全世界荷载最重的大桥
沪通长江大桥是铁路4线通行，而1957年通车的武汉长江大桥和1968年通车的南京长江大桥，铁路还只是双线通行。直到40多年后，2009年建成通车的京广高铁跨江通道——武汉天兴洲公铁两用大桥才首次采用4线通行，总设计师高宗余因“三索面三主桁公铁两用斜拉桥建造技术”于2013年获得了国家科技进步一等奖。
但天兴洲桥的跨度仅504米，沪通大桥主跨是1092米，这意味着什么？
“首先是桥梁的载重量大大提高了。”高宗余说，“按设计规范，客货兼运的干线铁路每线的荷载是8吨/米，只走旅客列车的客运专线的每线荷载是6.4吨/米，而公路桥每一车道的荷载标准是1.05吨/米，三者相加就可以算出2条干线铁路、2条客运专线和公路6条车道的沪通大桥荷载，已经是世界之最：35吨/米。”
由此可见，公路桥的荷载与公铁两用桥的荷载完全不是一个数量级。记者请教中铁大桥院副总工程师肖海珠，桥梁的跨度越大、荷载越重，对桥梁设计带来的难度是什么？
肖海珠说：“大跨度桥的特点是‘柔’，就是在重力作用下，两座桥塔最中间的桥面变形会比较大，工程上叫‘挠跨比’。沪通大桥的挠跨比不能超过千分之二，也就是桥面跨度1092米，最中间部分上下变形的绕度不能超过2米。”
将来列车驶过沪通大桥中间时，桥面竟然会上下移动将近2米？这是记者事先没想到的。如此幅度，客运专列的时速又高达250公里，会不会因轨道变形而危及行车安全？
高宗余（右）和方秦汉（中）院士一起探讨桥梁建设工作。
“这确实带来了沪通大桥必须攻克的诸多难点，也是高总带领我们攻关的几个重大创新点。高总首创了轨道形位研究，明确了桥上线路轨距差、轨道高差等十多项关键控制指标，形成了高铁大跨度桥梁形位控制设计方法，破解了列车高速通过大桥时轨道平顺不平顺、旅客舒适不舒适的难题。”肖海珠说。
高宗余还带领设计团队通过建立计算机空间模型，对桥梁钢结构和斜拉索的稳定性进行分析，以最大可能地减少桥面的挠动幅度。之前的斜拉桥，大多是大桥两侧各有一排斜拉索系在桥塔上，这在桥梁专业上叫“两索面两主桁”。而沪通大桥荷载太重，高宗余决定采用“三索面三主桁”，也就是在桥的双主桁的钢桁梁和两侧的斜拉索之外，在桥中间再加一个钢桁梁和再拉一排斜拉索，用三排斜拉索牢牢拉住桥面。高宗余还提出，仅仅结构上加强还不够，还必须采用强度更大、更耐久的桥梁钢和斜拉索才行。
“当时我们已有Q420桥梁钢和1860兆帕斜拉索，这在国际上已经领先了，国外至今也没有造过大跨度的4线铁路桥。”肖海珠说，“但高总提出要研制屈服强度500兆帕的Q500桥梁钢和应力可达2000兆帕的新型斜拉索。”
根据大桥设计团队提出的技术要求，在宝武和鞍钢的大力支持下，这2款世界上强度最高的桥梁专用钢材终于先后合作研制成功。这不仅提高了桥梁钢和斜拉索的强度，还使整座桥梁的结构支撑变轻了，沪通大桥的自重也大大减轻了。
“沪通大桥的‘钢筋铁骨’，都是我们中国人自主创新研制的。”高宗余很自豪地说。
“造桥时遇到什么情况，您作为设计师最紧张？”记者问。
“那就是大桥即将合龙前一刻，因为桥梁悬臂伸出去最远，”高宗余说，“那时桥面所有的重量都在斜拉索上，前一天晚上会反复地思考：桥梁和桥塔的固结是否可靠？每根斜拉索的力是不是计算准确……”
合龙时，通常会举行一个庆祝仪式，真没想到这彩旗飘扬的时刻，竟然是设计师心情最紧张的时刻。
“我们做工程的，讲假话没有用的，实践会立刻让你现原形。大桥顺利合龙了，我们才真的放心了。”他说。
“‘大概’？工程师没有‘大概’”
高宗余是南京六合人，虽然父母两家世代农民，但南京长江大桥的北引桥离他家不远。小时候，他每次去舅舅家都要走过北引桥。站在桥下，仰首望去，南京长江大桥格外巍峨壮观。记得有一次，还正赶上有一列火车越江而来，虽然因桥下视角遮挡，他不知道那火车是客车还是货车，但铿锵的轰鸣声由远而近、越来越响，给这位少年郎前所未有的震撼。
现在的家长常说“不辅导作业母慈子孝，一辅导作业鸡飞狗跳”，而高宗余回想起来，他读书时简直太自觉了，父母整天种地喂猪，劳碌辛苦，从没为他辅导过什么功课。而他就读的瓜埠中学远在3公里外的镇上，是南京市重点中学，夏天每天6点50分到校；冬天7点10分进校。所以他天不亮就起床，走半小时赶到学校。那时瓜埠中学对农村学生有助学金，但他不好意思说家里困难没去申请，是班主任陆秀生老师主动帮他办了助学金，虽然只有区区1.5元，今天听来这点钱怎么称得上“助学”，但那时已足够交学校一个月午餐的菜金。午餐是米饭加菜汤，间或还真有点肉，令高宗余感恩在心。
1981年高考时，高宗余一时拿不定主意怎么填志愿。陆老师建议他报考西南交通大学铁道桥梁专业。西南交大虽然离家乡远点，但这个专业有前途啊，中国还要造多少铁路啊，铁路桥可是造不完的！“铁路桥梁”，这一下子唤醒了高宗余脑海深处的记忆，那列从南京长江大桥上奔驰而来的列车，如同迈向全新的未知世界的召唤。
高宗余（左）和交通部原总工程师凤懋润在桥梁建设现场。
1985年从西南交大本科毕业，高宗余分到中铁大桥局技术处。最初，他做的是编制计算机桥梁结构分析软件，这两年的“萝卜干饭”为他打下了扎实的基础，1987年，他调入大桥局设计院。在上世纪90年代初，他参与了武汉长江二桥的设计工作。当时国内还没有桥梁结构设计软件，他只能一边编软件、一边做计算，一边做桥梁设计。“现在再也不可能这样设计桥梁了，”高宗余笑着说。
他回忆说：“我的博导是方秦汉院士，他是行业里有名的‘钢霸’，是业内桥梁钢结构研究的巨擘。方老作风非常严谨，80多岁了还能随口背出大学教科书上的力学公式。做他的学生，要有随时被‘考试’的准备。上世纪90年代，在九江长江大桥的工地现场，他突然问我，‘钢桁梁在伸臂施工中的实际变形会比计算的要小，这是为什么？’‘钢桁梁的次应力有多大？’当场回答出来是必须的。他说的一句话，我永远铭记在心：‘我们做工程师的人，要学习别人的长处，也要吸取别人的教训，但不能成为别人的教训。’”
“不能成为别人的教训”，这句话现在大桥院的设计师都知道。
“过去是大家‘怕’方院士，现在是我们‘怕’高总。”肖海珠对记者说，“高总有个规矩，对进院不满3年的年轻人一般不批评，他说，年轻人是为我国未来的桥梁事业储备的人才，要允许他犯错。那年轻人错了怎么办？他批评室主任。但如果是室主任再犯错，那他批评得非常严厉。他的理由是，‘年轻人错了，你们可以把关；你们犯错，后果太严重。’所以我们这里是年资越高，越怕向高总汇报，每一个数据都要弄清楚。”
中铁大桥院第二设计院副院长、高工张燕飞说：“有件事给我印象很深。有一次，一个工程师向他汇报时说桥塔的某个数据‘大概’是多少，高总立刻神情严肃地打断他的话说，什么是‘大概’？工程师没有‘大概’。从此，项目组向他汇报时，没有人再敢说‘大概’两字。”
