跨海大桥、长江大桥为什么很多是弯的

去年7月，世界最大跨度公铁两用斜拉桥——沪苏通长江公铁大桥正式通车。沪苏通长江公铁大桥全长约11千米，桥位所处的江面宽约5.8千米，大桥在跨江时有个明显的“拐弯”，远看似一座被“折弯”的大桥。那么为什么沪苏通长江公铁大桥和许多跨海大桥、长江大桥一样是弯的呢？

从理论上讲，工程师们希望尽可能地将所有的桥都设计成直的。原因很简单，两点之间线段最短，直的大桥不仅省材料、省人工，更关键的是省脑。相比起受力简单、基本属于平面受力结构的直桥，弯桥的受力要复杂许多倍。弯矩、扭矩、弯扭联合作用，使得弯桥的受力令人难以捉摸，计算和设计都变得十分复杂。

因此，对于那些比较短的大桥，尤其是跨河、跨谷的单跨部分，工程师们都是尽可能地让它们保持直线，这样可以尽可能地简化受力，最大限度确保安全。

可是跨海大桥就不同了，它的桥长动辄几十公里，比如我们所熟知的港珠澳大桥，主桥长55千米;东海大桥，长32.5千米……所有这些跨海大桥就没有一条是直的，这是为什么呢？

要知道“跨海大橋为什么是弯的”，我们可以先从“公路为什么是弯的”开始讲起，开在高速公路上时，我们一定会发现，无论你怎么开，前方的道路永远不会出现超过三分钟的连续直路，舒舒服服地开上一小会儿，总是要拐一下，避让开什么东西，或者干脆什么也没有的时候也会转弯。这一方面是因为，陆地上难免会有些丘陵起伏，最好的办法就是让我们的道路稍微拐拐绕过它们;而另一方面，长时间的直线驾驶会令驾驶员迅速疲劳，酿成事故。因此，即使是几十公里的大平原，工程师们也会故意将道路设计得拐上几个弯，让司机动动手，动动脑，可以十分有效地降低事故发生率。

与那些只有一两公里长的河上“小桥”不同，动辄三五十公里的跨海大桥本质上也是一条高速公路。司机在上面开车，如果不去隔三岔五地拐几个弯儿，也是很容易疲劳、很容易出事故的。光凭这一点，跨海大桥有点弯曲，从而引导驾驶员的视线来避免视觉疲劳和精神懈怠，这也是很正常的。

沪苏通长江公铁大桥是南接苏州张家港，北连南通市，位于苏通长江公路大桥上游、江阴长江公路大桥下游，是通沪铁路、通苏嘉甬铁路、锡通高速公路共同的过江通道。大桥上层为双向六车道高速公路，设计速度100千米/小时;下层为双向四线铁路。沪苏通长江公铁大桥采用主跨1092米的钢桁梁斜拉桥结构，也是世界上首座超过千米跨度的公铁两用桥梁。

从航拍的照片上看，沪苏通长江公铁大桥在主桥往天生港航道桥过渡的一段有一个明显的大弯。远看如长虹卧波，平添艺术感。

沪苏通长江公铁大桥为什么被设计成弯曲的？还得从水文条件与桥梁结构的关系说起。

原来，大桥所跨越的这一段长江，水位总体呈现两侧深、中间浅的格局。水位较深的位置，一个是靠近南岸的主航道，还有一个是靠近北岸的天生港航道，该航道是由江水涨落潮逐渐形成，专为附近的大型船舶修造企业提供航路。沪苏通长江大桥的主航道桥和专用航道桥就分别修建在这两个航道上方。两座桥的中间，有一座江中岛，名叫“长青沙”。在长青沙的影响下，原本连成一块的长江航道被分成主航道和专用航道，两个航道的水流方向也变得不再一致，存在约25度的角度差。

中铁大桥局副总工程师、沪苏通长江公铁大桥总工程师李军堂介绍，一般而言，行驶的轮船在通过航道时，应尽可能与桥身垂直，或者说让行驶的轮船与水流方向尽可能处于同一直线，从而降低轮船撞上桥墩的风险。

在这一设计原则的指导下，主航道桥与专用航道桥分别采取了不同的“姿态”面向航道，于是沪苏通长江公铁大桥就在两个航道中间的水域出现了一个“拐弯”。可以说，沪苏通长江公铁大桥设计成弯曲状，主要是基于安全方面的考虑。

事实上，跨海大桥的弯曲受多种因素影响。其中最重要的原因就是地质环境，海洋的底部并不像它的表面那样平整，而是充满了丘陵起伏。受到海水和海洋生物的腐蚀后，海底的地质环境也会千奇百怪，有的地方是坚固的基岩，可以直接把桥墩架在上面;有的地方则是疏松的淤泥，需要打下深深的桩到几十米以下的基岩上，桥墩才能稳固;有些地方则干脆就是断裂带，根本就不能搭建任何建筑物，更别说几万吨重、设计寿命120年的大桥了。

沪苏通长江公铁大桥是世界首座跨度超千米的公铁两用斜拉桥。图片|江苏省交通运输厅

大桥的布线，还要考虑到最重要的一点：海洋中的洋流和海流。在海洋中，海水是24小时不停地流动的，而且全年无休，这会持之以恒地对大桥造成冲击，它的流动虽然有一定的规律可循，但却来自多个方向。桥梁太长，跨过的水域太广，而不同的水域可能有不同的水流方向，所以在桥梁延伸到不同的地方时，也要采取不一样的走向。通过设计S形曲线，能让水流通过引导减少对桥梁造成的伤害。

桥梁设计师还会考虑风力因素。反复无常的台风在水面以上不停地袭扰着大桥，面对这种来自四面八方的横向力，直桥的抵抗能力很差，弯曲的桥梁在遇到大风时，会比直线桥更“坚挺”。另外，从美学角度说，桥梁设计成弯曲状易建立艺术性和美感。

◎ 来源| 综合扬子晚报、成都交通运输局