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美國再一次修建了世界上最長的浮橋!可為什麼總是建浮橋?

橫跨美國華盛頓湖湖面、連接西雅圖和貝爾維尤兩座城市的新SR-520公路大橋於去年春正式開通。這是美國華盛頓州第二次擁有世界上最長的浮橋。

新橋於2011年2月開始建造,長度為7710英尺,比1963年建成的舊橋還要長132英尺。新橋由77個浮舟支撐,比舊橋的浮舟數量高出兩倍多。

新橋剪綵儀式上發的小冊子:第一部分是介紹STEM(science科學, technology技術,engineering工程,math數學)相關領域專業人員為建橋做出了巨大貢獻;第二部分是介紹浮橋的水下建造工作及原理;第三部分是介紹建築材料;第四部分生態環境。

人們也許會有兩個疑惑:為什麼要在美麗的華盛頓湖上打造這麼一根「巨型麵條」?工程師們是如何將這個混泥土巨獸恰到好處地浮在水面上,並且能承擔汽車甚至是火車的重量?

為什麼總是建浮橋?

華盛頓對於浮橋的偏愛源自於到西雅圖周圍的地質環境。

比爾和梅琳達·蓋茨夫婦的豪宅就位於該湖畔

位於城市東邊的華盛頓湖,最深處超過了200英尺(大約67 米),湖的底部則是鬆軟的淤泥。這使得建造一座常規的有塔樁的懸拉橋非常困難(或者說昂貴)。該州交通部工程師介紹說,如果建造一座懸拉橋,每一座塔樁必須至少長達630英尺(大約200米),幾乎是布魯克林大橋的兩倍。

華盛頓交通運輸部工程師,同時也是這一項目的建築經理大衛·貝挈說(Dave Becher,),在高雅的西雅圖郊區建造一個高聳的懸拉橋也會遇到不少政治阻力。他說,「居民會極力反對」這一想法,不管怎麼說,這些高聳的根塔會阻礙到這裡美麗同時極具價值的湖景。

這些困難使得華盛頓州成為了浮橋界的全球權威,它吸引了各國的工程師們來共同攻克這些難關。

早些時候,一個日本代表團參加了SR520的宏大的通車儀式,他們急切地想要了解這一切到底是如何實現的。

水面之上的混凝土

浮橋的歷史比華盛頓州要古老得多,至少可以追溯到公元前480年。薛西斯一世將300艘船頭尾相連,他的軍隊才得以通過達達尼爾海峽。而這座位於華盛頓最新的浮橋則要複雜得多。相比於沉船(或者是廢棄的航空母艦),這些浮橋使用的是浮舟。在SR520這一工程項目中,他們一共使用了77個巨大的空氣箱,其中最大的箱子有28英寸高,75英寸寬,360英寸長。

如果你認為讓一個大箱子下沉的最好辦法是往裡面灌注水泥,那麼你肯定沒有體會到浮力的威力。就像在浴缸中放一個朝下的杯子那樣,水面提供的向上的浮力與這些浮箱的向下的重力相等,所以每一艘浮舟大約有20英尺(大約6米)位於水面以下,剩下7英尺(大約2米)露出水面。華盛頓的工程師們還為此研發了一種特定的混凝土配方與澆築工藝,確保這些浮舟不會出現裂縫。

在每一艘浮舟內部,是一些更小的,水密的艙室。如果發生了極端的意外情況,比如說發生了破裂,那麼這些破裂將被限制在一個艙室內,從而將沉沒的風險最小化。如果安置在浮舟內部的感測器檢測到了水的侵入,它們將向附近的交通運輸部橋樑維護設施傳輸中心,以及特定的交通運輸官員們發送緊急警告。

根據設計,這座橋樑能抵禦時速達89英里(約140公里/小時)的狂風,這使它能在普吉特海灣百年一遇的暴風中安然無恙。這座橋與華盛頓湖底部通過58個「巨大」的錨固定,每一個錨都都與3英寸粗的鋼纜相連。這些所謂的「巨大」可不是說著玩的。其中的一類專門沉入淤泥的錨,重達107噸。其他的錨則主要用來提供穩定性,以及在有風浪時保持橋的平穩。

這類錨的總重量達到了450噸,甚至超過了一架滿載的波音777客機。根據設計,這些錨都是無法移動的,哪怕橋面本身已經發生了移動。舉個例子來說,現在人們已經不需要那些錨了,但是那些錨仍沉在湖底。

當然,這些浮橋確實有可能沉入水中。在1979年,胡德運河浮橋的一部分因暴風雨而沉入水中。在1990年感恩節假期期間,一名維修人員在對一座關閉的,1940年代建造浮橋進行檢修時,忘了關上浮舟的閥門。隨後浮舟內部開始進水,而內部隔間存在的小裂縫讓事態進一步惡化。亨利佩特斯基在《科學美國人》中這樣寫道,「橋就像一堆坍倒的多米諾骨牌一樣沉了下去。」這絕對不是一個輕鬆的畫面,但是希望以後再也不會出現。

「我們現在對於浮橋機理的理解要比1940年代好得多。」州交通部門對於這座橋是如此的自信,它們還計劃將來某一天在SR520上鋪建輕軌。


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