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[国外桥梁] 美国圣路易士市的大桥和大拱门 [复制链接]

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weixinyu 发表于 2017-8-28 14:39:54 |显示全部楼层 |          |
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文/邓文中


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       今年四月中旬,我承美国密苏里大学邀请作2017年度史都克讲座(Stueck Lecture)的主讲,途经圣路易士市,顺路前往圣路易士大拱门(St. Louis Arch)和密西西比河上的几座大桥参观。


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       圣路易士市密西西比河上有几座大桥,由远至近的第一座是列根大桥,为纪念列根总统而命名,全长854米,主跨457米,宽31米,2014年通车。第二座是马丁·路得·金大桥,以纪念民运人士马丁·路得·金先生而得名,全长1222米,主跨293米,宽14米,1951年通车;而后依次是桥梁历史上著名的两座大桥:艾斯大桥(Eads Bridge)和颇皮拉大桥(Poplar Bridge)。


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艾斯大桥(Eads Bridge)

       艾斯大桥是世界上第一座钢结构桥梁,也是当时世界上最大跨度的拱桥,于1867年由James Eads策划和设计。但是,由于航运公司的反对和阻挠,到1874年才建成通车,迄今已143年了。该桥全长1964米,宽14米,主跨158米。有两层桥面:上层为4个城市的车道,下层则是两列火车的车道。当年,圣路易士市在经贸上要与芝加哥竞争,但是因为这里没有火车可以横过密西西比河的通道,所以火车不经过圣路易士,自然无法发展经贸。虽然艾斯大桥终于在1874年建成通车,但太迟了。圣路易士市在经贸上一直落后,无法赶上芝加哥。

       艾斯大桥下层由于空间太小而无法通行新的火车。于是,在1974年被关闭。上层公路桥面也因为年久失修,在1991年被停止使用。之后,市政府收回重修,于1994年修复下层桥面供轻轨使用。后来,上层公路桥面也因此得到重修,在2001年重新开通。现在两层桥面都在正常使用。
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颇皮拉大桥(Poplar Bridge)

       颇皮拉大桥(Poplar Bridge)全长660米,主跨183米,8车道,宽32米。于1967年建成通车。期间,颇皮拉大桥桥面已经大修了几次。主要问题是桥面板太薄,正交异性板和桥面铺装都出现了很多裂缝。现在也正在维修,对桥面重新进行铺装。

       在这件事情上,查理·赛(ChuckSeim) 先生有一个小故事:颇皮拉大桥和旧金山湾的圣马挑大桥(Saint Mateo Bridge)是美国最早应用正交异性板钢桥面的两座大桥。(注:查理·赛当时在美国加州公路局海湾大桥管理处工作,曾经参与圣马桃大桥的设计。退休后,加入林同棪国际公司为副总经理)当时两座桥的设计团队,一方面互相切磋,也互相竞争。大家都希望争夺第一。结果圣马挑大桥在1967年10月通车,而颇皮拉大桥却因一条船撞上了一个桥墩,被迫推迟,到11月才通车,屈居第二!两座大桥到今年都刚好通车50周年。

       颇皮拉大桥的桥面板厚12mm,桥面铺装是两层、每层25mm厚的改性沥青;圣马挑大桥的桥面板厚16mm,桥面铺装也是两层、每层25mm厚的环养沥青。圣马挑大桥的铺装一直没有问题,48年后(2015年),才因为路面的摩擦系数降低,予以更换。颇皮拉大桥的铺装只用了14年,因为裂缝太严重,而被全部更换。之后,颇皮拉大桥改用了一个叫T48的铺装,但最终也不能满足要求。现在改用高强混凝土铺装,目前还在施工中。

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圣路易士大拱门(St. Louis Arch)


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       圣路易士大拱(St. Louis Arch)又称作“西向的大门  Gateway to the West”,有开发西部的寓意。1964年初动工,1965年底竣工。造价1300万美元。大拱的形状是一条等应力倒过来的悬链线。也就是说,在自重下,整个拱每一点的应力都相等,没有弯距。高192米,底部两个拱脚距离也是192米。横截面呈三角形。拱为混凝土和不锈钢的混合结构:外层是不锈钢,里面一部分是混凝土。拱肋内有升降机,直达拱顶,供观光使用。同时,内设有楼梯,攀爬1070级也可直到拱顶。拱肋在拱顶处高2米,前后各有10个窗口,可以远眺周边的大平原景色。

       圣路易士拱门的建筑师是埃罗·塞里南,结构工程师是汉斯卡·班度博士Hannskarl Bandel。班度博士是纽约设计事务所Severud , Perron, Sturm, Conlin, Bandel公司的一位合伙人。我刚到美国时,他是我的老板。后来退伙,加入我成立的达士工程事务所 DRC Consultants, Inc.担任副总裁。下面是关于他讲述的一个故事:大拱是对称的,采用的施工方法是由下向上的节段悬臂施工法。两个半拱同时施工。就在快要合龙的时候,施工单位发觉这两个半拱并不完全对称,恐怕无法合龙。依照美国的处理方式,立即召开会议,最先讨论的议题是谁的过失。那是好几十人的会议,每个相关单位都带上了专家和律师,设计师通常是最穷的单位,只有班度一个人参加。这件事情可能会造成很严重的后果,因为错误的一方必须赔偿其它单位的损失。而且,这些损失常常被夸大,也算是“趁火打劫”吧,否则律师就显得无用了。


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       会议中讨论十分热烈,每个参与单位的律师们都讲了一番大道理,解释不能合龙的原因。有些所谓的“专家们”也随声附和着,七嘴八舌。“最后”几乎大家都一致“同意”必定是设计错误而导致的,因为施工单位是依照设计方提交的图纸施工的。但是,到了这个时候,设计方还没有说话的机会。

       当然,大家还是必须听听设计方的意见,同意是他们的错误,并负责赔偿。当被问及他同不同意这是设计方的错误时,班度抬头问了一个问题,说:“这个拱是对称的,施工单位是根据我们的图纸施工的,而现在这两个半拱一边高,一边低,我想请施工单位告诉我,我们是哪一边算错了?”

        现场突然一片寂静,过了几分钟,大家都在收拾文件,施工单位宣布撤销诉讼了。最后,施工单位转而请求设计方帮忙想办法把问题解决。其实问题很简单,两个半拱相差其实不大,只是在太阳下,由于温度引起的变形放大了这个差距,而造成了不对称,所以,要解决这个问题,只需要在适当地方浇冷水就很容易把两个半拱对在一起,合龙的时候一点问题都没有!


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作者系美国工程院院士、中国工程院外籍院士、林同棪国际工程咨询(中国)有限公司董事局主席


编辑:江北
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美编:欣钰

审校:廖玲

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