六条车道的过江通道

这座桥位于美国明尼苏达州明尼阿波利斯,连接密西西比河两岸,编号为9340号桥。设计由斯韦德鲁普与帕塞尔公司(Sverdrup & Parcel)承担,采用美国各州公路官员协会当时的设计规范。

1967年开放时,桥上有六条车道投入运行,预计每天承载约66000辆汽车。1977年整修桥面和南行入口时,又增开两条车道;施工目标包括改善行车状况、延长使用年限和降低年度维修费用。

1998年的改造继续涉及中央混凝土分隔设施、侧面护栏、排水系统和油漆。日常检查时,人员从桥梁两端向中部推进,携带上一年的报告,记录构件状态的变化。

参考:[1] [2]

桥面与桁架的联系

桥梁的主要过河部分为三跨连续上承式钢桁架,两侧接钢梁和混凝土引桥。中间河跨约456英尺,两旁各约266英尺;边跨另有约38英尺的悬臂,承托相邻引桥的横梁。

钢筋混凝土桥面通过接缝分段。桁架范围设有七道横向伸缩缝,分别位于悬臂端部、三跨中部及河跨桥墩处;桥梁中心线还有纵向接缝,上方是中央分隔设施。

主桁架受拉弦杆采用箱形截面,内部横隔板通过焊接钢条连接。这些隐藏在箱内的焊接细部,成为后来疲劳评估的重点。URS公司的研究还把桥面更换顺序与构件受力联系起来,说明维修施工同样需要分析荷载如何重新分配。

参考:[2]

1967年的钢桁架架设

选型阶段,设计者比较过板梁桥和四道纵向桁架的方案,最后选用两道桁架,减轻并缩窄上部结构,同时省去一座河中桥墩。引桥则按铁路净空和北端变化的道路宽度,分别采用钢梁与空心混凝土板。

工程调查依据施工周报和月报,将承建方记为明尼阿波利斯的Industrial Construction Division。主钢桁架于1967年5月9日开始架设,8月11日完成。到11月,除电气系统和油漆外,桥梁施工已经完成。

施工必须适应现场条件:第六跨原定临时支架位置与道路、雨水管道冲突,架设顺序随之修改。为让相邻引桥尽快开工,铆接也改为尽量紧随各段桁架架设进行,而非等整跨全部立起。

合龙时,桁架端部支座先临时降低约10英寸,随后顶升到最终支座,并用液压系统测量支承反力。旧桥1967年先向地方交通开放,1971年才开始承接州际公路交通;两者是不同的通行阶段。

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服役中的裂缝与荷载试验

投入使用后,引桥出现的裂缝推动了局部改造。1997年,工程师发现引桥端部横梁开裂,怀疑支座运动受阻造成平面外变形;修理在裂缝尖端钻孔,并增加支撑以减小变形。

次年发现的另一类裂缝位于横隔板连接附近。维修除钻孔和加装钢板外,还降低部分横隔板位置、调整螺栓连接,让节点能够有少量滑移;测得的应力幅随之显著下降。1999年重新油漆时,还封盖箱形构件的开口,以免鸟类进入筑巢、留下可能腐蚀钢材的粪便。

明尼苏达大学的希瑟·奥康奈尔、罗伯特·德克斯特和保罗·伯格森进一步安装应变计,监测正常交通,并用已知重量卡车试验校准二维和三维模型。2001年报告认为桁架发生疲劳开裂的可能性较低;这是针对疲劳问题的评估,不等于对一切失效方式作出保证。报告仍建议定期检查应力幅较高的主桁架构件,并提出可以每六个月从检修走道查看横向桁架下弦与斜杆的关键焊接细部。

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交通中断与替代桥梁

2007年8月1日旧桥坍塌,原来每天约14万辆汽车使用的通道中断,车辆转向其他路线,增加了地方和区域道路的拥堵。重建需要同时处理引道标准不足、旧工业用地污染、铁路和地下管线等约束。

明尼苏达州交通部采用设计与施工合一的发包方式,在设计协调、公用设施迁移和公众意见征集方面并行推进,争取在冬季之前开始建设。新的过河工程由两座桥组成,每个方向五条车道,另设标准宽度的路肩。

替代工程名为I-35W圣安东尼瀑布桥,于2008年9月18日开放交通,重新接通通往市中心及明尼苏达大学等目的地的路线。

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