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年过三十的南浦大桥,为何能爆红“出圈”?

时间:2022-07-07 06:53:25 来源:科普之家 作者:科普中国 栏目:头条 阅读:23

日前,一则南浦大桥的视频在网上爆火。

网友们纷纷感叹:灵额!不愧是魔都!

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图源:021视频

虽然仔细观察可以发现,这是通过特效处理的。但这丝毫不影响,大家对南浦大桥的情感。

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图源:TikTok

作为上海市区第一座跨越黄浦江的大桥,南浦大桥已经有30年的历史。她就像黄浦江上的竖琴,弹奏着城市之曲,讲述着上海城市发展的故事。

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南浦大桥通车之日的盛况

图源:新民晚报

01

架起浦东“开放通途”

从清朝末期的开埠,到上世纪初大量工厂云集于黄浦江两岸,再到世界级大都市,上海的发展与港口的天然优势有着密切关系。

然而,人口的聚集一方面推动着上海经济的发展,一方面也使得中心城区十分拥挤。传统工业的转移也要求着上海不得不寻找新的经济增长点。

于是,党中央决定开发浦东,并在浦东规划中,设置了5个综合区。

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资料来源:《浦东新区的规划与建设》

要加强东西之间的联系和合作,现代化的交通网络必不可少。在浦东规划中,内环线、外环线、地铁、隧道、桥梁等现代化交通设施,要求做到标准统一、东西联网。南浦大桥正是在这样的背景下开始建设的。

1988年初,原上海市建委召开了会议,决定自主建设南浦大桥。1988年12月25日,南浦大桥动工建设。之所以称“南浦”,是因为它连接了南市区和浦东,而南市区已于2000年并入黄浦区。

02

悬索桥?斜拉桥?如何选择

在黄浦江上建大桥,第一个挑战就是桥的跨度(桥墩中心线的距离)。因为黄浦江航运繁忙,如果在江中设立桥墩,会影响通航,所以大桥需要“一跨过江”。

黄浦江位于市区段内,窄的地方也有约400米宽。当时国内尚没有桥梁能达到如此跨度,能做大跨度方案的桥型也只有两种,分别是悬索桥和斜拉桥。该选哪一种呢?

在现代大桥中,悬索桥是跨度记录的保持者。高耸的桥塔、弯曲的主缆、坚实的锚碇组成了它最基本的承重体系,也是它最鲜明的外形特征。

悬索桥的吊索垂直于桥面,因而无论跨度多长,都不会产生轴向力挤压主梁。锚碇是悬索桥的主要承重结构,抵抗来自主缆的拉力,并将其传递给地基基础。根据学者们的推算,悬索桥的跨度至少能达到5000米。

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悬索桥示意图

但是建造悬索桥需要有牢固的锚碇地基,黄浦江两岸地质松软,如果选择悬索桥,不仅基础工程量很大,而且造价也十分昂贵。

斜拉桥是一种将主梁用许多倾斜的拉索直接拉在桥塔上的桥梁,由承压的塔、受拉的索和承压弯的梁体组合。在架空的情况下,梁体受桥面自重和载重(行人、车辆)的影响,会产生弯曲甚至断裂。斜拉索可以提供强大的拉力吊住主梁,再将拉力传递到桥塔上,转化成向下的压力。

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斜拉桥示意图

斜拉桥有一个很重要的特点就是“自锚”,自锚是指拉索不需要额外的锚碇,可以直接锚固在自身主梁上。这一特点使得斜拉桥非常适合上海松软的地质条件。此外,斜拉桥刚度高,抗风、抗震性能好,造价低,造型挺拔美观。考虑众多因素后,工程师们最终决定采用斜拉桥的方案。

南浦大桥采用叠合梁斜拉桥结构,主跨423米,六车道桥面,宽30.35米,桥塔高155米;桥塔呈折线H型、空心柱,在塔的上段留有足够的空间用来固定钢索;桥塔两侧各以钢斜拉索连接主梁,分布的斜拉索面构成了虚实相间的扇形索面。

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图片丨图虫创意

南浦大桥还有一个引人注目的设计——螺旋形引桥。为什么要设计成这样呢?是为了美观吗?其实,主要是因为大桥浦西岸是居民密集区,为了减少桥的占地面积和拆迁费用,才将引桥设计成螺旋型。

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图片丨图虫创意

03

化险为夷,开创先河

南浦大桥所采用的叠合梁斜拉桥结构,其实当时世界上已有先例,那就是加拿大的安娜西斯桥。因此,在方案评选时,工程师们多有借鉴安娜西斯桥。

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加拿大 Annacis Bridge,建于1986年

图源:structurae.net

考虑到安娜西斯桥才建好没两年,工程师们决定前往加拿大进行实地考察,结果发现大桥存在裂缝。总工程师林元培在考察回来后,马上进行了理论计算,计算结果也表明会有裂缝发生。

“既然我算得出来,说明它是有规律的,不是工人操作中马马虎虎弄出来的。有裂缝,雨水就要渗透下去,下面是钢钉和钢梁连接,如果时间长了,钢钉锈了,桥就跨掉了啊!”

林元培经过反复研究,认为安娜西斯桥的裂缝是由于设计和施工不当所导致的。他将裂缝分成四类,决定更改设计,一一化解。最终,工程师们在对3000多张图纸逐一进行修改之后,让南浦大桥在黄浦江上立了起来。

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大桥建设者们开会讨论建设方案

图源:红色之声

南浦大桥开创了我国现代大跨度桥梁自主建设的先河,并为后续杨浦大桥、徐浦大桥的建设打下了基础。其中,于1993年10月通车的杨浦大桥跨度达到602米,更是成为当时世界第一跨径的斜拉桥。

南浦大桥连接的不仅是浦江两岸的交通,更连接起两岸的经济、民生,为浦东的开发作出了重要贡献。

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南浦大桥刚建成时,浦东段一派田园风光

图源:新民晚报

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作者:翡翠黄瓜

编辑:小叮当

科学审核: 同济大学土木工程学院桥梁工程系研究员 朱乐东;上海浦东建筑设计研究院有限公司工程师 马晓刚。

来源:上海科技馆

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