1957年10月,武汉长江大桥开通,与汉江的江汉桥、汉水铁桥一起,以京广铁路连接京汉、广东汉铁路,将武汉三镇连接在一起,给武汉城市格局和中国南北交通的发展史带来了划时代的变化。
事实上,此前自晚清以来,中国人在武汉建设跨江大桥的梦想,早已酝酿了50余年。在最初的20余年里,历次勘测设计大桥主要是由一些外国工程师进行的。这一当时堪称世界级的宏大工程,在20世纪初曾是吸引各国桥梁工程界人士的一大挑战,同时也是中国本土工程人才逐渐成长的历程。清末张之洞首倡修建武汉大桥
“江汉朝宗于海”,武汉地跨两江的三镇鼎立格局,在三峡以下长江沿岸绝无仅有。三镇之间的往来,曾长期依靠舟船摆渡。而近代工业革命后的技术发展,为在大江之上建造桥梁创造了可能。目前所见文献记载中,最早提出在武汉修建跨江大桥计划的,是清末湖广总督张之洞。
1906年,中国第一条南北铁路大动脉——卢汉铁路建成通车,汉口成为其南端终点。与此同时,向南通往广州的“粤汉铁路”,以及向西通往成都的“川汉铁路”也已在建设或筹备当中,这三条铁路干线,皆汇合于武汉。显然,在未来大清帝国的交通版图里,武汉将成为全国铁路的核心枢纽,四方交通的汇集点。而由三镇隔江分立的城市格局,显然已构成极大掣肘。在此形势下,张之洞便有了在汉修建跨江大桥的想法。
清末的京汉铁路汉口大智门车站
1906年夏天曾有媒体报道:“鄂督张香帅近与司道提议,欲于大江中建一铁桥,由武昌接汉口;再于襄河建一铁桥,由汉阳接汉口……将来二桥落成,既可免风波之险,且汉口一端可接京汉铁路,汉阳一端可接川汉铁路,武昌之桥则可接粤汉铁路云”(《通问报·耶稣教家庭新闻》),这是目前文献所见关于修建武汉长江大桥的最早动议。虽然没有记载具体的大桥选址,但当时汉口沿江已有五国租界,若在武昌、汉口间直接建桥,则大致可以推测桥址应在武昌徐家棚——汉口分金炉一线以下。不过数月之后,经“日本工程师估勘工程,至少须一百七十余万金。鄂省以目下财政支绌,举行各项新政,在在需款,已决计将建桥之事暂缓,俟川粤两路告成再议”。(《江西官报》)
但是,张之洞对于建桥一事仍念兹在兹,不愿轻言放弃。半年之后的1907年春天,此事又再度提出。这次仍由日本工程师勘测设计,“测定省城白沙洲祁阳公所直达汉阳鹦鹉洲财神庙。该处江面尚狭,广仅五里,水势复缓,于桥工颇为合宜。已绘成图形,呈请张宫保鉴核,旋经批饬路政处,速将该桥工程应需若干,核实估计禀复,以便拨款兴修云”。(《北洋官报》)与半年前相比,这次筹备有了更加明确的选址:大桥改为建在武昌、汉阳之间,其具体选址大致在今武汉鹦鹉洲长江大桥附近。此外,日方工程师已“绘成图形”,表明这次工程已有新的实质性进展,进行了大桥的初步设计,并得到了张之洞的首肯。只是不久之后,张便离任湖广总督,这一由日方工程人员开展的武汉长江大桥初次选址设计工作,也就戛然而止了。
三年后的1910年,美国方面有关人员又有过一次修建大桥的动议,并积极向湖广总督瑞澂游说。据《广益丛报》报道:“近日美人拟在汉口龙王庙与武昌之汉阳门两地间为设大铁桥,其资需银三百万两,由美人兴办。兹已呈其计划书件及图件等于瑞总督。外间有业经允许之说。”由于武昌汉阳门与汉口龙王庙并不直接相对,这一报道所说的选址应是包含了长江、汉水两座桥,即由武昌汉阳门建桥抵汉阳,再北折至汉水建桥抵汉口龙王庙。汉阳门即在武昌蛇山西头黄鹤楼旧址附近,这一大桥选址已与今天的长江大桥基本一致。当然,以宣统年间湖北严峻的财政状况,建设耗资巨大的跨江铁桥,无疑是镜花水月。
此外据英文《大陆报》(The China Press)报道,在1911年9月初,时任清廷邮传部长的盛宣怀曾与德国银行签订协议,贷款100万美元,用于在武汉建设跨江大铁桥,这是清末关于修建武汉长江大桥动议的最后一次记载。不久之后辛亥革命爆发,清朝覆灭,在汉跨江建桥的梦想,被带进了民国时代。
1913年的两份大桥勘测设计方案
辛亥革命武昌起义,使武汉成为首义英雄城、民国诞生地。在此背景下,在汉建设长江大桥,在民初更被赋予了政治纪念的意涵。早在1912年初,蔡元培等人就明确提出应在武汉“建大铁桥,以为光复之纪念……诚革命纪念之壮观也”。作为革命领袖和临时大总统的孙中山,对于这一想法也更是明确支持,并积极推动。当年4月初他辞去临时大总统后,即应黎元洪的邀请访问武汉。在其抵汉的前一日,上海《新闻报》曾报道称:“孙大总统前曾电咨来鄂,拟与黎副总统筹商,欲于黄鹤楼通至龟山,修筑铁桥一道,既便行旅之交通,又可作民国之纪念。并由两总统各捐银元一万,以为民倡。今既得此伟人竭力维持,纵使工费殷繁,当不难指顾。而集建筑落成,其壮盛当不亚于伦敦也。”显然,数天之后当孙中山登上武昌蛇山,对众人发表演说时所提出建设跨江大桥的宏伟构想,并非一时心血来潮。此前他已经有了在汉建筑长江大桥的成熟想法,并且明确提出应选址龟山蛇山之间建桥。
1912年4月孙中山访问武汉,与黎元洪等人合影
与此同时,北京政府任命詹天佑为汉粤川铁路督办,继续推进清末未成的川汉、粤汉铁路工程。汉粤川铁路的关键枢纽工程,便是连接三大铁路的武汉跨江铁桥。在伟人提倡以及革命后建设民国、荣耀武汉的时代背景下,民国初年的中外工程界,曾有过一次设计拟建武汉长江大桥的热潮。
1913年,粤汉铁路湘鄂线工程局总工程师英国人格林森(又译“柯林生”)在汉口进行了考察勘测,随即拿出了一版大桥的设计方案,这也是目前所能看到的武汉长江大桥最早的设计图纸之一。该方案继承了清末和一年前孙中山所提出的选址,将大桥桥址定在武昌蛇山至汉阳龟山之间,依托两山山势,在半山建筑引桥。大桥单设一层桥面,中央为上下行两列火车轨道,其两侧为城市有轨电车轨道,再外侧为马车等车辆行驶的道路,最外侧为人行道。在正桥的设计上,这一方案的桥身造型颇为复杂,显得气势雄伟,别具一格。主桥分为两跨过江,在江中设三座桥墩,其上的三座主塔,被设计为一种造型独特的“纺锤形”桁架。事实上,这一方案的主桥造型,是对此前英国一座著名的大铁桥“福斯桥”的直接移植。
格林森设计的武汉长江大桥方案图纸(残缺)
福斯桥是苏格兰爱丁堡福斯湾海峡上的一座铁路桥,1890年建成,全长1620米,是当时世界著名的钢铁桥梁工程。大桥主体结构采用了独特的“纺锤形”桁架,在获得了更大跨度的同时,也收到的良好的视觉效果。桥身体量恢宏,据称仅铆钉便用去800多万只,以至“Paint the Forth Bridge”(给福斯桥刷漆)成了一句形容一项工作永远无法完成的俗语。1897年李鸿章出访英国期间,曾参观该桥,对其大加赞叹。这一雄伟壮观的桥身造型,无疑也与“首义纪念桥”的政治意涵更加契合。
英国爱丁堡福斯桥
与此同时,北洋政府还另外委派了北京大学的德籍教授米娄(Georg Müller),带领十数名北大工科毕业生南下武汉,也着手进行跨江大桥的勘测设计工作。米娄团队在大桥选址问题上,也认为在龟蛇两山之间架设大桥为最佳选址,但在大桥的具体设计上,则有不同看法。当时参与其事的北大学生夏昌炽曾在其所撰《武汉纪念桥勘测报告》中对格林森的“福斯桥”方案表达了不同看法,认为其不过是照搬多年之前英国的旧式桥形,“断不合于将来之用。且观其预算,亦仅就已成之同式之桥,比较桥身之长短,以定价值之多寡,似亦非适合于实际者也”。
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1913年北京大学米娄团队勘定的武汉长江大桥及汉水桥选址
对此,米娄团队根据考察勘测,设计出了新的大桥方案。该方案计划在靠近武昌一侧江水最深的主航道附近建设主跨,其余江面部分则以较为密集的连续简支梁架设。中央主跨部分,米娄给出了三种不同造型的设计方案,在经济实用和雄壮华美方面各有不同侧重。在桥面布置上,米娄认为从长远发展考虑,大桥应设两层桥面,“建二层路于铁路之上,专为街市交通,使铁路与道路运输两不相妨,至为便利……且此种双层桥面之计划,较之铁路道路同在一平面者,尤为工坚而费省也”。(李文骥:《武汉跨江铁桥计划》)这是最早提出武汉大桥应设双层桥面的设计方案。
米娄设计的武汉长江大桥三种桥型方案
只不过,民初北京政府对于修筑武汉大桥,实为“叶公好龙”而已。1913年的这两个方案,在完成初步设计后,皆成为纸上空谈,而大江天堑,洪流依旧。不过,两次勘测设计积累了宝贵经验,也锻炼了一批中国青年技术人员。曾参与其事的北大毕业生夏昌炽、李文骥等人,后来也都成为民国时期著名的桥梁专家,并参与了后来的数次大桥勘测设计工作。
美国桥梁专家华特尔的武汉大桥勘测设计
10年之后的1921年,修筑武汉长江大桥一事再度被提出,这次乃是由交通部的美籍顾问华特尔(J. A. L. Waddell)主持其事。华特尔此次设计,充分借鉴研究了10年前米娄所编写的意见书,并在长江、汉水均进行了实地钻孔勘测。他也认为长江大桥应选址江面最窄的龟山蛇山两山之间,而汉水桥的选址则上移至硚口。
华特尔方案的武汉长江大桥选址,依然位于龟山蛇山之间
跨江大桥部分,华特尔也依然采用江中主航道设主跨,其余部分以连续简支梁架设的方案,其中主跨计划采用升降式活动梁。他在计划书中写道:“在长江大桥之下,为航海巨舶之具有高桅者可以通行起见,华特尔于附图第二张,标识一可以升举之桥孔,长三百二十六英尺,升高后竖面净空一百五十英尺。此净空倘仍不敷,仍可酌量加高,所费亦不巨也。”华特尔在汉水桥的设计中,也计划将主跨设计为升降活动式。
华特尔设计的武汉长江大桥主跨升降式桥型方案
升降桥是华特尔所偏好的一种桥梁形式,他在世界各地设计了许多这类桥梁,在具体的升降机械和钢梁结构设计上,也有许多独创的发明和专利。比较著名的案例有美国堪萨斯城北侧密苏里河上的阿莫·斯威夫特·伯林顿大桥(ASB Bridge),该桥主跨桥面通过上方的钢桁架悬挂,当下方轮船需要通过时,则将桥面上提,华特尔计划在汉水桥的主体结构上采用这一设计。此外还有纽约西部泽西市阿肯萨克河上的下哈克升降桥(Lower Hack Lift),该桥采用了主跨桁架整体升降的设计,华特尔计划在武汉长江大桥主跨上,采用这一结构。
华特尔设计的美国阿莫·斯威夫特·伯林顿大桥(上)和下哈克升降桥(下)
然而,此次架桥计划依然被北洋政府束之高阁。至1929年,南京国民政府统一全国伊始,在建设上展现出了一些积极姿态。这年4月,蒋桂战争刚刚结束不久,不甘失败的华特尔便又一次来到武汉,向中国政府推销他的大桥方案。这次他的方案“与民十大致相同,不过稍有变更”,如修改了中央主跨的长度等,但总体上看,从大桥选址到桥型设计,都基本与1921年方案相同。
20世纪初美国著名桥梁专家华特尔
华特尔是20世纪初欧美著名的桥梁工程师,其设计资历与能力自毋庸置疑。然而,当时的武汉乃至中国的实际情况,毕竟与欧美各国有很大不同。如1929年这次计划,武汉市工务局便有工程人员提出疑问,认为武汉当时的市政发电厂无力供应大桥主跨升降用电,需另建发电厂,且一旦发生停电故障,大桥控制和水陆交通调度都将面临问题。
更重要者,武汉大桥所跨越的长江,是中国南方东西向的主要航道,船只往来极为频繁,而大桥本身承载全国铁路南北干线京汉、粤汉铁路的连接,以及武汉三镇彼此交通往来的两大功能,无论铁路还是公路交通,也都极为繁忙。而升降式桥对于江面行船和桥上行车不可同时兼顾,且每次升降开合,皆须大量等待时间,这无疑极大降低了大桥的使用效率。且武汉大桥完全可以借助龟山蛇山之山势,将大桥架高,并无必须采用升降桥之必要。
1950年代新中国修筑武汉长江大桥时,曾对华特尔方案进行了一番批判:“直升活动桥系为该专家的一项专利,要采用必须归他造,另出钱买他的专利权,发生重大故障时还得找他修。这样美国钢铁企业既做了生意、赚了钱,又控制了中国南北交通的命脉。”客观而论,这一分析也并非全无道理。
从1930年代开始,国民政府又先后组织了多次武汉长江大桥的勘测设计工作,特别是在1937年和1947年的两次,已经着手准备动工建桥,但由于战争原因,最终也未能建成。这几次设计中,茅以升等中国本土桥梁工程师已担其重任,虽然建桥之梦仍尚未完遂,但在这几次勘测设计过程中所积累的经验和资料数据,也为1950年代新中国最终建成长江大桥提供了重要参考。