——专访中国工程院院士、上海市政工程设计研究院原总工程师林元培
林元培的名字和黄浦江上的座座大桥紧密相连。当人们欣赏飞架浦江两岸的南浦、杨浦、徐浦、卢浦等大桥时,自然地就会想起他。9月,在重庆市召开的国际桥梁与隧道工程技术高峰论坛暨茅以升先生诞辰115周年纪念大会期间,记者有幸采访到了中国工程院院士、上海市政工程设计研究院原总工程师林元培院士。
身处重庆,又听得记者问起南浦大桥,林院士不由得感慨到:其实重庆市对自己也有着非比寻常的意义。原因在于:在距离会场不远的嘉陵江上伫立着的重庆嘉陵江石门大桥,对于当年的南浦大桥而言,有着决定性意义,“重庆石门大桥建成了,也就意味着在黄埔江上建桥将成为可能。”在黄埔江上建桥,其实是几代桥梁工程师的梦想,这其中的煎熬与等待,听来也是让人感慨无限。
林院士回忆起当年南浦大桥的建设过程,他仍历历在目……
南浦大桥——几代工程师的梦想
南浦大桥,倾注了林院士的太多的心血与深厚的感情,但是每每谈起南浦大桥,他总是说,并不是自己的水平比前一辈水平高,而是他的机遇好。在黄浦江上建桥,是上海几代工程师们的梦想。这种迫切的愿望,早在林培元上世纪60年代进入上海市政工程设计院时就感受到了。“当年的老一辈工程师们,大多数是放弃了美国做工程师的机会,怀着对祖国的热爱回国的。然而,由于受当时条件的限制,他们当回国时,没有机会,建造大规模的桥梁,大家都希望有一天在黄埔江上造大桥。
黄浦江是长江下游的支流,黄浦江在穿越市区的60km江段,是上海港客货码头所在地,是上海繁华的重要条件之一。这个拥有上千万人口的东方第一大都市,有着同巴黎塞纳河、伦敦泰晤士河一样闻名于世的黄浦江,在20世纪80年代以前的漫长岁月中,城区段上却没有一座桥!上海,做了近百年的大桥梦。
在此之前,浦东还是农村,上海市政府也没有在此建桥的规划。看着浦西的繁荣与拥挤,浦东的空旷与荒凉,上海市政工程设计院的桥梁工程师们一直想着要在黄浦江上建桥,以沟通两岸。这些老一辈工程师的渴望和期待,一直深深感染着当年还是个年轻人的林元培。“我也特别希望有朝一日能在黄浦江上建桥,这是我们一代代桥梁工程师的梦想和夙愿。”
林元培和老一辈工程师们一样,在并不知道“何日君会来”的情况下,从未放弃在黄浦江上建桥的技术方面的探索,用林院士的话说:“虽然我们不知道政策形势如何,但是探索的脚步不能停止!即使我研究了一辈子,没有等到机会,也可以留给后来的晚辈,这种研究和探索也是有意义的。机遇不知道什么时候有,但是我们的努力和准备、研究是不能停止的。”
大家明白在机遇未来临以前尽可能做好技术准备,首先将将来黄浦江上建大桥可能产生的困难和风险分解为若干专题,林元培利用设计院日常工作中的相关工程,将黄浦江上可能出现的问题分解到几座不同的的工程中去。“南浦大桥之前,我就开始将在大桥上可能出现的问题都做了准备,通过一座座桥做实验来解决问题。把所有问题分配到小桥上去解决了,检验我的想法是否正确。”当时提出了六个问题,两个问题在一座桥上检验,另外两个问题在其他桥上解决。”
对于工程师而言,什么是真的?做出来才是真的!要有实践经验,工程师的成功,就是所有的一切都要在实践中检验。我把可能发生的问题、需要解决的问题都做了准备。”
这其中,第一个工程便是黄浦江支流上的柳港大桥,1977年的上海柳港大桥为跨径200m的混凝土斜拉桥,在我国桥梁史上有重大的意义。这是国内第一座200m跨度的斜拉桥,技术难度很大。松江柳港大桥成功地探索了双塔双索面的桥型;柳港大桥是一座实验桥。这个实验桥检验了设计。设计包括两方面,一是理论研究;二是施工工艺。林元培之前一直是做理论研究工作的,而柳港大桥标志着林元培完成了从理论到实践的转变。
1984年,林元培出任设计院的总工。这时的他也没想到什么时候能有机会做黄浦江上的桥,但是心里却一刻都没有放下这个心愿。“柳港大桥虽然成功了,但是还不够!”为林元培在黄浦江上大建飞虹做技术准备的还有上海恒丰北路桥。这座桥跨径并不大,只有70多米,自行车都可以穿行而过,是一座独塔单索面双跨斜拉桥,但是这座桥林元培也花了很大的心思,因为,他要通过这座桥解决将来南浦大桥的基础问题,目的是探索将来大桥上建什么基础。南浦大桥的沉降会影响通航的。
恒丰北路桥桥下铁路净空为6.2m,而上海为天然的冲击平原,如何防止基础沉降引起上部结构沉降,进而影响桥下火车的通行,是该桥需要解决的一大难题。林元培经研究后决定,将钢管桩打入地下81m的地下持力层。该桥建成后的多年运营表明,这一方法是成功的,这就为他日后设计南浦大桥的基础提供了宝贵的技术经验。这一解决方案在后来的多座大桥设计中被广泛应用。至此,跨越浦江上斜拉桥方案需要解决的上下部结构的关键问题,已积累了相当的技术与经验。
当然,最为重要的还是1989年的重庆嘉陵江石门大桥。重庆嘉陵江石门大桥,为独塔单索面双跨斜拉桥,跨径为230m,若变成双塔三跨的斜拉桥,主跨可达到460m。因此可以说重庆嘉陵江石门大桥的建成,意味着中国以具备修建460m斜拉桥的能力。“石门大桥做成了,南浦大桥就做成了”。作为总工,林元培集中兵力,势在必得,把石门大桥作为南浦大桥的最后一搏。
当嘉陵江石门大桥合龙那一天,他从上海飞抵重庆。林元培知道,此时此刻离梦想越来越近了。“石门大桥建成后,我站在桥上,真的是激动不已,当时身边的同事问我,石门大桥建成了怎么会让你这么激动?我说,因为石门大桥建成,就意味着我们可以在黄埔江上建桥了!”林元培当时激动得眼前都是白的了,但是头脑还是清楚的。
在经历了十年改革开放后,上海将修建跨越黄浦江大桥提到了议事日程。“1989年石门大桥合龙了,1989年政府提出了开放浦东。老一辈等了几十年,等不到,我一当工程师就等到了,机遇很重要,但是这是凝聚了几代人的期望,一定要做好做成功!”
当得知上海要造南浦大桥,由林元培担任总工程师的时候,设计院一些退休的前辈都找到林元培,说他遇上了好时机,在鼓励他的同时,还表示了对他由衷的羡慕。“他们说我是遇到了好时机,我也感到很幸福,准备工作做了那么多,浦东要是不开发,我就只能交给我的下一代做了。”
谈起南浦大桥,林院士总是强调自己机遇好,运气好,但是,有句话说“机遇也是留给有准备的人”,林元培在为南浦大桥如此有心的准备,是对这句话最好的注解与诠释!
创新与安全——工程师最大的“纠结”
因为建造成功的石门大桥的桥梁使用了混凝土结构,林元培对此有把握,所以,在南浦大桥的前期论证阶段,林元培主张采用混凝土结构。然而,当时的安娜西斯桥采用的是叠合梁结构,一些参与讨论的专家觉得后一种方案速度比较快,所以一致表决用叠合梁结构。
林院士对此也表现出了无奈:“我们在嘉陵江上做石门大桥是混凝土的,我做过的最有把握,学来的东西总是不如自己做过的,要害的部分人家是不会轻易给我们的。”最终,叠合梁的方案还是占了上风。南浦大桥已经动工一年多,桥桩已经打下去,但是却出现了问题。
谈到这个问题,时隔多年,林院士仍然很是激动:“当时,我们图纸也差不多了,按照叠合梁结构的桩也打下去了,加拿大学习的工程师却赶回来告诉我们安娜西斯桥桥面出现了裂缝!”
此时的南浦大桥已经动工一年多,“这真是很要命的事情”。林元培春节没过完,立即就飞到加拿大,来到安娜西斯桥上,把那些裂缝挨个拍了照片。林元培实地考察之后发现,这座桥的桥面上已经出现了百余道结构性裂缝。桥面是混凝土,下面是钢,里面有22毫米的销钉,缝隙虽小,但是长时间雨水、雪水的渗透下,销钉就会锈蚀,桥的寿命就会减少。虽然当初林元培没能左右大桥的方案,但到了这个时候,出了任何问题都要他来承担责任的。林元培飞到加拿大去找温哥华的设计师,了解是什么原因。但是设计者在伦敦。他只好又火速飞回上海,分析问题出在哪里。那些天他几乎没睡过完整的觉,他仔细推敲加拿大的方案,总结出了四个问题:一个是施工工艺有问题,第二是横向没有预应力,第三是应力集中问题,第四是桥中间部分,纵向没有预应力。
林元培通过修改图纸将设计理念其应用到了南浦大桥的设计当中。林元培和他的同事们就这四个问题采取措施来修改图纸,但问题是,改了以后这四个问题能不能规避呢?为此,林元培认真研究后提出了4种解决桥梁裂缝难题的方法,林元培先在计算机上模拟,计算机显示按照加拿大的方案设计果然会有裂缝。林元培连夜召开会议,决定修改桥梁图纸。现在的首要问题是马上修改图纸,但前方工地还在施工,天天需要图纸,耽搁一天就是几十万元的开支。林元培带着一百多名工程师开夜班,争分夺秒,一共修改出了一千多张图纸。
“寄托了几代工程师梦想、上海市民殷切期盼的南浦大桥要是修成这样有裂缝的桥,怎么了得?一定一定要做好,千万不能出问题!”林元培在心里告诉自己。“这个工程是我负责的。要改就是我改,不改的话,将来出毛病我承担责任。”这种心系工程安全的如履薄冰的责任感,应该为每一位工程师所共有。
把他们的问题进行解决,通过计算,我用计算机计算,他们没有涉及到的数据我要改一千多张图纸的,短时间内改不出来,而百姓对这个桥给予了极大的期望,上面也给了很大压力,我只能是我有百分之八十的把握。这个桥是我做过的,但是图纸要改的太多。一耽搁就是几十万啊!都是国家的钱!我们的工程师没日没夜地在修改,工期停下来了费用是非常大的。但是我当时也面临一个压力:虽然目前的图纸是有问题的,但是我要改,改不改得好?这也是个问题。工程和科学是不一样的,科学家失败了可以再来,但是对工程师来说是不能失败的,失败了对国家的财产,百姓的生命都将带来不可挽回的损失。
回忆起往事,林院士最感慨的还是在工程过程中安全与创新的纠结问题。理论与实际有差距是常有的事,比如地基基础对上部构造引起的内力重分配研究了一百多年,论文不下几十万篇,仍然不能做到理论指导实际,然而也不能因为没有正确的理论就可以不做工程,工程师还是要用前人成功的经验去对现有的工程作出正确的判断,但经验又不是放之四海皆准,有时还会出问题。”
所设计的工程某些方面超越了世界水平,比如跨度,这时设计工程师一定会设想若干预案,在工程中采取措施以防止意外,但最危险的事往往发生在预案之外,眼看事故发生,束然无策而造成重大事故。
但风险常会带来利益,要正确认识自己,正确认识工程,正确评估风险,最后选定方案。工程是只能成功不能失败的,只能有缺点而不能有错误。工程师对工程风险是负有绝对责任的,常在风险与利益之间痛苦地犹豫后作出最后决定。
工程带来风险是工程师的水平与勇气所决定,缺少勇敢精神将使我们失去很多机遇,反之,只有勇气精神而缺少把握,导致失败也将终身遗憾。风险和利益共存,这完全由未来的工程师去判断,因为责任与风险由他们承担。
1991年,南浦大桥终于建成,造价8.2亿元人民币,桥梁主跨423米,是当时中国跨度最大的斜拉桥,长度为全世界第三。最近,大桥的养护单位对南浦大桥进行了全面检测,发现桥面没有大问题,如今南浦大桥已运行二十年,未曾出现一条结构性裂缝,“这也是我非常开心和欣慰的事情,当然了,反过来讲,如果出了问题,我也是要承担很大责任和压力的。我们盼望了几十年的事情无论如何也要做好。”从南浦大桥到杨浦大桥,再到卢浦大桥,每一座桥梁都有创新与突破,在这个挑战纪录的背后,林元培最注重的是安全。“工程就是要有把握,你只能够有缺点,不能有错误,出了大事谁都负不起责任。再说,出了事,我们设计院这块牌子都要砸掉。”
最欣慰的事——做过的桥没有出现问题
“我现在不签字了,过的是神仙般的日子!”如今,已“退居二线”的林元培不再直接负责工程,“有什么问题我讨论讨论,完了出两三个方案,最后你看着办不是我看着办。这样没有责任,做人当然很幸福,像神仙一样。”几十年来,林元培经常为操心他负责的工程而睡不着觉。的确,对于一个以工程质量为生命的桥梁工作者,几十年的工作过程中,醒着、睡着,心中牵挂的都是自己设计的桥梁质量。因为这关系到国家的财产、百姓的生命、也关系到自己的良心与责任。在林院士如释重负的神情背后,其实更能体会出过去的几十年里他是怎样时刻把桥梁工程的质量时刻放在心头的,更能显示林院士之前几十年对桥梁工程安全问题的极大重视。林元培院士,反反复复地提到责任,他一直说,你在这个位置上,就要负责任的。有时候我们的奖金并不比别人高多少,但是要承担的责任太大了。做工程就像打仗一样,我做了一辈子桥唯一欣赏的是没有被打倒。工程师和科学家不一样,做工程和科学实验不一样,是不能错的,不能回头来过的。
我回顾自己的往事,最高兴是做了一辈子的桥,没出现大问题。没犯过错。作为工程师来讲,也犯不起这个错误!