同一海峡的第三座桥
塔科马海峡是普吉特海湾内连接塔科马与吉格港两岸交通的障碍。这里1940年建成的第一座悬索桥在当年倒塌;1950年桥利用原基础重建,并长期承担州16号公路交通。进入新桥规划阶段后,旧桥四车道已经难以应付潮汐式通勤:早晨车辆集中驶向塔科马及更东面的就业中心,傍晚则反向拥堵。
2007年完成的是1950年桥南侧另建的东行桥,旧桥继续保留并改造。增加平行跨越能力,是这次工程的直接目标。新桥、旧桥整修和两岸道路衔接属于同一建设项目,通车并不等于全部收尾工程同时结束。
设计施工与结构选择
2002年9月25日,华盛顿州交通运输部向塔科马海峡建设联合体发出开工指令。联合体由贝克特尔与基威特组成,Parsons与HNTB联合承担设计;Nippon Steel与Kawada Bridge负责钢结构制造和架设工程安排,并把大部分制造工作交给韩国三星重工业。
新桥的悬吊部分长5400英尺,约1646米,由2800英尺主跨及1400、1200英尺两侧跨组成。钢筋混凝土桥塔支承两根主缆,主缆通过吊索承托桥面。上部结构采用两片钢桁架,与顶部正交异性钢桥面共同受力;桥面板下设纵向闭口肋和横梁,以较轻的钢结构跨越海峡。
参考:[1]
急流中的浮式沉井
两座塔基施工时,水深约130与144英尺,沉井平面尺寸约80乘130英尺。施工先在港内完成底部刃脚和若干层井壁,再把吃水约47英尺的结构拖至桥位,继续分层浇筑。底部倒置半圆筒形成的气腔提供附加浮力,支撑浮运及现场施工。
涨落潮反复改变水流方向,潮位变化约20英尺;近旁又有旧桥桥墩,沉井偏移过大便可能相撞。工程采用上下两组共32根系泊缆:初期连接下组,吃水加深后接入上组,并随沉井下沉调整导缆位置与预张力。设计人员把浮稳性、水流荷载和施工顺序一并分析,而不能只计算最终落底后的基础。
参考:[2]
两桥相邻的风工程问题
新旧桥相距很近,风吹过一座桥后形成的尾流会影响另一座。设计团队因此在加拿大国家研究委员会的渥太华风洞内,以1∶211的全桥气弹模型同时试验两座桥,检查并列状态下的响应。论文报告未发现表明气动失稳的突变,模型试验也用于确定桁架设计风荷载。
钢桥面直接参与整体受力,计算还须兼顾车辆局部荷载、疲劳和安装阶段。工程分别使用整体模型与细部有限元模型,检查板肋连接、横梁及拼接等部位;高应力位置采用HPS 70W高性能钢。抗风验算与焊接细节共同影响结构长期表现。
参考:[1]
跨海制造与现场连接
钢结构主要由韩国三星重工业制造,运到桥位后通过吊装设备逐段架设,再完成节段之间的连接。制造、运输、起吊和拼接需要连续协调,桥面各段连成整体后,还要检验施工中形成的结构状态。
州交通运输部2007年第一季度报告记载,最后一个桥面节段于1月30日吊装到位,随后继续进行螺栓连接和焊接。2月中旬开始主缆缠丝;到3月底,两侧跨的缠丝已完成,主跨仍在进行。桥面合龙之后,还要安装伸缩缝、铺筑路面、完成照明以及收费设施。
从庆典转入收费通行
2007年7月15日举行跑步、步行和剪彩活动,7月16日才正式开放车辆通行。新桥承担驶向塔科马的东行交通;运营配置包括两条普通车道、一条高乘载车道和一条连接杰克逊大道出口的辅助车道,另设人行与自行车通道。车辆可经人工收费站缴费,也可使用Good to Go!电子收费,收费收入用于偿还建设成本。
当年第三季度报告比较通车前后的早高峰:吉格港奥林匹克大道至桥头一带,早晨6至10时车速从低于每小时25英里提高到约60英里,显示原有瓶颈明显缓解。同时,旧桥抗震和桥面改造、标线、照明及景观等工作仍在继续,整体项目当时预计于2008年春完成。