创新悬索设计破解建造难题，金门大桥成旧金山地标

创新悬索设计破解建造难题，金门大桥成旧金山地标

金门大桥是美国旧金山的标志性建筑，也是世界上最著名的桥梁之一。自1937年建成以来，它不仅成为了旧金山的象征，还被誉为现代世界七大奇迹之一。然而，这座大桥的命运却充满了戏剧性，在众多科幻片和灾难片中被反复"摧毁"。那么，这座"饱经摧残"的大桥究竟是如何建造的呢？本文将带你深入了解金门大桥的设计与建造过程。

金门大桥的设计

金门大桥位于旧金山与加利福尼亚之间，跨越金门海峡。海峡两岸宽2.7千米，水深将近100米。设计之初，工程师约瑟夫·施特劳斯面临着巨大的挑战：

• 梁桥：传统的梁桥设计会阻碍大型船只航行，且深海桥墩造价昂贵。
• 拱桥：金门海峡两岸宽度太大，要保证拱桥稳固需要加大拱形，这将大大增加建造难度和成本。

经过多方面考量，施特劳斯最终选择了悬索桥设计。悬索桥通过两岸的索塔和缆索支撑桥面，能够有效解决通航问题和成本问题。

悬索桥设计的关键

• 索塔：需要在两岸建造高高的索塔。
• 缆索：索塔之间由缆索呈抛物线形状连接。
• 悬索：从缆索垂下悬索把桥面吊住。

但是，传统的悬索设计存在一个严重缺陷：金门海峡的宽度会使缆索承受巨大的拉伸载荷，可能导致索塔向内弯曲甚至崩塌。为了解决这个问题，设计师采取了创新的解决方案：

• 延长缆索：通过锚固系统将缆索固定在地面上。
• 调整索塔距离：将两座索塔距离减少至1.2千米，给索塔的反方向上施加一个拉力，让索塔的受力达到了平衡。

金门大桥的建造

桥墩建造

为了给桥墩打好坚实的地基，工程师使用爆炸管将炸弹直接送到海床地下引爆，清理过后形成一个完美的基坑。在此基础上建造钢木框架，再向其中浇筑PCC混凝土。浇筑完成后拆除木质结构，将框架内的海水抽干，工人进入其中挖除底部石块和土壤，直至坚硬的岩层。最后向框架内部浇筑混凝土，浇筑完成后，一个桥墩就建造完成了。

索塔建造

工程师将空心钢以蜂窝状组合起来，让他们如同积木一样相互拼接堆叠形成索塔，建造简单又经济牢固。

缆索铺设

金门大桥的主缆由27000根较小的钢绞线组成。工人们为自己建造了一座吊桥，并在吊桥上方安装一条带有滑轮的钢索轨道。通过滑轮，一条一条的牵引钢绞线，并将其固定在缆索鞍座上。最后用液压机将钢绞线压紧，再用镀锌钢丝将其捆扎在一起，固定在大桥两端的锚固装置上。

桥体结构建造

为了避免混凝土桥体与钢制悬索连接处产生裂缝，工程师决定采用钢结构桥体。考虑到现场施工难度，桥体的每个构件都在工厂预制，由船只运到现场，再由塔吊完成单个构架的组装。同时，桥体下安装防护网以保证工人安全。为了保证索塔受力平衡，工人们必须在每个索塔的两个方向上，同时且均匀的进行组装。

桥体钢结构组装完成后，人们为它涂上了耀眼醒目的国际橘颜色。

桥面铺设

工人们先在桥面铺上一层木板，再在木板上铺架钢筋并将其焊接在下层钢结构上，然后在其上浇筑混凝土。

解决热胀冷缩问题

如果将桥面建造成一体，高温会导致桥面膨胀挤压桥体，低温则会导致桥面断裂。为了解决这一难题，施特劳斯先生提出了指状膨胀节的解决方案，工程师将大桥分为七块，每块之间由指状膨胀节连接。每当温度变化时，块与块之间的指状膨胀节自由伸缩，完美解决了桥体因热胀冷缩遭到损伤的问题。

至此，金门大桥建成通车，成为了一座工程奇迹和城市地标。