科學家的故事——橋梁學家茅以升

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“長虹臥波”。

課文《中國石拱橋》以趙州橋、盧溝橋兩座橋梁為例，運用科學數(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，我國著名的土木工程學家、橋梁專家和工程教育家，中國科學院院士，美國工程院院士，中央研究院院士。

茅以升的一生都和橋有關(guān)。在他10歲時，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了茅以升幼小的心靈，他暗下決心：長大了一定要造出最結(jié)實的橋。從此，茅以升只要看到橋，總愛去細心觀察。從書本上看到有關(guān)橋的文章和圖畫，也會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歲時被清華學堂官費保送赴美留學。他在康奈爾大學和卡內(nèi)基梅隆大學工學院專攻橋梁專業(yè)并獲博士學位，他在論文《橋梁桁架的次應(yīng)力》中的科學創(chuàng)見，被稱為“茅氏定律”。畢業(yè)后美國人請他當工程師，他拒絕聘請，決心回國。有人勸他說科學是沒有國界的，科學家的貢獻是屬于全人類的，中國條件差，留在美國對人類的貢獻會更大。茅以升回答說：“科學沒有國界，但是科學家是有國界的，我的祖國更需要我，我要回國為國效力”。

回國后，茅以升克服重重困難，不辱祖國重托，完成了一個又一個艱巨的任務(wù)，為鐵道科學技術(shù)進步作出了卓越的貢獻。其中，錢塘江大橋就是他設(shè)計的代表性建筑之一。

1934年興建的浙贛鐵路需要在錢塘江上架設(shè)一座大橋與滬杭鐵路銜接。錢塘江是著名的險惡之江，地質(zhì)結(jié)構(gòu)復雜， 江底的流沙厚達41米，素有“錢塘江無底”之說，加上江水洶涌異常，造橋的確非常困難。舊時杭州有“錢塘江上架橋——辦不到”的俗話，用來比喻不可能成功的事。工程技術(shù)界也認為在錢塘江上架橋是一件十分困難的事情。茅以升看到祖國江河上的鋼鐵大橋均為外國人所建，頗為痛心，決心為中國人爭氣，架設(shè)中國人自己的大橋。于是迎難而上，慨然受命，自任橋工處處長，寢饋于斯，志在必得。建橋遇到的第一個困難是打樁。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，大大加快了工程進度。建橋遇到的第二個困難是水流湍急，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，一會兒被江水沖向下游，一會兒又被潮水頂?shù)缴嫌?，上下亂竄。后來把3噸重的鐵錨改為10噸重，才使得沉箱難定位的問題得以解決。第三個困難是架設(shè)鋼梁。茅以升巧妙利用自然力的“浮運法”，潮漲時用船將鋼梁運至兩墩之間，潮落時鋼梁便落在兩墩之上，省工省時，進度大大加快。

建橋末期，淞滬抗戰(zhàn)正緊，日軍飛機經(jīng)常轟炸。有一次，茅以升正在6號橋墩的沉箱里和幾個工程師及監(jiān)工員商討問題，忽然沉箱里電燈全滅了，原來是因為日軍飛機轟炸，工地關(guān)閉了所有的電燈。歷經(jīng)艱辛，錢塘江橋冒著敵人的轟炸，終于在1937年9月26日建成通車。錢塘江大橋全長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)模比當時所有的橋梁都大得多。

在錢塘江大橋建成僅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?？箲?zhàn)勝利后，茅以升實現(xiàn)其“抗戰(zhàn)必勝，此橋必復”誓言，又主持修復了大橋。建橋、炸橋、復橋，茅以升先生始終其事，克盡厥責。錢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侵略者的斗爭中書寫了可歌可泣的一頁，也在國家經(jīng)濟建設(shè)中發(fā)揮了重要作用。他使滬杭與浙贛兩條鐵路相連接，使錢塘江兩岸由天塹變通途，為我國交通事業(yè)的發(fā)展和當?shù)亟?jīng)濟的繁榮建立了不朽的功勛。

錢塘江大橋既是我國橋梁建筑史上的一座里程碑，又是我國橋梁工程師的搖籃。茅以升把工地辦成學校，吸收大批土木工程專業(yè)的學生參加工程實踐，為國家培養(yǎng)了一大批橋梁工程人才。我國一些重要橋梁工程，如武漢長江大橋、南京長江大橋的一些負責人都曾經(jīng)歷過錢塘江大橋建設(shè)的洗禮。錢塘江大橋不僅向全世界展示了中國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。

時光荏苒，茅以升已經(jīng)離開了人世，但錢塘江大橋還屹立在錢塘江之上。茅以升先生偉大的愛國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阻、勇往直前的奮斗精神，永遠激勵著人們奮勇前進。