美国建造全球最长浮桥,让万吨混凝土飘在水面,是如何做到的?

发布者:江湖套路 2023-5-24 02:36

美国打造了一座世界上最长浮桥横跨华盛顿湖,西接西雅图,东接华盛顿工业区,全长2350米

整座桥耗费46亿美金,用了上万吨水泥却未耗费一个桥墩和吊索!整座桥浮在湖面上,每天交通量高达13万台,这究竟是怎么做到的?

悬浮在湖面的桥,新SR-520公路大桥!

1963年,美国工程师在2.3KM的华盛顿湖面上,建成了一座举世瞩目的浮桥!

整座桥没有桥墩也没有吊索,全靠33个混凝土制作的浮舟漂浮于水面。桥上一来一往,单侧2车道,无人行道,无应急车道。建立后成为了连接西雅图跟华盛顿工业区的重要交通,日均流通车辆高达11.5万辆

然而,这座桥建成后不久就暴露了诸多弊端!

暴风雨来袭,浮舟就会开始剧烈摇晃,这种情况下开车从桥面驶过,无异于给阎王爷“冲业绩”!每当暴风雨来袭,浮桥只能关闭不予通行。

剧烈的晃动下,浮舟连接处必然会遭受损坏,经常会出现裂开、漏水等情况。遇到此类情况,只能耗费大量的人力物力进行维修。这座浮桥使用了48年,日常维修费用高昂不说,还经常造成交通堵塞!

美国政府终于受不了了,2011年他们决定重修浮桥!

这一次他们使用了77个混凝土浮舟,将原本的单侧2车道扩建成了6车道,以解决交通拥堵问题。与此同时,加强了桥面的防震、防暴风雨装置,设计使用寿命75年!

耗费了5年时间,这座长浮桥再次问世,成功通车!不过,很多人不太理解,不用桥墩不用吊索,美国人是如何让桥梁漂浮在湖面的?

万吨水泥如何漂浮在湖上,有何奥秘?

简单来说,就是利用漂浮在水面的东西作为基地,然后在水面铺建木板,搭成一座桥。这种建桥方式最早出现在我国周朝,不过当时作为基底的是真正的木桥,也被称之为舟桥

SR-520浮桥能够成功漂浮于湖面的奥秘,便是混凝土浮舟

其主要建造材料是混凝土,但普通的混凝土根本无法漂浮于水面,比重大的混凝土一扔入湖中必定会快速沉入湖底

想要让混凝土大块大块漂浮于水面,材质就得不一样。他们使用的是水密性高的混凝土,内部隔水性好具备防水功能。

除此之外,内部还混合了低碱水泥能够避免水泥出现裂缝;加入了硅灰,能够填充颗粒间空隙,产生凝胶体具备抗高压、防腐、抗冲击等优点

加入了粉煤灰和矿渣等材质,能改善流动性、粘聚性以及保水性,更易于成型,还能减少坍落度避免经济损失

浮舟最大的特点之一是没有使用AE减水剂,水灰比0.36。减水剂能够将水泥颗粒分散,在不改变强度的情况下减少水泥量,节约水泥。

不添加减水剂,使得混凝土28d的设计标准强度约52MPa,杨氏模量37000N/mm2,干缩率低于350*10^(-6),质量远高于普通混凝土!

浮桥一共使用了三种不同的混凝土浮舟!

纵向浮舟21个,每个重达1.11万吨,主要用于支撑横跨华盛顿舟的上部结构。桥梁的两端使用了2个衡向浮舟,每个重量约1.01-1.05万吨

为了让浮桥更加稳定,不要被大风一挂就虽波飘荡或扭做一团,还增加了54个稳定辅助浮舟,每个重量2500-2820吨

每个浮舟内部安装了传感器,一旦内部进水传感器就会立刻报警,让工作人员立刻前往查看进行维修。

当然只靠着这些混凝土浮舟是远远不够的,能够让它们漂浮在水面上只成功了一半,还得将它们与河岸跟河床固定,这就不得不使用锚爪锚固

锚爪是一种常见水上设施,能够将河岸跟河床锚固的一种工具,一般使用的是金属材质,通过焊接、螺栓等方式加以固定。浮舟使用的是钢缆索锚固,8厘米直径,全长305米。

浮桥一共使用45个锚爪,8个重力式锚传递拉力,5个钻杆锚,将浮舟稳稳当当地控制在湖面上。

浮舟的上方使用引桥(58米长,45吨重),通常情况桥面要高于河面或河岸,车辆很难直接开到桥上。需要建立一段引导让车辆能够轻易上去,通常采用螺旋形降低坡度。

引桥可以随着水面浮动,能够上下左右升降移动60厘米左右。

水面上使用776块面板,包含771个墩子,311个主梁支撑。桥面23处浇筑面板,连接处4处桥面板搭建而成

桥面上设置4.7千米排水管,避免涨潮淹没路面。7.9千米中央处设置人行道、车道分隔栏杆。为了降低汽车的噪音污染,还特地安装了隔音墙,可以说十分贴心了。

建造浮桥的工程浩大,一共耗费了46亿美金!经过工程师材料、技术的改良,总算是弥补了车道狭窄、易开裂、不稳定的诸多缺点。

美国斥巨资打造一座浮在湖面的长桥,难道只为了打破世界纪录?为何他们不建造一座造价低、更实用的普通桥梁呢?

美国为何斥巨资打造长浮桥,意义何在?

美国最初建立桥的目的,就是为了连接两岸的交通,缩短运输距离,成为连接西雅图与华盛顿工业区的重要交通路线

至于为何不建立普通桥梁,美国人也是迫不得已!

华盛顿湖底都是软塌塌的淤泥多达190多米,约等于70层楼高度!想要在深厚的淤泥之中打桥梁墩,那岂不是“擎天柱”?

更何况湖长2.3千米,按照桥梁设计每隔40米就需要一个桥墩,那么这条巨长的桥至少需要57个桥墩!!!

建造桥墩难度大也就算了,华盛顿湖还处于地震带,经常多发地震。一旦发生地震,斥巨资建造的桥梁必将毁于一旦。很显然,在华盛顿湖中建造一座常规的桥梁无异于天方夜谭。

所以美国人才想出了建立一座浮桥,解决不修建墩柱的问题,才有了这座世界上最长的浮桥。

现在这座浮桥每天车流量高达13万,已然成为了华盛顿与西雅图地区重要的交通公路。

目前浮桥已经使用了7年之久,距离美国预计使用时间还剩68年,不知是否能像他们预想的一样。

参考资料:

世界最长浮桥—美国新SR-520公路大桥 刘海燕 知网 2018-07-28

作者:怡君 校稿:川川

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