索桥的悬索锈蚀后不容易更换……

美国旧金山金门大桥，世界上最著名的悬索桥

美国旧金山金门大桥

金门大桥于1933年动工，1937年5月竣工，用了4年时间和10万多吨钢材，耗资达3550万美元。整个大桥造型宏伟壮观，朱红色的桥身，横卧于碧海白浪之上，华灯初放，如巨龙凌空，使旧金山市的夜空景色更加壮丽。在淘金热的时候，这座桥如同是通往金矿的一扇大门，因此被命名为“金门大桥”。 金门大桥的两个桥墩在1964年之前拥有世界上悬索桥中最长的跨度。由于这座大桥新颖的结构和超凡脱俗的外观，它被国际桥梁工程界广泛认为是“美的典范”。

金门大桥被视为旧金山的象征。然而，导致这座大桥闻名遐迩的另一个原因则是它“自杀之地”的称号。自大桥建成以来，共有1300多人从桥上一跃而下，诀别于世。在2005年之前的5年，平均每两个星期就有一个人从大桥上跳下投海。从67米高的桥面上跳下4秒后，自杀者会以每小时120公里的速度冲落海面。

在我心中，桥梁是最美丽的建筑

我对建筑之美的认知，大概是从小学课本中的赵州桥开始的。后来在初中时因为学习了《北京立交桥》这篇介绍很多北京城内立交桥的语文课文之后，开始迷恋四通八达互不干扰的城市公路立交桥，曾有相当长一段时间，每当数学课时，我都和同桌一同偷偷地绘制立交桥，硬是把老家市区所有繁忙的路口都凭空设计出了各式各样的立交桥。因为老家当时除了高速公路入口处外还没有城市的立交桥，我就跑去了成都去拍摄各处的立交桥。这位和我一起画立交桥的同桌，因此成为了我最要好的哥们，至今以兄弟互称。他现在已是社科院的博士，工业研究院的研究员。每每我们相聚，总爱谈论起曾经一起设计立交桥的青葱岁月，亦爱对当今城市和经济的话题各抒己见，畅所欲言。

在这次对悬索桥的学习了解之后，正如美国金门大桥被认为是“美的典范”，在我心中，桥梁恰是建筑中的“美的典范”。偶尔亦会涌出一丝丝冲动——走遍世界各地，去亲自感受每一座伟大桥梁的神奇魅力……

（2018年11月3日）