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设计和壮观的外观闻名于世，更因其在电影中频频遭遇"摧毁"的命运而增添了几分传奇色彩。本文将带您深入了解这座桥梁工程中的奇迹，揭秘其建造过程中的技术奥秘。
图1：金门大桥
图2：金门大桥在电影中的"悲惨命运"
金门大桥的设计考量
作为一座连接旧金山与加利福尼亚跨越金门海峡的跨海大桥，金门大桥面临着独特的挑战。金门海峡两岸宽2.7千米，水深将近100米。传统的梁桥设计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。而拱桥设计虽然可以解决通航问题，但金门海峡的宽度使得建造难度和成本大幅增加，当时的工程技术也无法实现这种复杂的结构。
经过多方面的考量与试验，设计师施特劳斯先生最终选择了悬索设计。这种设计通过在两岸建造高耸的索塔，用缆索连接并悬挂桥面，既能保证通航，又能克服跨度大的难题。
图3：梁桥设计示意图
图4：拱桥设计示意图
图5：传统悬索桥设计
然而，传统的悬索桥设计在金门大桥上也面临挑战。为了克服缆索承受巨大拉伸载荷的问题，设计师采用了创新的解决方案：延长缆索并通过锚固系统将其固定在地面上，同时将两座索塔的距离减少至1.2千米，形成平衡的受力结构。
图6：缆索受力分析
图7：改进后的悬索桥设计
金门大桥的建造过程
金门大桥的建造过程充满了技术创新。首先，为了给桥墩打好坚实的地基，工程师采用了爆炸管技术，将炸弹直接送到海床地下引爆，形成基坑。然后在基坑中建造钢木框架，浇筑PCC混凝土，最后拆除木质结构，抽干海水，挖除底部石块和土壤直至坚硬的岩层，完成桥墩的建造。
图8：桥墩建造过程
索塔的建造同样别具匠心。工程师将空心钢以蜂窝状组合，像积木一样相互拼接堆叠形成索塔，这种设计既简单又经济牢固。
图9：索塔建造过程
缆索的铺设是整个工程的关键环节。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临时吊桥，并在上面安装带有滑轮的钢索轨道，通过滑轮牵引钢绞线并固定在缆索鞍座上。最后用液压机将钢绞线压紧，用镀锌钢丝捆扎，并固定在大桥两端的锚固装置上。
图10：缆索铺设过程
桥体结构的建造采用了钢结构，以避免混凝土桥面与钢制悬索连接处产生裂缝。工人们预制了桥体的每个构件，由船只运到现场，再由塔吊完成组装。同时在桥体下安装防护网，确保工人安全。
图11：桥体钢结构组装
考虑到索塔受力平衡，工人们必须在每个索塔的两个方向上同时且均匀地进行组装。
图12：索塔组装过程
金门大桥桥体钢结构组装完成后，涂上了标志性的国际橘颜色。
图13：涂装完成的金门大桥
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焊接在下层钢结构上，然后浇筑混凝土。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。
图14：桥面铺设过程
图15：指状膨胀节设计
至此，这座被誉为现代世界七大奇迹之一的金门大桥终于建成通车，成为人类桥梁工程史上的一个伟大里程碑。