錢令希（1916—2009）
江蘇無錫人，工程力學家、教育家。1936年畢業于中法國立工學院（現上海理工大學），以土木工程系總評第一的成績獲中比庚款資助赴比利時留學，1938年獲比利時布魯塞爾自由大學“最優等工程師”學位。1955年被選聘為中國科學院學部委員（院士）。長期從事結構力學、板殼理論、極限分析、變分原理、結構優化設計等研究，在我國大力倡導建立計算力學學科。主張力學為工程服務，并身體力行，推動力學在橋梁、水壩、港口、造船和國防等工程中發揮重要作用。
1975年，錢令希（左二）在鲇魚灣棧橋工地上
1976年，錢令希（左六）與設計組成員在鲇魚灣棧橋竣工后合影
耄耋之年的錢令希（前排左三）赴鲇魚灣了解棧橋的現狀
20世紀90年代中期的錢令希
1976年，竣工后的鲇魚灣棧橋
1975年，大連鲇魚灣油港建設陷入困局。我國本計劃斥巨資從日本引進“單點系泊”碼頭建設方案，然而日方拒絕為關鍵設備部件提供備用件，談判破裂，工程瀕臨擱淺。
就在此時，一位科學家帶領團隊設計的那份曾被擱置的備用方案解了燃眉之急。這不僅使大連鲇魚灣油港建設如期進行，更給國家工程建設提振了信心——中國人完全有能力自己建設大規模的現代化深水油港。
這位科學家就是工程力學家、中國科學院院士錢令希。渤海灣畔，他主導設計的那座“百米跨度空腹桁架全焊接鋼棧橋”至今已屹立在大連鲇魚灣油港近半個世紀。
啟用備用方案
大連鲇魚灣油港位于遼東半島南端的大孤山東北麓、黃海岸邊的大窯灣西南側。鲇魚灣油港是全國第一座10萬噸級的現代化深水油港，由中國自行勘察、設計、施工，并全部采用國產材料。其中棧橋的設計與建造是鲇魚灣油港建設的一個主要組成部分。棧橋連接陸地和島式碼頭，從海岸直伸外海，全橋共9跨，長954米。棧橋上，鋪設4條直徑720毫米輸油管和1條直徑720毫米污水管，以及其他較小的管道、電纜和燈具等，還可通行車輛和行人。
錢令希便是這棧橋的總設計師。
20世紀70年代初期，我國開發了大慶油田，大連港成為重要的石油輸出港。隨著大慶原油出口量的不斷增加，承擔出口任務的大連港寺兒溝碼頭卻因泊位不足、輸油能力低下，經常造成壓港壓船，在大連建設大型深水油港刻不容緩。
1973年3月，大連工學院（現大連理工大學）接受交通部（現交通運輸部）和旅大市（1981年改名為大連市）的委托，進行多學科協同作戰，啟動鲇魚灣油港水工工程的設計及部分碼頭設備的試制工作，其中錢令希帶領的數理力學系工程力學專業的師生負責全長近千米的碼頭鋼棧橋設計任務。
1974年1月20日，為統籌新港區建設，鲇魚灣油港建港指揮部成立。7月，鲇魚灣建港工程正式啟動，錢令希任棧橋設計組顧問。很快，錢令希等人便設計出棧橋式碼頭的模型，由建港指揮部副總指揮曹凱帶到交通部匯報。然而，鲇魚灣油港所在地是一個小漁村，經濟落后、建設經驗缺乏，而棧橋式碼頭建設任務量太大，幾乎沒人有把握把圖紙變成現實。于是，鲇魚灣油港建設方決定花費2700萬美元從日本引進“單點系泊”式碼頭，即鋪設一條從岸邊到海水足夠深處的長長的海底管線，原油通過漂浮軟管進入管道從海底輸送。
1974年11月1日，鲇魚灣油港建設破土動工。此時，錢令希領銜的棧橋設計組工作依然沒有停止。1974年底，鲇魚灣油港設計方案預審會在北京一所高校舉行。
1975年4月，從日本引進單點系泊談判出現了問題。水下輸送軟管是生產系統中的關鍵部件，其一旦發生故障將導致全線停產，造成重大損失。因此，必須為其配備備用件。然而，日本企業拒絕提供。中日代表談了數月也沒談出結果。1975年5月上旬，經批準，鲇魚灣油港建設項目停止從日本引進單點系泊設備，全力搶建由錢令希之前提出的棧橋碼頭。
“以柔克剛”巧設計
事實上，自1974年大連工學院全面承接鲇魚灣油港主體工程的設計任務以后，錢令希就一直在做棧橋碼頭合理的備用方案。原因在于單點系泊方案雖然在國際流行，但成本高、輸油量小，且技術完全掌控在日本人手中，錢令希感到不太托底。理論上，還可以通過移山填海造一個離岸碼頭。但是要填平從岸邊到能夠停泊20萬噸巨輪的深水處，不僅所需的土石方數量驚人，資金數額巨大，工期也難以保證，所以移山填海造港的設想并不現實。錢令希認為，唯一的選擇就是修建海上棧橋了，“雖然難度也不小，但是我們中國人對于造橋不陌生，有把握建造出來”。
錢令希帶領設計小組的幾位青年教師，夜以繼日設計并對比不同的橋型方案。
他們在懸索橋、鋼筋混凝土橋和大跨度鋼結構橋三種方案中進行選擇。考慮到材料、施工條件和工期等原因，再加上旅大市許多廠礦有較強的金屬結構加工能力，他們最終選用了大跨度鋼結構橋。采用這種方案組織會戰，能夠保證棧橋工期和質量，并有利于地方潛力的發揮。
而針對鋼棧橋，錢令希領銜的設計小組做過70米、100米、100米以上三種跨度方案的比較。在權衡工期、總投資、施工和吊裝條件以及水上水下的施工量之后，最后決定橋跨結構的跨度為100米。另外，他們選用了全焊結構工藝。這是因為旅大市的有關廠礦普遍使用焊接工藝，焊接技術和機具設備都有較高水平，故立足于本地條件選用焊接工藝是很理想的。全焊結構還省掉了鉚釘、螺栓和拼接板等環節，使制造加工大為簡化，易于采用自動化操作，減輕了橋重，節約了鋼料，降低了造價，并且桿件不因鉆孔而受到削弱，材料得到了充分的利用。
關于橋形的選擇，錢令希等人在初步設計中考慮過拋物線形空腹桁架、拋物線形普通桁架、柔拱勁梁和平行弦桁架4種方案，并最終選用了拋物線形空腹桁架。拋物線形空腹桁架，就是沒有斜腹桿，而把節點制作成剛性節點的拋物線形剛架，最適用于全跨受均布荷載的情況。大連新港棧橋承受的荷載84%是全跨均勻分布靜載荷，活載荷只占16%，且這種由管道中流體的重量所構成的活載荷基本上是局部均勻分布的。
選定方案后，錢令希引導設計組成員討論設計中可能出現的問題，鼓勵大家查閱資料。大連工學院科技情報資料室也集中最優勢的人力，在很短時間內為設計組提供了國內外相關文獻。錢令希與設計組成員根據對文獻資料的分析，共同尋求對策，最后基于工程結構設計方案選優的思路，選擇“百米跨度空腹桁架全焊接鋼棧橋”的方案。
事實上，該設計方案在一開始提出時備受質疑和反對。反對的原因是這種空腹桁架橋發生過多次事故。比利時曾在艾伯特運河上建造了約50座空腹桁架橋。其中跨長為74.5米的哈塞爾特全焊空腹桁架橋在交付使用14個月后突然裂成三段墜入艾伯特運河。后來，陸續又有幾座橋坍塌或損壞。據統計，1938至1950年間，比利時共有14座這種型式的橋梁斷裂。從此，這種設計方案不再流行，尤其是建造跨度較大的橋梁時，更沒人敢冒這種風險了。
錢令希在比利時留學時，曾陪同來比的我國巖土工程事業開拓者俞調梅考察過空腹桁架橋，并拍攝了橋梁的照片。他們感嘆，橋型確實漂亮，從力學上分析，從建筑美學上欣賞，無可挑剔。只是后來發生了事故，且當時未能找出事故原因。因此，當錢令希提出采用空腹桁架橋型方案時，有些人就勸他說：“這種橋型，國內無先例，國外也沒有這么大跨度的，從前的那幾座橋都出過事故報廢了，幾十年再也沒人采用這種設計方案了，何必去冒這個風險！”更何況，錢令希設計的橋的跨度幾乎是那些斷裂橋的2倍，等于給自己出了個大難題。
可錢令希心想，既達到施工快、材料省的要求，又符合受力合理、美觀大方的高標準，除此之外已經沒有其他辦法了。世界上沒有最完美的事物，當然也沒有最完美的設計，任何事物都有可能被優于它的事物所代替，包括設計。因此，錢令希和他的助手們要嘗試優化空腹桁架橋的設計結構。
錢令希吸取了空腹桁架橋那些失敗的教訓，采用了柔化連接的思想，把中國傳統“以柔克剛”的理念運用到節點的構造，降低了節點應力集中的負面效應。通過模型試驗，他們證明了錢令希以柔克剛的策略可行，印證了這是降低節點應力集中最有效的辦法。
錢令希后來解釋說，該設計方案重點在于承載通油通水的管道和一個車道，將陸地與1公里外的油碼頭連接起來。這樣，1公里只需要9個橋墩，每個橋墩間距100米，這可以節約大量的鋼筋混凝土，降低在大海中施工的難度。更重要的是，只有這個設計方案，才最節省材料和縮短工期，達到“快好省”的目的。
駐扎一線抓施工
1975年4月，棧橋橋跨結構設計完成。錢令希雖胸有成竹，但為穩妥起見，希望征求著名橋梁工程專家、同濟大學教授李國豪院士的意見。“百米跨度空腹桁架全焊接鋼棧橋”的方案得到了李國豪的肯定和認可。李國豪為此特意叮囑“施工要特別注意細節”。隨后，設計組便著手進行棧橋的組裝和實橋滿負荷實驗。
棧橋正式組裝前，為確保原材料與施工團隊的優質可靠，錢令希在大連逐一走訪10余家大型工廠。他直奔一線，與早已選定的每位技術工人當面溝通，誠邀各路“技術大王”與經驗深厚的老工人坐在一起討論。他牽頭開展嚴格培訓，不僅親授焊接實操技巧，還將復雜的力學原理拆解細化，用由淺入深的方式為工人們耐心講解，為棧橋施工筑牢基礎。
1975年7月，以旅大市機械局為主的25家單位共計3000余人投入了組裝鋼棧橋的工程。在棧橋設計、組裝、吊裝施工的那段日子里，錢令希帶著設計小組，除偶爾跑幾趟工廠外，基本上在海邊的工地與工人們同吃同睡，一起研究設計方案。
棧橋第一跨鋼橋是在經驗不足、準備不充分的情況下上馬的。組裝第一跨橋需16錳鋼280噸，焊縫總長40公里，跨度101.2米、高12.5米、寬12米。7月10日，當組裝開始時，錢令希和設計組的師生便把行李搬到工地，住在木板棚里，隨時為組裝工人解決各種疑難問題。工地的領導和工人們看到錢令希年歲大，身體不好，想在生活上給他一些照顧，但都被他婉拒了。在棧橋第一跨橋拼裝最緊張的時候，他一連20多天沒有離開工地，和大家同吃一個食堂的大鍋飯，拒絕工人師傅給予的任何照顧。
棧橋實橋滿負荷實驗，采用的是錢令希提出的原型試驗方案，試驗對象就是擬最先吊裝的第一跨橋。為此，他專門成立了實驗組，并聽取工人的意見。
鋼棧橋吊運是棧撟工程設計中的一個重要問題，直接關系到工期、投資金額和施工質量。在吊裝設計過程中，錢令希與相關人員共開過十幾次會議。設計組多次到工廠、工地向有經驗的工人請教和學習。最后確定，桿件在工廠制造好發送到工地進行陸地平臺拼裝，橋跨結構安裝完畢，將橋跨落到4臺小車上，并裝上管道、路面和4個支座，然后拖到引堤頭，待滿潮時段，利用600噸浮吊運到一兩千米以外的橋址，在橋墩上就位，將支座焊接在墩頂預埋的鋼墊板上，即完成吊裝。
吊重共計405噸，吊件長101.2米、高13.1米、寬12米。這樣的龐然大物在大海中被吊著走，需一次就位完工，因此是十分重要和嚴肅的環節，關系到橋跨的安全，也關系到600噸浮吊的安全。錢令希說，這樣的整跨海上遠距離吊裝，沒有先例可循，所以設計必須周密，操作必須嚴格，只許成功，不許失敗。錢令希和工程技術人員做了認真的討論、調研、設計和計算。
大連理工大學力學系教授曹富新多次參與棧橋的設計與施工。棧橋建成后40多年，對于棧橋建設工作中的許多細節，他仍然記憶深刻：“在棧橋設計階段，錢先生就用手算（借助計算尺）算出前5階的頻率和相應振型。后來，課題小組成員用計算機對棧橋計算模型進行了比較精確的計算。發現前5階的頻率和相應振型的計算結果與錢先生的手算結果高度一致，并和實驗結果的前2階頻率和相應振型吻合。我們感嘆錢先生的手算也太神了，手算結果居然可以和計算機相比。可惜的是當時錢先生的手算草稿沒有保存下來。”
鋼橋吊裝“驚險記”
1975年8月5日，是第一跨鋼橋吊裝的日子。雖然錢令希已經把海上整體吊裝的架橋方案制定得很詳盡了，但畢竟是第一次，他要做萬全的準備。吊裝的前幾天，他和設計組在一起，趴在圖板上反復地畫圖示范。在吊裝的頭一天晚上，錢令希一宿未眠，蹲在工地上與工人一起做準備工作。
吊裝當日上午恰逢天文大潮。借助這一高潮位，大幅降低了現場組裝的施工難度，為作業創造了有利條件。當天清晨，錢令希與現場眾人懷著同樣的期盼，一同守候在海邊，靜待吊裝啟動。然而，天亮之后，海面突然刮起大風。此時已懸掛在吊裝船浮吊上的鋼橋，在強風作用下左右劇烈搖擺、難以控制。現場所有人都緊繃神經，心提到了嗓子眼，無不擔憂吊裝過程中出現意外狀況。
讓他們擔心的事情還是發生了，一根承擔吊裝的輔助鋼柱“咔嚓”一下切斷了，吊裝立刻暫停。好在那根鋼柱與鋼梁的受力無關，可是如此龐然大物在風中搖擺，稍不小心就會撞到橋墩上。剛才那根斷了的鋼柱只是個小問題，如果撞壞橋墩，整個工程就要停工了。
怎么才能讓鋼橋在空中不再搖擺？錢令希向工作在生產建設第一線的工人請教。工人們想出了屢試不爽的笨辦法——實行千繩戰術，在鋼梁上拴無數根繩子，靠人力穩住鋼梁，再使浮吊將鋼梁落在橋墩之上。采用這種戰術，鋼梁一點一點地移到了橋墩之上，在接近中午的時候，才穩穩地落實。當時，錢令希的心情也像大海的波濤一樣起伏，他甚至忘記自己站在了海中橋墩上危險的地方，當時如果稍不小心，就有被撞傷或掉入大海的危險。然而，他那時已把危險置之度外了。后來，他談起這一段情景時，風趣地說，“今天想起來還有點后怕哩！”
第一跨鋼橋成功吊裝，9月4日，第二跨鋼橋正式安裝。此前，錢令希設計了4個小“板凳”焊接在鋼梁之下，每個小“板凳”拉出4根鋼絲，固定在不同方位，以減少海風吹過的搖擺，他又在鋼梁上加了8個斜拉桿來增強穩定性。這些安裝附屬物，本來沒有給鋼梁增加過多的荷載，可細心的錢令希還是拿出計算尺進行測算。為了絕對安全可靠，他還讓有關人員在計算機上進行了更精確的計算，直到計算出了可靠的結果，才肯組織施工。本來已經萬無一失了，安裝前一天晚上，錢令希還是不放心，他推測出后焊接的斜拉桿很可能和浮吊上的鋼絲繩碰上，一旦撞斷就產生新的麻煩。為了防患于未然，那一晚，他又沒睡，和工人們一道給那幾根斜拉桿纏上了膠皮墊。第二天，安裝如期順利完成。
9月27日，吊裝第三跨鋼橋。隨著組裝速度加快，吊裝工作也加快進度。至1975年12月14日，歷時145天，全長954米、焊縫總長790多公里的九跨鋼橋全部組裝完成，棧橋碼頭水上主體工程告捷，為新港提前投產創造了條件。
1976年4月，計劃用時3年的新港建設工程提前半年完成。4月12日，遼寧將鲇魚灣油港定名為大連新港。
把棧橋當孩子，時刻關心
現在，棧橋已在海上服務近50年，依然完好如初，是大連一道亮麗的風景線。
大連新港工程投產后，僅三年半的時間就收回了建港的全部投資，那時每年出口原油占全國總出口量的90%以上。1978年這項工程榮獲全國科學大會獎，后來還在澳大利亞第17屆國際海洋工程會議上作了介紹，受到國外學者的好評。1982年，設計小組編寫、錢令希審閱修改的《全焊空腹桁架鋼橋》一書由人民交通出版社出版。
改革開放后，我國經濟飛速發展，大連新港的職能發生了徹底的變化。棧橋上不僅增設了好幾條輸油管線，還加裝了天然氣輸送管線。棧橋在新的時代發揮了新的作用。
棧橋建成后，錢令希一直把它當成自己的孩子，時刻關心著。早些年，他常去鲇魚灣了解棧橋的工作狀態，油港出現問題了也去解決處理。
在一次棧橋考察中，錢令希從管理方處得知，小汽車行駛至橋面時會產生“噔噔”異響。實地排查后發現，橫向鋪設的木板間存在間隙，汽車車輪碾軋時就會引發“噔噔”聲響，并會對棧橋鋼結構造成持續沖擊。橋面采用橫向鋪設木板的設計，是因為建設時以運油輸油為棧橋主要任務，未將車輛和行人通行充分考慮在內。
而減少沖擊頻率，就可以減輕橋梁疲勞程度，延長棧橋的使用壽命。于是，錢令希建議棧橋管理方將橫放的木板改為豎放。果然，問題迎刃而解，“噔噔”的響聲沒有了，“小方法”解決了“大問題”。
錢令希特地在鲇魚灣過生日。例如，1994年的生日，他就是在那里度過的。80多歲后，他還親赴現場，并提醒有關方面時常檢測。
2006年，棧橋整整運營了30年，錢令希已90歲高齡，且身患重病，無法成行，可他仍掛念著棧橋。當他得知橋墩發現裂紋時，很著急，幾次讓曹富新傳話給鲇魚灣大連新港的領導，要趕快組織檢測和維修。當曹富新告訴錢先生，老師們已經在做這件事時，他才露出了笑容。
如今，錢令希已經離開我們十六載。他當年傾注心血建造的這座棧橋歷經歲月洗禮，在新時代的浪潮中繼續書寫著屬于它的光榮篇章。這正是對錢令希最好的告慰。
（作者系上海理工大學特聘研究館員）
本版組稿負責人：張佳靜
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