科學(xué)家的故事——橋梁學(xué)家茅以升

古代神話中把雨后彩虹比作能上天的“人間天上橋”，文人墨客把拱橋比作天上彩虹，常稱之為“臥虹”“飛虹”和“長(zhǎng)虹臥波”。

課文《中國(guó)石拱橋》以趙州橋、盧溝橋兩座橋梁為例，運(yùn)用科學(xué)數(shù)據(jù)闡述了石拱橋在人類文明中的歷史地位及其科技含量。其作者茅以升，字唐臣，江蘇鎮(zhèn)江人，我國(guó)著名的土木工程學(xué)家、橋梁專家和工程教育家，中國(guó)科學(xué)院院士，美國(guó)工程院院士，中央研究院院士。

茅以升的一生都和橋有關(guān)。在他10歲時(shí)，家鄉(xiāng)舉行端午節(jié)龍舟賽，由于站在文德橋上的觀眾太多，導(dǎo)致橋被壓塌了，砸死、淹死了不少人。這一不幸事件極大地觸動(dòng)了茅以升幼小的心靈，他暗下決心：長(zhǎng)大了一定要造出最結(jié)實(shí)的橋。從此，茅以升只要看到橋，總愛(ài)去細(xì)心觀察。從書(shū)本上看到有關(guān)橋的文章和圖畫(huà)，也會(huì)摘抄或剪貼到本子上，日積月累，足足積攢了厚厚的幾本……

茅以升20歲時(shí)被清華學(xué)堂官費(fèi)保送赴美留學(xué)。他在康奈爾大學(xué)和卡內(nèi)基梅隆大學(xué)工學(xué)院專攻橋梁專業(yè)并獲博士學(xué)位，他在論文《橋梁桁架的次應(yīng)力》中的科學(xué)創(chuàng)見(jiàn)，被稱為“茅氏定律”。畢業(yè)后美國(guó)人請(qǐng)他當(dāng)工程師，他拒絕聘請(qǐng)，決心回國(guó)。有人勸他說(shuō)科學(xué)是沒(méi)有國(guó)界的，科學(xué)家的貢獻(xiàn)是屬于全人類的，中國(guó)條件差，留在美國(guó)對(duì)人類的貢獻(xiàn)會(huì)更大。茅以升回答說(shuō)：“科學(xué)沒(méi)有國(guó)界，但是科學(xué)家是有國(guó)界的，我的祖國(guó)更需要我，我要回國(guó)為國(guó)效力”。

回國(guó)后，茅以升克服重重困難，不辱祖國(guó)重托，完成了一個(gè)又一個(gè)艱巨的任務(wù)，為鐵道科學(xué)技術(shù)進(jìn)步作出了卓越的貢獻(xiàn)。其中，錢(qián)塘江大橋就是他設(shè)計(jì)的代表性建筑之一。

1934年興建的浙贛鐵路需要在錢(qián)塘江上架設(shè)一座大橋與滬杭鐵路銜接。錢(qián)塘江是著名的險(xiǎn)惡之江，地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜， 江底的流沙厚達(dá)41米，素有“錢(qián)塘江無(wú)底”之說(shuō)，加上江水洶涌異常，造橋的確非常困難。舊時(shí)杭州有“錢(qián)塘江上架橋——辦不到”的俗話，用來(lái)比喻不可能成功的事。工程技術(shù)界也認(rèn)為在錢(qián)塘江上架橋是一件十分困難的事情。茅以升看到祖國(guó)江河上的鋼鐵大橋均為外國(guó)人所建，頗為痛心，決心為中國(guó)人爭(zhēng)氣，架設(shè)中國(guó)人自己的大橋。于是迎難而上，慨然受命，自任橋工處處長(zhǎng)，寢饋于斯，志在必得。建橋遇到的第一個(gè)困難是打樁。為了使橋的基座穩(wěn)固，需要穿越41米厚的泥沙在9個(gè)橋墩位置打入1440根木樁，讓木樁立于石層之上。沙層又厚又硬，打輕了下不去，打重了木頭樁會(huì)斷。茅以升從澆花壺水把土沖出小洞中受到啟發(fā)，采用抽取江水在厚硬泥沙上沖出深洞再打樁的“射水法”，使原來(lái)一天一晚只打一根樁的速度，提高到可以打30根樁，大大加快了工程進(jìn)度。建橋遇到的第二個(gè)困難是水流湍急，難以施工。茅以升發(fā)明了“沉箱法”，將鋼筋混凝土做成的箱子口朝下沉入水中罩在江底，再用高壓氣擠走箱里的水，工人在箱里挖沙作業(yè)，使沉箱與木樁逐步結(jié)為一體后，再在沉箱上筑橋墩。但是放置沉箱很不容易，一會(huì)兒被江水沖向下游，一會(huì)兒又被潮水頂?shù)缴嫌?，上下亂竄。后來(lái)把3噸重的鐵錨改為10噸重，才使得沉箱難定位的問(wèn)題得以解決。第三個(gè)困難是架設(shè)鋼梁。茅以升巧妙利用自然力的“浮運(yùn)法”，潮漲時(shí)用船將鋼梁運(yùn)至兩墩之間，潮落時(shí)鋼梁便落在兩墩之上，省工省時(shí)，進(jìn)度大大加快。

建橋末期，淞滬抗戰(zhàn)正緊，日軍飛機(jī)經(jīng)常轟炸。有一次，茅以升正在6號(hào)橋墩的沉箱里和幾個(gè)工程師及監(jiān)工員商討問(wèn)題，忽然沉箱里電燈全滅了，原來(lái)是因?yàn)槿哲婏w機(jī)轟炸，工地關(guān)閉了所有的電燈。歷經(jīng)艱辛，錢(qián)塘江橋冒著敵人的轟炸，終于在1937年9月26日建成通車。錢(qián)塘江大橋全長(zhǎng)1453米，橋身用鋼梁建造，分上下兩層，上層是公路，下層是鐵路，其規(guī)模比當(dāng)時(shí)所有的橋梁都大得多。

在錢(qián)塘江大橋建成僅89天，日軍逼近杭州，為阻滯日軍南下，茅以升受命炸斷了親手建造的大橋，這是何等悲壯的義舉。抗戰(zhàn)勝利后，茅以升實(shí)現(xiàn)其“抗戰(zhàn)必勝，此橋必復(fù)”誓言，又主持修復(fù)了大橋。建橋、炸橋、復(fù)橋，茅以升先生始終其事，克盡厥責(zé)。錢(qián)塘江大橋建成于抗日烽火之中，再生于和平建設(shè)之世。他不僅在中華民族抗擊外來(lái)侵略者的斗爭(zhēng)中書(shū)寫(xiě)了可歌可泣的一頁(yè)，也在國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)中發(fā)揮了重要作用。他使滬杭與浙贛兩條鐵路相連接，使錢(qián)塘江兩岸由天塹變通途，為我國(guó)交通事業(yè)的發(fā)展和當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的繁榮建立了不朽的功勛。

錢(qián)塘江大橋既是我國(guó)橋梁建筑史上的一座里程碑，又是我國(guó)橋梁工程師的搖籃。茅以升把工地辦成學(xué)校，吸收大批土木工程專業(yè)的學(xué)生參加工程實(shí)踐，為國(guó)家培養(yǎng)了一大批橋梁工程人才。我國(guó)一些重要橋梁工程，如武漢長(zhǎng)江大橋、南京長(zhǎng)江大橋的一些負(fù)責(zé)人都曾經(jīng)歷過(guò)錢(qián)塘江大橋建設(shè)的洗禮。錢(qián)塘江大橋不僅向全世界展示了中國(guó)科技工作者的聰明才智，也展示了中華民族有自立于世界民族之林的能力。

時(shí)光荏苒，茅以升已經(jīng)離開(kāi)了人世，但錢(qián)塘江大橋還屹立在錢(qián)塘江之上。茅以升先生偉大的愛(ài)國(guó)主義精神和敢為人先的科技創(chuàng)新精神，以及排除一切艱難險(xiǎn)阻、勇往直前的奮斗精神，永遠(yuǎn)激勵(lì)著人們奮勇前進(jìn)。