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斜拉桥兴起

时间: 2016年09月22日 | 作者: 埃米 · 努尔吕姆 | 来源: 环球科学
欧洲的大跨径桥梁设计受到人们的青睐。

撰文 埃米 · 努尔吕姆(Amy Nordrum)

翻译 蒋泱帅

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美国纽约最长的大桥目前身处困境。2014年5月,美国总统奥巴马(Barack Obama)在一场举行于塔潘泽大桥(Tappan Zee Bridge)前的新闻发布会上说道:“有时候,你在人行道上就能看见河水从大桥的裂缝中流过,尽管我不是工程师,但我认为这样的情况并不乐观。”

事实确实如此。横跨于哈德逊河(Hudson River)之上、长3英里(约4.8千米)的塔潘泽大桥每日车流量为138 000辆。在功能上已是“老掉牙”的塔潘泽大桥,正是美国破败的基础设施的典型。据2013年美国运输部一份报告显示,全美大约每10座桥梁中就有一座可以说存在“结构性缺陷”,这令人不安。上世纪五六十年代是美国桥梁建造如火如荼的时期,正像其他建于此时的钢制交叉结构大桥,建成于1955年的塔潘泽大桥现如今也已经超过了为期50年的设计寿命。如今,这座悬臂桥(即通过横梁与河岸固定以分散桥身重量的结构)每年需花费5 000万美元进行保养。桥梁状况如此糟糕,以至于奥巴马总统加快了建造替代桥梁的进程:一座通过斜拉钢索和索塔结构来分散重量的斜拉桥。

斜拉桥最早出现于欧洲,经过欧洲工程师几十年的改进后,这类桥梁于20世纪70年代首次完整亮相于美国。如今,由于在结构上又得到了优化,斜拉桥通常是土木工程师在设计跨径超过900米的桥梁时的首选。这类桥梁比其他结构方案更容易建造,而且因为更节省材料,成本也更低。塔潘泽大桥的替代桥梁目前被称作新纽约大桥(New NY Bridge),施工队伍已开始在钢制基础架构上作业,桥梁将于2015年春季成形。美国俄勒冈州的波特兰市、肯塔基州的路易斯维尔市以及洛杉矶市也正在建造斜拉桥。“斜拉桥正逐渐成为美国桥梁的首选,”美国土木工程师协会(American Society of Civil Engineers)的前主席安德鲁·赫尔曼(Andrew Herrmann)说道。

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斜拉桥和悬索桥在设计上相当接近,它们最大的不同之处在于钢索结构的承重方式(如图所示)。悬索桥,例如美国金门大桥(Golden Gate Bridge),在结构上有两套钢索:主钢索连接桥上的索塔,辅钢索从主钢索上垂下,固定住路基。与此相反的是,斜拉桥只有一套钢索直接将索塔和路基相连。

悬索桥的桥身两端还需要巨大的锚碇,尤其是巨型钢筋混凝土块,用以稳固桥身;而斜拉桥路面的重量则是通过桥身两侧的索塔均匀承受,故而不需要锚碇。

斥资近39亿美元的新纽约大桥竣工时将拥有8条车道,也将成为世界上最宽的斜拉桥。这座桥本该更早就进行施工的。在美国东北部,那些饱经50年或更久风霜的桥梁,现今的情况已非常糟糕。新纽约大桥的项目经理戴维·卡波比安科(David Capobianco)说:“这会是纽约的第一座斜拉桥,但它不会是最后一座。斜拉式桥梁将会在美国越来越普遍。”该桥的施工建筑公司期望这座斜拉式结构桥梁的寿命能长达100年之久,并预计于2016年年底通车。