跨越海港的交通方案
悉尼海港大桥跨越杰克逊港,连接南岸道斯角与北岸米尔森角。1932年开放的是钢拱桥及其接线工程,不能把十九世纪提出而未建成的各种桥梁、隧道方案都算作这座桥的施工史。工程既要容纳陆上交通,也要避免桥墩妨碍港内航行。
布拉德菲尔德在1932年的工程论文中回顾,1890年调查委员会已经提出高架跨港桥及尽可能单跨的方向。1900年征集的二十四个方案全部遭否决;1911年,政府一度考虑道路、电车与行人走桥、铁路另走隧道。他提出把这些交通需求纳入新的跨港桥方案,随后长期参与规划和论证。
参考:[1]
钢拱、桥面与两岸接线
主拱净跨一千六百五十英尺,约五百零三米,两侧各接五跨钢引桥。两片竖直钢拱桁架以横向构件联结,桥面由吊杆和横梁悬挂在拱下;桥面荷载经钢拱、铰支座和混凝土基座传入砂岩地基。这里的“拱”是主要受力体系,不只是外观轮廓。
最初桥面安排六列道路车辆通行空间、四条轨道位置和两侧步道。钢材、混凝土与花岗岩各有用途:钢构件承担跨越与桥面支撑,莫鲁亚开采的花岗岩用于桥塔等部位的外部饰面。北岸铁路经新线路、车站和隧道接桥,南岸轨道再进入市中心温亚德地下站,桥并不是孤立的过水建筑。
参考:[1]
把施工现场组织成加工体系
承包商在米尔森角建立钢结构加工厂,利用原铁路用地,并整治岸边和码头空间。大型构件从材料检验、放样、切割、钻孔到铆接,需要在车间内完成精密配合;桥上的拼装是否顺利,先取决于岸上加工是否准确。
两个半拱从两岸向港心伸展,沿上弦移动的爬行起重机不断安装前方构件。半拱尚未闭合时,不能依靠完整拱的受力方式自立,施工人员以钢缆向后牵住它们,把缆索锚入岩体内的倾斜隧道。临时支撑、锚固与永久结构之间的转换,是施工的关键难题。
参考:[1]
合龙时控制受力与温度
1930年8月19日,两侧下弦在拱顶相接。施工人员逐步调整后方缆索,让原先分离的半拱靠拢;这不仅是把两块钢材拼在一起,还会改变结构的受力和变形。日照与气温使钢材伸缩,因此测量结果必须同温度联系起来理解。
布拉德菲尔德记载,工程用二十四个测温点掌握结构温度,并以液压千斤顶完成上弦处的受力调整。9月的顶推、垫块安装与卸载完成后,临时缆索才退出作用。此后起重机从拱中部向两岸后退,逐段安装吊杆、横梁与桥面构件,施工顺序跟随结构已经形成的承载条件改变。
参考:[1]
铺装、轨道和开通前试验
桥面铺装也受到自重约束。工程采用经试验配比的焦炭混凝土填充钢槽并铺设路面,意在降低附加重量;人行道另铺沥青面层。轨道伸缩接头则处理钢桥温度变化和受力变形造成的相对位移,使车轮通过接缝时保持平顺。
1932年2月,工程以蒸汽机车及煤水车进行荷载试验,测量挠度和应力。试验不只把车辆对称排满中央区域,还把它们集中在半个主跨,考察不对称受载情形。布拉德菲尔德3月1日发表论文时,开放尚属预定事项;正式开放发生在3月19日,由州总理杰克·朗主持。
通行收益与建设代价
开通之初,西侧两条轨道供铁路使用,东侧两条供电车使用,原设计的四条铁路位置没有立即全部交给列车。跨港桥因此同时衔接道路、铁路、电车与步行活动。它的交通意义在于把两岸的这些线路连接起来,而不能仅以一个跨度数字衡量。
遗产评估报告记载,工程涉及约八百所住房拆除,房主获得补偿而租户没有;施工相关场所共有十六人死亡。1958年,东侧电车轨道改为道路。建设的社会代价与后来通行方式的调整,提示人们把这座桥同时看作工程结构和持续变化的城市设施。