桥梁工程中的奇迹！1933年的美国金门大桥，是如何建造的？
桥梁工程中的奇迹！1933年的美国金门大桥，是如何建造的？
金门大桥是美国旧金山市的标志性建筑，被誉为现代世界七大奇迹之一。这座大桥不仅以其独特的悬索设计和醒目的国际橘颜色闻名于世，更因其在电影中频频"遭遇摧毁"而成为最具"戏剧性命运"的大桥。本文将带您深入了解这座工程奇迹的建造历程和技术细节。
金门大桥是美国旧金山市的象征，被誉为现代世界七大奇迹之一。
在许多科幻片、灾难片中，金门大桥遭受无数次"摧毁"的命运。
金门大桥独特的设计和极具标志性的外观，使其成为电影中的常客。
金门大桥的设计
作为一座跨海大桥，金门大桥连接旧金山与加利福尼亚，跨越金门海峡。金门海峡两岸宽2.7千米，水深将近100米。如果修建传统的梁桥，不仅会阻碍大型船只航行，还需要建造大量深海桥墩，成本极高。拱桥虽然能解决通航问题，但金门海峡的宽度使得建造难度和成本大幅增加，且当时的技术无法实现这种复杂结构。
经过多方面考量，设计师施特劳斯先生最终选择了悬索设计。悬索桥通过在两岸建造高耸的索塔，用缆索连接并悬挂桥面。但金门海峡的宽度会导致缆索承受巨大拉伸载荷，为了解决这个问题，设计师延长缆索并使用锚固系统将其固定在地面，同时将两座索塔距离减少至1.2千米，使索塔受力达到平衡。
金门海峡的宽度使得传统梁桥和拱桥方案不可行。
悬索桥设计成为金门大桥的最佳选择。
悬索桥的基本结构示意图。
金门大桥的悬索设计需要解决缆索承受巨大拉伸载荷的问题。
通过延长缆索并使用锚固系统，解决了索塔受力平衡问题。
金门大桥的建造
第一步是建造深入海水的桥墩。工程师采用爆炸管将炸弹直接送到海床地下引爆，清理后形成基坑，并在此基础上建造钢木框架，浇筑PCC混凝土。浇筑完成后拆除木质结构，抽干框架内的海水，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，完成桥墩建造。
桥墩建造过程示意图。
金门大桥的索塔采用空心钢蜂窝状组合结构，如同积木般相互拼接堆叠，既简单又经济牢固。
索塔采用空心钢蜂窝状组合结构。
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，并在吊桥上方安装带有滑轮的钢索轨道。通过滑轮牵引钢绞线，并将其固定在缆索鞍座上。最后用液压机将钢绞线压紧，用镀锌钢丝捆扎固定在大桥两端的锚固装置上。
缆索铺设过程示意图。
考虑到现场施工难度，桥体构件全部预制，由船只运到现场，再由塔吊完成组装。并在桥体下安装防护网以保证工人安全，同步完成悬索与桥体框架的组装。为了保证索塔受力平衡，必须在每个索塔的两个方向上同时且均匀地进行组装。
桥体构件预制和组装过程。
金门大桥桥体钢结构组装完成后，涂上了醒目的国际橘颜色。
金门大桥标志性的国际橘颜色。
最后是铺设桥面。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。但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，将大桥分为七块，每块之间由指状膨胀节连接，完美解决了桥体因热胀冷缩遭到损伤的问题。
桥面铺设过程示意图。
指状膨胀节解决了热胀冷缩问题。
至此，这座工程奇迹——金门大桥建成通车。