在第一座跨海峡公路桥以北

1988年启用的穆罕默德二世大桥,是伊斯坦布尔第二座博斯普鲁斯海峡公路桥。它连接欧洲岸的希萨吕斯蒂与亚洲岸的卡瓦哲克,位于1973年开放的第一座海峡桥以北约5公里。第一桥的年平均日车流到1987年已达约13万辆,增加跨海峡通道成为迫切需求。

新桥与O-2环线和泛欧高速公路系统的建设相联系,承担欧洲、亚洲两侧路网之间的连接。公路总局的工程记录把1988年5月29日列为施工完成日,7月3日列为投入运营的开幕仪式日;完工和正式启用因而是两个阶段。

参考:[1] [2]

设计者、承建者与单一大跨

英国弗里曼·福克斯合伙公司为第二座海峡桥编制设计。美国国家合作公路研究计划的桥梁资料表,将其上部结构承建者列为石川岛播磨重工业、三菱和日本钢管。这份表把设计机构与上部结构施工机构分列,反映出跨国工程分工。

这是一座钢悬索桥,主跨1090米,桥面总宽39.4米,箱形断面高约3米,跨中桥面距平均海平面约64米。两岸地形使桥塔基础接近桥面端部的高度,因此不像第一桥那样另设长的桥面引跨。公路在高岸接入,大跨越过海峡,通航空间保留在桥面之下。

参考:[2] [3]

钢箱梁、主缆与吊索

桥面采用带加劲构件的正交异性钢桥面板和流线形封闭箱梁,桥塔采用矩形箱状钢结构。主缆跨过塔顶,两端锚固于岸上,吊索把桥面荷载传给主缆;交通和自重由这套相互连接的构件承担。

从桥面横断面看,39.4米并非全部都是车行空间:箱体本身宽33.8米,两侧还各伸出2.8米。箱梁以较浅的断面跨越很长距离,其几何形状也服务于抗风要求。这使桥面、缆索和桥塔必须作为整体研究,不能只凭路面宽度理解桥梁规模。

参考:[1] [2] [4]

从岸边拼装到空中合龙

62个钢桥面单元在屈屈克苏拼装场焊接,焊缝接受X射线检查。构件由驳船运至桥下,36个水面上方单元直接吊升;另26个位于岸上方的单元先从水面起吊,再在吊索间逐步横移就位。运输、提升与横移由此成为连续工序。

施工过程也不断改变结构的受力。Murat Günaydin等人在2012年的研究中,依据设计图建立分阶段有限元模型,计入几何非线性和钢材松弛,比较逐段架设与一次性形成全桥的计算结果。桥面位移、弯矩及塔的水平位移出现差别,说明施工次序本身是分析对象。论文中的阶段天数属于模型设定,不能代作现场竣工工期。

参考:[1] [4]

桥梁与城市就业分布共同变化

交通影响不仅发生在桥口。Pelin Alpkokin等人利用伊斯坦布尔1985年与1997年的交通规划资料,研究就业中心与通勤之间的联系。两次调查中,早高峰机动化出行的平均时间由53分钟降至41分钟。作者把这一变化同时联系到第二座海峡桥建成和城市多中心增长,后者使部分郊区居民更接近工作地点。

调查中的汽车拥有率接近翻倍,1997年达到每千人98辆,但交通方式构成没有相应剧变:约29%的出行用小汽车,约65%依靠公共或私人服务巴士及小巴。新桥因此嵌入了公交、道路和就业位置共同作用的城市交通系统。

参考:[5]

运营中的实测振动

土耳其公路部门的Nurdan Memişoğlu Apaydın与博阿齐奇大学坎迪利研究所的Yavuz Kaya,在2007年组织环境振动测试。7月12日记录繁忙交通下的响应;7月19日清晨先记录轻交通,再短暂封闭桥面,取得无车状态数据。五个测点同时测量纵向、横向及竖向加速度。

研究者用频谱分析比较记录,并从加速度计算速度与位移。无车时的响应幅度明显较小,而轻、重交通的幅度相近。这类观测把实际车辆作用与理想化结构模型连接起来,也让1988年投入使用的大桥在后续运营中成为可持续检验的工程对象。

参考:[6]