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旧金山-奥克兰海湾桥梁

  

海湾大桥西桥夜景

旧金山-奥克兰海湾大桥(San Francisco-Oakland Bay Bridge),当地多简称为海湾大桥(Bay Bridge),是一座位于美国旧金山湾区,连接旧金山、耶尔巴布埃纳岛(Yerba Buena Island)、以及奥克兰的桥梁。海湾大桥是横跨全美国的80号州际公路一部份,是旧金山到奥克兰的直接通路,每天约有27万辆次汽车从这座大桥的双层桥面通过。海湾大桥是世界上跨度最大的桥梁之一。

 

  在旧金山和奥克兰间建造一座收费桥梁的设想在淘金热时期已然出现,但直到1933年才开始动工。这座桥梁由查尔斯·H·珀塞尔设计,美国桥梁公司建造,于1936年11月12日完工通车,比旧金山另一著名桥梁金门大桥早六个月通车。最初,上层桥面设计成汽车通道,下层则是铁路和载货卡车的通道,但在“钥匙系统”(运营于1903年至1960年间的一个私有湾区公共交通公司)终止运营之后,海湾大桥的下层桥面也改为道路供汽车通过。

 

  2009年10月27日,海湾大桥由于东半部铁桥修复失败而短暂关闭,于11月2日重新开放。详见本词条“

 

  2009年10月眼杆修复失败和封桥事件

 

  1986年,旧金山市非正式地将大桥更名为“詹姆斯·“阳光吉姆”·罗尔夫大桥”(The James "Sunny Jim" Rolph Bridge)。

 

编辑本段海湾大桥组成

  海湾大桥由东西两部分组成,分别连接耶尔巴布埃纳岛的东西岸和旧金山市和奥克兰市(耶尔巴布埃纳

  

海湾大桥地图

岛在当地又称芳草岛,是一个天然露出底层岛屿,坐落在旧金山湾湾口中央)。西桥是一座由四座索塔组成的悬索桥,拥有六个桥跨,连接芳草岛和旧金山市。旧金山市的林孔高地(Rincon Hill)顶部充当西桥的锚碇,同时也是海湾大桥西桥到旧金山的着陆点,通过三条小桁架桥与市区路段相连接。在芳草岛和奥克兰市之间的东桥则是一座悬臂桥,由两座桥塔、五个桁架结构桥面、和一条14节的桁架公路组成。海湾大桥在芳草岛上的部分由四段组成:紧接在西桥悬索锚碇的东面的,是一段98米长的混凝土高架桥,然后连接一段160米长、穿过芳草岛中心岩质山丘的隧道,之后是另一段241米的混凝土高架桥,最后通过一条长356.5米的弯曲的钢桁架高架桥连接到东桥桥面。

 

  在奥克兰市的收费站(自1969年起,海湾大桥只对西行车辆单向收费)拥有18条收费车道,其中6条车

  

海湾大桥地图

道是FasTrak电子收费车道。公共汽车可以通过两条全日公车专线绕过收费所直接上桥;而多座客车可以在工作日上下班时段使用这两条车道。最左边的两条收费车道供多座客车在工作日上下班时段使用。在早晨上班时间,奥克兰市一边交通拥挤的情况可以通过580、880州际公路和80号州际公路往里奇蒙德(Richmond)方向这三条支线公路疏导。而由于旧金山市一边的车道数目在结构上已经被限制,在傍晚下班时间海湾大桥东行交通拥挤的情况十分常见。目前,海湾大桥仅限高速公路机动车通行,行人、自行车和其它非高速公路车辆都不允许通过。然而,加州交通局(Caltrans)在交通拥挤时段提供自行车穿梭服务,单程费用为1美元。

 

编辑本段海湾大桥历史

施工前

  旧金山坐落在旧金山湾的湾口,其地理条件在加州淘金热时期显得十分优越,这座城市也迅速兴起:当时几乎所有的商品都不在本地生产,而是从其它地方通过船只运输到旧金山,从而到达美国西部。但是,在1869年5月,第一条自东向西贯通全美国的洲际铁路完工后,旧金山人才突然发现自己选错了地方,处在了旧金山湾外围、远离大陆的另一侧,从而错过了与新铁路连接的机会。许多旧金山人愈发担心这座城市因此而失去它作为该地区贸易中心的优势,也因此开始考虑建造一座横跨旧金山湾的大桥。19世纪70年代早期,许多报章都讨论过这个想法。1872年初,一个名为“海湾大桥委员会”就在努力地计划建造一座铁路桥。一个自称“诺顿大帝一世”的当地名人,提出应该在奥克兰市和旧金山市之间建造一座悬索桥。与他其它古怪的设想不同,这个造桥的设想得到了许多民众和政客的响应。然而,旧金山湾实在是太宽和太深了,这个任务在当时无论在工程技术还是资金方面都是一个巨大的挑战。

 

  1921年,诺顿去世40年之后,人们又考虑过修建水底隧道的设想,但很快由于不适合车辆通行而被否决。随着人口的增长和汽车实用性的提高,要建造一条跨湾大桥的呼声越来越高。1929年,加州立法机构成立了“加州收费桥管理局”,并将在旧金山县和阿拉米达县间建设桥梁的责任交托给它。

 

  为了使桥梁的设计可行性更强,在桥梁选址时人们觉得让它通过耶尔巴布埃纳岛(即芳草岛)而作为“中转站”。这个决定显著地减少了大桥的建造用料和施工人手。直到1997年,芳草岛一直是美国海军基地,因此要实施这个方案,就必须得到美国国会的批准,因为美国国会有权调度陆海空三军、管理海陆军基地。经过了大量的游说工作之后,在1931年2月,加州终于获得了美国国会批准,可以使用这座岛屿。

施工过程

  大桥在1933年7月9日动工。连接旧金山和芳草岛西桥是一个庞大的工程。旧金山湾深达30米,兼之湾底

  

建设中的海湾大桥(1935)

的泥土层松软而深厚,需要新技术才能在土层里固定好地基。在当时的建筑技术下,出于稳定性的考虑,建造悬索桥不能使用超过2个索塔;但如果只使用2个索塔,索塔间的跨度又将超过当时技术的限制。这个问题最终的解决方案是,在旧金山市和芳草岛中间水底沉放一个巨大的混凝土锚碇,将旧金山到芳草岛的距离“切割”成了两段,从而可以在这个锚碇的两端各建造一座双索塔悬索桥。

 

  海湾大桥东桥也是一个非凡的工程壮举。东桥从芳草岛到奥克兰市,由一组双悬臂、五条长跨度通桁架和一条桁架公路组成,跨度达3102米。建成后,海湾大桥东桥是当时同类型桥梁中最长的一座,其悬臂部分在当时世界上所有已建成的桥梁悬臂中,体积最为庞大。

 

  海湾大桥东桥最初的塔架实际上是由特制木材制成。由于湾底的泥土很深,要把直接塔架座在岩床,哪怕只是湾底土层底部都不实际。于是,工程师用原始森林里整根的花旗松精心制造长条木桩,置入湾底较坚实的底层泥土里,构成大桥的地基。

芳草岛隧道

  将东西两座桥连接起来的是芳草岛隧道。这条隧道长160米,宽23米,高18米,是世界上直径最长的运

  

芳草岛隧道内景

输用钻孔隧道。建造隧道时挖掘出来的大量岩石和泥土,用作在芳草岛北面开发与之相连的人工岛屿“金银岛”的部分用料。

 

  这里有一则关于以前在芳草岛隧道的下层铁路的轶事:在铁路隧道的墙上,每隔一定的距离就有一个“死人洞”,以供列车通过时还在隧道里的铁路工人及时躲藏。

竣工通车

  1936年11月12日中午12时30分,海湾大桥完工通车。时任总统赫伯特·胡佛、参议员威廉·麦卡杜(William McAdoo)和加州州长弗兰克·梅里厄姆(Frank Merriam)出席了通车仪式。时任州长梅里厄姆在通车仪式上用乙炔切割吹管切断了横贯在车道上的金链,表示海湾大桥正式通车。

 

  海湾大桥的总建造成本是7700万美元。在通车之前,当时的梵蒂冈国务卿,尤金·帕切利,即后来的教皇庇护十二世,为海湾大桥祈祷祝福。

道路规划

  最初,西桥上层桥面的两个出入口都是长长的斜坡,分别在五街(Fifth St.)和布莱恩特街(Bryant St.)的交

  

海湾大桥西桥

叉口、弗里蒙特街(Fremont St.)的林孔高地。下层桥面的入口是在埃塞克斯街(Essex St.)和五街的斜坡,主要是货运卡车使用;大桥下层的铁轨则折向北,进入跨湾列车车站。

 

  东桥最初由三个入口:奥克拉市的橡树街(Cypress St.,即17号州道)尾端的高架桥,同在奥克兰的38街(即50号国道)尾端、与圣帕布罗大道交叉口处的高架桥,以及东海岸高速,连接着沿着海岸线延伸到奥尔巴尼市、伯克利市和埃默里维尔市的40号国道。

 

  海湾大桥最初通车时,上层桥面只有双向六车道,并且仅限车辆通行。下层桥面北面有三条卡车车道,其中中间一条的车流方向不一定,由当时通勤方向决定,并由交通灯指挥;南面是两条铁路轨道,供南太平洋铁路、钥匙系统和北萨克拉门托铁路使用。当输电轨正被钥匙系统的列车使用时,另一条铁轨上方有一条输电线为南太平洋铁路和北萨克拉门托铁路的列车供电。1941年之后,海湾大桥的铁路仅供钥匙系统使用。而1958年四月,钥匙系统连同整座海湾大桥都终止了所有铁路服务。

  

海湾大桥东桥

此后,海湾大桥重新配置道路。1963年10月12日,大桥改成双向十车道,上层五条车道全为西向,下层则全为东向,并一直持续双向收费到1969年。之后,大桥只对西向车辆收费。

 

  最初,海湾大桥上的美国高速公路有40号和50号两条。1964年,这两条高速公路合并成80号州际公路。

 

  无论是东向还是西向,到金银岛和芳草岛的出口很不寻常地在车流方向的左侧,而这两个岛上的入口虽然依例在车流方向的右侧,但两个入口都没有专门的并道,因此车辆必须在很短的距离就从完全静止加速到高速公路的车速。

后续改造

  在钥匙系统终止运营之后的十年内,汽车的流量急速增加。到了1963年,海湾大桥改制成双层双向十车

  

芳草岛上拍摄海湾大桥西桥

道。卡车在两个方向的车道上行驶,而铁路则被完全除去。芳草岛隧道上层为了适应卡车的高度而要适度降低路面,下层也随之稍稍降低。在进行路面降低工作时,车辆使用一段可拆卸的、稍高于原高度的临时路面通过隧道,方便对原来的路面施工。

 

  1968年2月11日,一架美国海军T-33流星实习飞机,从海湾大桥附近的阿拉米达海军航空站飞出后,撞上了海湾大桥东桥,机上两名警官当场身亡。事后,事故中一段损坏的大桥桁架被替换修复。

 

  1986年,在大桥落成50周年的庆典上,海湾大桥在悬索上加装了灯饰,使得大桥在夜晚更加绚丽。

 

编辑本段89年大地震和震后修复工作

  在1989年10月17日,旧金山发生矩震级达6.9级的大地震(详见旧金山地震)。在这次地震中,东桥E9

  

东桥上层桥面塌陷

号桥墩上方的上层桥面,一段15米长的桁架路面倒塌到下层桥面上,导致一人死亡。事件之后,大桥封闭超过一个月,修复该路段,于11月18日重新开放。

西桥的抗震加固改造工程

  地震之后,西桥也经历了一次全面的抗震加固改造。改造工程在不封闭桥面、保证车辆通行的条件下,更换了大部分支撑桥面的结构钢。芝加哥高架高速公路(Chicago Highway)在2003-2004年的改造工程所用技术正与此相似,即使用临时桥墩支撑桥面,从而对原来的支撑材料进行加固或更换工作。

 

  大桥建设之初时占绝大多数的铆接格架都被栓接钢板取代,这样一来就把原来的格构梁改造成箱形梁了。更换工程还包括给索塔外层的大型斜梁加装面板,使外形更为美观。

 

  西桥还在上下层桥面的侧面装上箱型斜梁,以减少地震时的上下层桥面的相对运动幅度,降低桥面损坏的几率。

 

  分析指出,西桥的巨型混凝土支座在一定压力下可能会破裂,因此需要对其进行特别的加固,在支座表

  

西桥整修前后对比

面再添加一层新的钢筋混凝土结构。工程的第一步,是利用磁技术对目前混凝土支座里的钢筋定位。然后,在每根钢筋之间钻孔,在其中插入L型钢筋,并用高强度环氧胶粘剂。新插入的L型钢筋突出混凝土支座表面15到25厘米,以便在支座表面横纵双向焊接新的钢筋。钢筋焊接完毕以后,再在钢筋结构上安置模具平板,然后进行高强度混凝土的灌浆,泵入模具的空隙里。模具拆除之后,表面看起来就与原来的支座无异。这个先进的修复技术,后来也应用到了加州其它高架高速公路的桥墩和立交桥的中央支柱底座,尤其是不规则的底座的修复和改建工程中。

东桥新桥

  东桥旧桥在1989年旧金山大地震中损坏情况比较严重,当局决定在旁建起一座新桥,建成后将旧桥拆除。其中前段是自锚式悬索桥,后段是高架桥。

 

  东桥新桥的设计方案经过了许多次的修改,既有积极的也有消极的,预算数字和竞标价格都一路飙升。东桥新桥在视觉上最显著之处,是在新桥南面出现了一道独立且安全的自行车道。这条自行车道可供来往于芳草岛和金银岛到奥克兰市之间的自行车骑士使用,既可以在繁忙时段供上班族使用,也可供其它市民娱乐消遣,一览旧金山湾的景色,一举两得。

东桥旧桥的修复工作

  在2009年美国劳动节(9月第一个周一)长周末期间,东桥旧桥关闭3天,更换芳草岛隧道与东桥连接

  

东桥旧桥和在建的新桥

处,一段长约100米的路面,以便日后新桥建成后与芳草岛隧道可以直接接通。就在修复工作进行了70个小时之后,人们在旧桥的一根眼杆上发现了一条明显的裂痕。为了让维修工作与路面更换工作同时进行,加州交通局(Caltrans)和海湾大桥的承包商和转包商一同设计、制造并安装了修复这道裂痕所需的配件。最终,原定的开放时间仅延迟了一个半小时。然而,联邦高速公路管理局并没有监督和检查这次的维修工作,只靠加州提供的检查报告来确保维修工作符合安全标准。这也为此后发生的事故埋下了伏笔。

2009年10月眼杆修复失败和封桥事件

  2009年10月27日,在晚间通勤时段,劳动节假期中修复大桥时安装上去的一段钢横梁和两根钢拉杆突然折断,并掉落到东桥上层桥面上。据调查,这次掉落事件可能是因为大桥上车流引起的振动,以及桥上时速最高达88千米的风速,导致其中一根拉杆的断裂,并使与之连接的一部分金属结构掉落。事件中三辆车被落下的碎片击中,但没有人受伤。11月1日,由于再次维修后,组件未能通过压力测试,加州交通局宣布大桥将持续封闭至11月2日周一的通勤时间。大桥封闭的时间内,旧金山湾区捷运系统(BART)和金门渡轮客运系统加开班次以增加的客流。11月2日,大桥如期重新开放。

 

  9月27日掉落的部分是一段托梁、一根横梁和两根拉杆。之前维修的失败有两个设计上的缺陷:其一,拉杆是从托梁上方的十字横梁的通孔穿过的,而这些通孔太小,导致拉杆与横梁直接接触;其二,由大风引起的拉杆的振动,除了导致拉杆断裂以外,还导致了横梁的磨损和弯曲。至于横梁的连带掉落,则是因为它跟上方横梁间只有点焊来连接以及拉杆的摩擦力和张力来固定,所以在拉杆断裂后,横梁无可避免地掉落了。

 

  重新修复时,设计上做了六点有效的改进:

 

  1、在十字横梁和托梁间进行结构焊接,避免横梁掉落;

 

  2、扩大通孔,避免与拉杆接触;

 

  3、加装一个球型座和张力螺母,避免横杆过度负重弯曲;

 

  4、在拉杆和眼杆之间三个不同位置上安放枕木,以防拉杆断裂后直接掉落;

 

  5、安装保护套,防止拉杆与其它组件直接接触造成磨损;

 

  6、加装一个应变仪和配套仪表装置,持续监测组件的受力情况。

 

  此后,加州交通局在2009年12月对这处断裂的眼杆进行了彻底修复工作,将眼杆断裂的一端完全切除,并将新配件用螺栓接上,再用一对加固板对其进行加固。这次彻底修复工作由加州交通局和联邦高速公路管理局的工程师共同监督并检修。完成之后,劳动节假期和10月底两次临时修复的组件被一并拆除。

 

编辑本段大桥名称

  这座大桥有一个非正式名称,叫“詹姆斯‘阳光吉姆’罗尔夫大桥”,但这个名字已经很少被使用了;并且直到1986年大桥落成50周年庆典前,这个名字都没有得到广泛认可。无论在什么场合,大桥的官方名字一直是“旧金山-奥克兰海湾大桥”,当地人通常简称为“海湾大桥”。

 

  但不管如何,这个昵称还是有一段渊源的。詹姆斯·罗尔夫在1912-1931年间任旧金山市长,而在大桥施工建设时已经成为加州州长,但他卒于1934年6月2日,距大桥建成通车还有2年。人们为了纪念他,于是以他的名字命名这座大桥。

 

编辑本段大桥收费

  于1936年刚刚开通时,海湾大桥采取双向收费模式,单程费用为65美分。但在数月之内,为了与渡轮系统竞争,单程费用先是下降至50美分,最终更是降至25美分,但也足以按期还清原来的收益债券。

 

  为了降低收费成本和建造收费所的成本,旧金山湾区所有的大桥都改成单向收费,每次收费数目加倍。

 

  随后,为了给大桥引道的建设筹措经费,使之与新建高速公路连接,以及资助其它公共交通服务以降低海湾大桥车流量,大桥收费随后逐渐看涨。

 

  湾区选民于1988年通过1号区域收费的提案,湾区内八条大桥中的七条(金门大桥不属于加州交通局管辖)的收费提高到1美元。1998年,加州立法机构立法对海湾大桥加收1美元的抗震加固附加费,最初只立法征收8年,但在2001年10月将期限延伸至2037年12月。2004年3月2日,湾区选民又通过了2号区域收费提案,将大桥的收费再提高1美元,合共3美元。2007年1月1日始,为了平衡建设东桥新桥超支的建设预算,大桥收费又再加收1美元。

 

  由于抗震加固工程资金不足的情况一直持续,湾区收费管理局在2010年7月再次提高除金门大桥外所有湾区桥梁的收费。这次加价之后,湾区大桥(除金门大桥外)汽车通行费用升至5美元。而具体到海湾大桥,在工作日繁忙时间的收费是6美元,非繁忙时间则是4美元,而周末无论任何时间都是5美元。此外,符合规定的合用汽车在每天第一次通过时只收2.5美元,但只适用于FasTrak电子收费车道。

 

 

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