方秦汉：十年磨一剑 南京长江大桥的艰难建成之路

科技工作者之家2021-01-13订阅1927年的一天，美国桥梁专家华特尔站在南京的江边，望着湍急的江水，摇了摇头，说：“在南京造桥，不可能。”南京被长江一分为二，江南江北两侧交通十分不便，只能靠轮渡连接两岸，但轮渡的运载量十分有限——1943年，每艘轮渡只能载客车12辆，一天仅有一对直通客车由轮渡载运过江；到了1959年，轮渡数量增多，但依旧每日只能渡1240辆车，这远不能满足当时国家发展的需求，建桥势在必行！但是，南京处于长江下游，江宽水急，工程地质条件复杂，再加上当时国家刚刚起步，建桥技术相对落后，政治时局又十分动荡，建这样一座桥，谈何容易。从过江时长1.5小时，到缩短为2分钟，南京长江大桥是如何建成的？

南京长江大桥（图源：中文网 摄影：陈向俞）自主建设，33岁挑大梁说起来，南京长江大桥有个外号叫“争气桥”，这个名字来源于其钢梁结构的材料——“争气钢”。当然，这也不是这种钢材料的真实名字，之所以被称为“争气钢”，这与一个人的工作密不可分。方秦汉，中国工程院院士，我国的桥梁工程专家。1958年9月南京长江大桥建设委员会成立，标志着大桥的建设工作正式开始，当时年仅33岁的方秦汉被任命为南江长江大桥钢梁设计组组长。

方秦汉院士虽然在此之前，我国已建成武汉长江大桥，但是南京大桥的建设规模更大，技术更复杂，而且没有国外专家支持，全靠国人自主建设，前期勘察、设计计算的工作量十分巨大。因此，委员会从全国多所高校召集了六七十位老师和学生，参与到设计计算工作中。这些老师的理论基础虽好，但是缺乏实践。为了更好地统筹管理，方秦汉专门安排了一位实习生担任助手，负责将相关资料整理成表格，方便查询与核对。刚开始，老师们对于这样一位略显年轻的总设计师是不信任的。在方秦汉指出老师们工作中的问题时，这些老师不是很信服，方秦汉就吩咐助手通过核算告诉他们错在哪里以及为什么出错。慢慢地，这些老师就对方秦汉不仅信服，甚至有些畏服了。可想而知，对于这样一座大桥，设计参数多到难以想象，而且每一个设计数字都需要十分精确。为了既满足技术规范，同时又节约材料，光是为了确定钢梁杆件截面，方秦汉带领十多人经过了四个月的计算才最终确定。下潜207次，只为更精准的数据直到1959年，才开始了桥基的设计和施工，此时又遇到了难题。南京的长江不仅江面比武汉的宽了400多米，而且江水湍急，江下岩层的强度相差悬殊，硬的地方像钢铁，软的地方却又像“千层糕”，这大大增加了桥基建设工作的难度。因此，方秦汉决定，针对不同地质环境，采用四种不同的技术措施。以1号桥墩为例，其采用的是重型混凝土沉井，面积比篮球场还大，高度相当于10多层大楼，为了将这个庞然大物下沉到河床面55米以下的砂砾层，施工人员连续奋战了17个半月。

修建中的南京长江大桥（图源：中共党史网）在施工过程中，有些桥墩沉井基地在水面下65米左右，需要潜水员去做基底清理的质量检查工作。例如在7号桥墩施工时，潜水员累计潜水207次，每次至少停留10~20分钟，这也创造了中国桥梁施工中大规模潜水作业的新纪录。在江上作业，枯水期是最利于施工的，但是长江的枯水期在冬季，工人们要顶着寒风工作，在这样恶劣的施工环境中，方秦汉始终与工人们一起战斗在一线。

50年代方秦汉（前排）在桥梁测绘现场排除万难，自制“争气钢”桥基建好了，终于到了大桥建设的重头戏——桥梁主体。武汉大桥所用的钢材是3号钢，但是南京大桥的跨度比武汉桥大，需要强度更高的钢材——HJI2低合金钢，这种钢材需要从当时的苏联进口。但是，当时中苏关系恶化，苏联不仅单方面宣布撤回专家，而且不遵守当初签订的钢材合约，一方面将供材半径限制在12.5米以内，一方面缩减数量，只提供1.2万吨。这个数量距离预算的3.2万吨还差2万吨，这2万吨就要靠我们自己生产，这对当时的中国来说，几乎是一项不可能完成的任务。为此，国务院明确指示，原铁道部、冶金工业部要联合开发新钢种，不惜代价研制生产出建造南京长江大桥所需的钢种。为保证钢材生产任务的圆满完成，国家派专家对工人进行培训，方秦汉作为钢梁总设计师也在科研团队，科研团队和工人们不断试验，一次次失败，一次次分析原因，即便成功了也要分析原因，排除偶然因素，最终鞍山钢铁厂成功制成16Mn钢。该钢材的强度比武汉大桥使用的3号钢的强度高出30%，完全符合南京大桥的建设需求。不受他国约束，我们也有了自己的钢，着实为中国人民争了一口气。这种钢也因此被称为“争气钢”。每个螺栓、栏杆都不放过在桥梁整体结构完成后，方秦汉并没有放松工作。针对桥梁设计、建造的细节之处，他也反复考量，认真求证。过去的钢梁包括武汉长江大桥，都是用铆钉连接，但是因为南京长江大桥跨度远超武汉长江大桥，方秦汉决定使用更高强度的螺栓代替铆钉。

南京长江大桥南京岸钢梁架设示意图这座大桥最终使用了大概5800套高强度螺栓，螺栓虽小，但对大桥的安全性起到了关键性作用，怎样才能增加螺栓表面摩擦力，使其可以减少磨损、防锈呢？常用的方法是在螺栓外喷砂，但是方秦汉考虑到，喷砂会污染环境，而且也不能很好地防锈蚀，因此排除了此方法；还有一个方法是喷锌，但是喷锌也存在一个问题，对人体健康有害；也有人提出用复性油漆，但此类材料寿命只有半年，半年之后就会风化，这将带来极大的隐患。那怎么办？方秦汉十分着急，急忙向当时的铁路有关部门反映，也因此被人误解。不过方秦汉并没有退缩，最终找到了解决方法——喷铝，这样既不危害人体健康，也耐腐蚀，完全符合安全和技术要求。也因此，高强度螺栓才被运用到南京长江大桥上。在决定桥梁上栏杆高度时，还出现了一个小插曲。本来原定栏杆高度是1.1米，正好到普通人的腰部，可以起到保护的作用。不过巧的是，当时负责该项目的生产组组长是一个炮兵，他觉得1.1米不够安全，因为没到他的腰部，方秦汉觉得很有道理，为了安全起见，就将栏杆高度调整到了1.3米。万人空巷，涌上桥头1968年9月30日，第一列火车拉着7节车厢从江岸南边开往浦口区。通车时，5万多人挤上大桥，桥下的路上、甚至树上都是人，只为一睹南京长江大桥“英姿”；同年12月28日，长江大桥公路桥也胜利通车，南京城里万人空巷，数十万人涌向桥头，据说仅庆祝时挤掉的鞋子就装了两卡车。南京长江大桥上层为公路桥，长4589米，车行道宽15米，可容4辆大型汽车并行，两侧各有2米多宽的人行道，是沟通南京江北新区与江南主城的要道之一；下层为双轨复线铁路桥，宽14米、全长6772米，是国家南北交通要津和命脉。

美丽的南京长江大桥夜景从最开始一张张的设计图纸，到现在屹立于眼前的宏伟大桥，这是参与建设的每一位设计师、每一位工人的汗水铸就的；大到如篮球场的桥基沉井，小到不起眼的螺栓，大桥的每个细节都经过了反复计算与斟酌测试。南京长江大桥的伟大之处不仅在于这是新中国成立后建设的第一座大桥，更在于这是完全依靠国人自己的力量建成的大桥，且其建设难度在当时更是超乎想象。十年磨一剑，大桥终建成。（文：老科学家学术成长资料采集工程项目办公室/中国科协创新战略研究院）参考文献：1.《钢索苍龙，霸贯九州，方秦汉传》，郭永玉，上海交通大学出版社2.本文图片来源于中国科学家博物馆（网络版）（除备注外）责任编辑：贺治瑞