舊金山-奧克蘭海灣大橋:橋樑簡介,組成部分,歷史發展,施工前,施工過程,芳草島隧道

舊金山-奧克蘭海灣大橋(San Francisco-Oakland Bay Bridge)，當地多簡稱為海灣大橋(Bay Bridge)，是一座位於美國舊金山灣區，連線舊金山、耶爾巴布埃納島（Yerba Buena Island）、以及奧克蘭的橋樑。海灣大橋是橫跨全美國的80號州際公路一部份，是舊金山到奧克蘭的直接通路，每天約有27萬輛次汽車從這座大橋的雙層橋面通過。海灣大橋是世界上跨度最大的橋樑之一。2013年9月2日下午，世界最大跨度單塔自錨抗震懸索鋼橋、美國舊金山海灣大橋東段新橋在勞工節舉行通車儀式。

基本介紹

中文名：舊金山-奧克蘭海灣大橋
外文名：San Francisco-Oakland Bay Bridge
動工時間：1933年7月9日
竣工時間：1936年11月12日
設計者：查爾斯·H·珀塞爾

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橋樑簡介

在舊金山和奧克蘭間建造一座收費橋樑的構想在淘金熱時期已然出現，但直到1933年才開始動工。這座橋樑由查爾斯·H·珀塞爾設計，美國橋樑公司建造，於1936年11月12日完工通車，比舊金山另一著名橋樑金門大橋早六個月通車。最初，上層橋面設計成汽車通道，下層則是鐵路和載貨卡車的通道，但在“鑰匙系統”（運營於1903年至1960年間的一個私有灣區公共運輸公司）終止運營之後，海灣大橋的下層橋面也改為道路供汽車通過。

這座大橋有一個非正式名稱，叫“詹姆斯‘陽光吉姆’羅爾夫大橋”，但這個名字已經很少被使用了；並且直到1986年大橋落成50周年慶典前，這個名字都沒有得到廣泛認可。無論在什麼場合，大橋的官方名字一直是“舊金山-奧克蘭海灣大橋”，當地人通常簡稱為“海灣大橋”。

但不管如何，這個暱稱還是有一段淵源的。詹姆斯·羅爾夫在1912-1931年間任舊金山市長，而在大橋施工建設時已經成為加州州長，但他卒於1934年6月2日，距大橋建成通車還有2年。人們為了紀念他，於是以他的名字命名這座大橋。

2009年10月27日，海灣大橋由於東半部鐵橋修復失敗而短暫關閉，於11月2日重新開放。

2009年10月眼桿修復失敗和封橋事件

1986年，舊金山市非正式地將大橋更名為“詹姆斯·“陽光吉姆”·羅爾夫大橋”（The James "Sunny Jim" Rolph Bridge）。

組成部分

海灣大橋由東西兩部分組成，分別連線耶爾巴布埃納島的東西岸和舊金山市和奧克蘭市（耶爾巴布埃納島在當地又稱芳草島，是一個天然露出底層島嶼，坐落在舊金山灣灣口中央）。西橋是一座由四座索塔組成的懸索橋，擁有六個橋跨，連線芳草島和舊金山市。舊金山市的林孔高地（Rincon Hill）頂部充當西橋的錨碇，同時也是海灣大橋西橋到舊金山的著陸點，通過三條小桁架橋與市區路段相連線。在芳草島和奧克蘭市之間的東橋則是一座懸臂橋，由兩座橋塔、五個桁架結構橋面、和一條14節的桁架公路組成。海灣大橋在芳草島上的部分由四段組成：緊接在西橋懸索錨碇的東面的，是一段98米長的混凝土高架橋，然後連線一段160米長、穿過芳草島中心岩質山丘的隧道，之後是另一段241米的混凝土高架橋，最後通過一條長356.5米的彎曲的鋼桁架高架橋連線到東橋橋面。

在奧克蘭市的收費站（自1969年起，海灣大橋只對西行車輛單向收費）擁有18條收費車道，其中6條車道是FasTrak電子收費車道。公共汽車可以通過兩條全日公車專線繞過收費所直接上橋；而多座客車可以在工作日上下班時段使用這兩條車道。最左邊的兩條收費車道供多座客車在工作日上下班時段使用。在早晨上班時間，奧克蘭市一邊交通擁擠的情況可以通過580、880州際公路和80號州際公路往裡奇蒙德（Richmond）方向這三條支線公路疏導。而由於舊金山市一邊的車道數目在結構上已經被限制，在傍晚下班時間海灣大橋東行交通擁擠的情況十分常見。海灣大橋僅限高速公路機動車通行，行人、腳踏車和其它非高速公路車輛都不允許通過。然而，加州交通局（Caltrans）在交通擁擠時段提供腳踏車穿梭服務，單程費用為1美元。

歷史發展

施工前

舊金山坐落在舊金山灣的灣口，其地理條件在加州淘金熱時期顯得十分優越，這座城市也迅速興起：當時幾乎所有的商品都不在本地生產，而是從其它地方通過船隻運輸到舊金山，從而到達美國西部。但是，在1869年5月，第一條自東向西貫通全美國的洲際鐵路完工後，舊金山人才突然發現自己選錯了地方，處在了舊金山灣外圍、遠離大陸的另一側，從而錯過了與新鐵路連線的機會。許多舊金山人愈發擔心這座城市因此而失去它作為該地區貿易中心的優勢，也因此開始考慮建造一座橫跨舊金山灣的大橋。19世紀70年代早期，許多報章都討論過這個想法。1872年初，一個名為“海灣大橋委員會”就在努力地計畫建造一座鐵路橋。一個自稱“諾頓大帝一世”的當地名人，提出應該在奧克蘭市和舊金山市之間建造一座懸索橋。與他其它古怪的構想不同，這個造橋的構想得到了許多民眾和政客的回響。然而，舊金山灣實在是太寬和太深了，這個任務在當時無論在工程技術還是資金方面都是一個巨大的挑戰。

1921年，諾頓去世40年之後，人們又考慮過修建水底隧道的構想，但很快由於不適合車輛通行而被否決。隨著人口的增長和汽車實用性的提高，要建造一條跨灣大橋的呼聲越來越高。1929年，加州立法機構成立了“加州收費橋管理局”，並將在舊金山縣和阿拉米達縣間建設橋樑的責任交託給它。

為了使橋樑的設計可行性更強，在橋樑選址時人們覺得讓它通過耶爾巴布埃納島（即芳草島）而作為“中轉站”。這個決定顯著地減少了大橋的建造用料和施工人手。直到1997年，芳草島一直是美國海軍基地，因此要實施這個方案，就必須得到美國國會的批准，因為美國國會有權調度陸海空三軍、管理海陸軍基地。經過了大量的遊說工作之後，在1931年2月，加州終於獲得了美國國會批准，可以使用這座島嶼。

施工過程

大橋在1933年7月9日動工。連線舊金山和芳草島西橋是一個龐大的工程。舊金山灣深達30米，兼之灣底的泥土層鬆軟而深厚，需要新技術才能在土層里固定好地基。在當時的建築技術下，出於穩定性的考慮，建造懸索橋不能使用超過2個索塔；但如果只使用2個索塔，索塔間的跨度又將超過當時技術的限制。這個問題最終的解決方案是，在舊金山市和芳草島中間水底沉放一個巨大的混凝土錨碇，將舊金山到芳草島的距離“切割”成了兩段，從而可以在這個錨碇的兩端各建造一座雙索塔懸索橋。

海灣大橋東橋也是一個非凡的工程壯舉。東橋從芳草島到奧克蘭市，由一組雙懸臂、五條長跨度通桁架和一條桁架公路組成，跨度達3102米。建成後，海灣大橋東橋是當時同類型橋樑中最長的一座，其懸臂部分在當時世界上所有已建成的橋樑懸臂中，體積最為龐大。

海灣大橋東橋最初的塔架實際上是由特製木材製成。由於灣底的泥土很深，要把直接塔架座在岩床，哪怕只是灣底土層底部都不實際。於是，工程師用原始森林裡整根的花旗松精心製造長條木樁，置入灣底較堅實的底層泥土裡，構成大橋的地基。

芳草島隧道

將東西兩座橋連線起來的是芳草島隧道。這條隧道長160米，寬23米，高18米，是世界上直徑最長的運輸用鑽孔隧道。建造隧道時挖掘出來的大量岩石和泥土，用作在芳草島北面開發與之相連的人工島嶼“金銀島”的部分用料。

這裡有一則關於以前在芳草島隧道的下層鐵路的軼事：在鐵路隧道的牆上，每隔一定的距離就有一個“死人洞”，以供列車通過時還在隧道里的鐵路工人及時躲藏。

竣工通車

1936年11月12日中午12時30分，海灣大橋完工通車。時任總統赫伯特·胡佛、參議員威廉·麥卡杜(William McAdoo）和加州州長弗蘭克·梅里厄姆(Frank Merriam）出席了通車儀式。時任州長梅里厄姆在通車儀式上用乙炔切割吹管切斷了橫貫在車道上的金鍊，表示海灣大橋正式通車。

海灣大橋的總建造成本是7700萬美元。在通車之前，當時的梵蒂岡國務卿，尤金·帕切利，即後來的教皇庇護十二世，為海灣大橋祈禱祝福。

道路規劃

最初，西橋上層橋面的兩個出入口都是長長的斜坡，分別在五街（Fifth St.）和布萊恩特街（Bryant St.）的交叉口、弗里蒙特街（Fremont St.）的林孔高地。下層橋面的入口是在埃塞克斯街（Essex St.）和五街的斜坡，主要是貨運卡車使用；大橋下層的鐵軌則折向北，進入跨灣列車車站。

東橋最初由三個入口：奧克拉市的橡樹街（Cypress St.，即17號州道）尾端的高架橋，同在奧克蘭的38街（即50號國道）尾端、與聖帕布羅大道交叉口處的高架橋，以及東海岸高速，連線著沿著海岸線延伸到奧爾巴尼市、伯克利市和埃默里維爾市的40號國道。

海灣大橋最初通車時，上層橋面只有雙向六車道，並且僅限車輛通行。下層橋面北面有三條卡車車道，其中中間一條的車流方向不一定，由當時通勤方向決定，並由交通燈指揮；南面是兩條鐵路軌道，供南太平洋鐵路、鑰匙系統和北薩克拉門托鐵路使用。當輸電軌正被鑰匙系統的列車使用時，另一條鐵軌上方有一條輸電線為南太平洋鐵路和北薩克拉門托鐵路的列車供電。1941年之後，海灣大橋的鐵路僅供鑰匙系統使用。而1958年四月，鑰匙系統連同整座海灣大橋都終止了所有鐵路服務。此後，海灣大橋重新配置道路。1963年10月12日，大橋改成雙向十車道，上層五條車道全為西向，下層則全為東向，並一直持續雙向收費到1969年。之後，大橋只對西向車輛收費。

最初，海灣大橋上的美國高速公路有40號和50號兩條。1964年，這兩條高速公路合併成80號州際公路。

無論是東向還是西向，到金銀島和芳草島的出口很不尋常地在車流方向的左側，而這兩個島上的入口雖然依例在車流方向的右側，但兩個入口都沒有專門的並道，因此車輛必須在很短的距離就從完全靜止加速到高速公路的車速。

後續改造

在鑰匙系統終止運營之後的十年內，汽車的流量急速增加。到了1963年，海灣大橋改制成雙層雙向十車道。卡車在兩個方向的車道上行駛，而鐵路則被完全除去。芳草島隧道上層為了適應卡車的高度而要適度降低路面，下層也隨之稍稍降低。在進行路面降低工作時，車輛使用一段可拆卸的、稍高於原高度的臨時路面通過隧道，方便對原來的路面施工。

1968年2月11日，一架美國海軍T-33流星實習飛機，從海灣大橋附近的阿拉米達海軍航空站飛出後，撞上了海灣大橋東橋，機上兩名警官當場身亡。事後，事故中一段損壞的大橋桁架被替換修復。

1986年，在大橋落成50周年的慶典上，海灣大橋在懸索上加裝了燈飾，使得大橋在夜晚更加絢麗。

加固改造

在1989年10月17日，舊金山發生矩震級達6.9級的大地震（詳見舊金山地震）。在這次地震中，東橋E9號橋墩上方的上層橋面，一段15米長的桁架路面倒塌到下層橋面上，導致一人死亡。事件之後，大橋封閉超過一個月，修復該路段，於11月18日重新開放。

抗震加固

地震之後，西橋也經歷了一次全面的抗震加固改造。改造工程在不封閉橋面、保證車輛通行的條件下，更換了大部分支撐橋面的結構鋼。芝加哥高架高速公路（Chicago Highway）在2003-2004年的改造工程所用技術正與此相似，即使用臨時橋墩支撐橋面，從而對原來的支撐材料進行加固或更換工作。

大橋建設之初時占絕大多數的鉚接格架都被栓接鋼板取代，這樣一來就把原來的格構梁改造成箱形梁了。更換工程還包括給索塔外層的大型斜梁加裝面板，使外形更為美觀。

西橋還在上下層橋面的側面裝上箱型斜梁，以減少地震時的上下層橋面的相對運動幅度，降低橋面損壞的幾率。

分析指出，西橋的巨型混凝土支座在一定壓力下可能會破裂，因此需要對其進行特別的加固，在支座表面再添加一層新的鋼筋混凝土結構。工程的第一步，是利用磁技術對混凝土支座里的鋼筋定位。然後，在每根鋼筋之間鑽孔，在其中插入L型鋼筋，並用高強度環氧膠粘劑。新插入的L型鋼筋突出混凝土支座表面15到25厘米，以便在支座表面橫縱雙向焊接新的鋼筋。鋼筋焊接完畢以後，再在鋼筋結構上安置模具平板，然後進行高強度混凝土的灌漿，泵入模具的空隙里。模具拆除之後，表面看起來就與原來的支座無異。這個先進的修復技術，後來也套用到了加州其它高架高速公路的橋墩和立交橋的中央支柱底座，尤其是不規則的底座的修復和改建工程中。

東橋新橋

東橋舊橋在1989年舊金山大地震中損壞情況比較嚴重，當局決定在旁建起一座新橋，建成後將舊橋拆除。其中前段是自錨式懸索橋，後段是高架橋。

東橋新橋的設計方案經過了許多次的修改，既有積極的也有消極的，預算數字和競標價格都一路飆升。東橋新橋在視覺上最顯著之處，是在新橋南面出現了一道獨立且安全的腳踏車道。這條腳踏車道可供來往於芳草島和金銀島到奧克蘭市之間的腳踏車騎士使用，既可以在繁忙時段供上班族使用，也可供其它市民娛樂消遣，一覽舊金山灣的景色，一舉兩得。

修復工作

在2009年美國勞動節（9月第一個周一）長周末期間，東橋舊橋關閉3天，更換芳草島隧道與東橋連線處，一段長約100米的路面，以便日後新橋建成後與芳草島隧道可以直接接通。就在修復工作進行了70個小時之後，人們在舊橋的一根眼桿上發現了一條明顯的裂痕。為了讓維修工作與路面更換工作同時進行，加州交通局（Caltrans）和海灣大橋的承包商和轉包商一同設計、製造並安裝了修復這道裂痕所需的配件。最終，原定的開放時間僅延遲了一個半小時。然而，聯邦高速公路管理局並沒有監督和檢查這次的維修工作，只靠加州提供的檢查報告來確保維修工作符合安全標準。這也為此後發生的事故埋下了伏筆。

眼桿修復

2009年10月27日，在晚間通勤時段，勞動節假期中修復大橋時安裝上去的一段鋼橫樑和兩根鋼拉桿突然折斷，並掉落到東橋上層橋面上。據調查，這次掉落事件可能是因為大橋上車流引起的振動，以及橋上時速最高達88千米的風速，導致其中一根拉桿的斷裂，並使與之連線的一部分金屬結構掉落。事件中三輛車被落下的碎片擊中，但沒有人受傷。11月1日，由於再次維修後，組件未能通過壓力測試，加州交通局宣布大橋將持續封閉至11月2日周一的通勤時間。大橋封閉的時間內，舊金山灣區捷運系統（BART）和金門渡輪客運系統加開班次以增加的客流。11月2日，大橋如期重新開放。

9月27日掉落的部分是一段托梁、一根橫樑和兩根拉桿。之前維修的失敗有兩個設計上的缺陷：其一，拉桿是從托樑上方的十字橫樑的通孔穿過的，而這些通孔太小，導致拉桿與橫樑直接接觸；其二，由大風引起的拉桿的振動，除了導致拉桿斷裂以外，還導致了橫樑的磨損和彎曲。至於橫樑的連帶掉落，則是因為它跟上方橫樑間只有點焊來連線以及拉桿的摩擦力和張力來固定，所以在拉桿斷裂後，橫樑無可避免地掉落了。

重新修復時，設計上做了六點有效的改進：

⒈在十字橫樑和托梁間進行結構焊接，避免橫樑掉落；

⒉擴大通孔，避免與拉桿接觸；

⒊加裝一個球型座和張力螺母，避免橫桿過度負重彎曲；

⒋在拉桿和眼桿之間三個不同位置上安放枕木，以防拉桿斷裂後直接掉落；

⒌安裝保護套，防止拉桿與其它組件直接接觸造成磨損；

⒍加裝一個應變儀和配套儀表裝置，持續監測組件的受力情況。

此後，加州交通局在2009年12月對這處斷裂的眼桿進行了徹底修復工作，將眼桿斷裂的一端完全切除，並將新配件用螺栓接上，再用一對加固板對其進行加固。這次徹底修復工作由加州交通局和聯邦高速公路管理局的工程師共同監督並檢修。完成之後，勞動節假期和10月底兩次臨時修復的組件被一併拆除。

竣工通車

2013年9月2日下午，世界最大跨度單塔自錨抗震懸索鋼橋、美國舊金山海灣大橋東段新橋在勞工節舉行通車儀式。在等候24年之後，這座1989年大地震中受損的著名大橋當天夜裡即將通車。由中國上海振華重工建造最重要部分、造價64億美元、連線舊金山和奧克蘭的新橋可抗禦1500年內發生的強震。

大橋東段由中國製造

72億美元的投資，讓舊金山-奧克蘭海灣大橋改造重建工程成為加州史上最昂貴的工程之一。重建後的新大橋將成為美國又一新地標。而尤為引人注目的是，這座新大橋的東段為“中國製造”。

中國為美國造大橋，被媒體稱為“中國製造業首次進軍世界大型鋼結構市場”。

新橋工程的最重要部分單塔柱和所有鋼材均由中國上海振華重工完成。加州交通廳曾在2011年8月對媒體表示，選擇振華重工，為新橋節省了4億美元。此外，日本、英國和加拿大等國也參與了大橋興建，為這座世界最大跨度的單塔自錨抗震懸索鋼結構橋樑增添了國際合作色彩。

收費模式

於1936年剛剛開通時，海灣大橋採取雙向收費模式，單程費用為65美分。但在數月之內，為了與渡輪系統競爭，單程費用先是下降至50美分，最終更是降至25美分，但也足以按期還清原來的收益債券。

為了降低收費成本和建造收費所的成本，舊金山灣區所有的大橋都改成單向收費，每次收費數目加倍。

隨後，為了給大橋引道的建設籌措經費，使之與新建高速公路連線，以及資助其它公共運輸服務以降低海灣大橋車流量，大橋收費隨後逐漸看漲。

灣區選民於1988年通過1號區域收費的提案，灣區內八條大橋中的七條（金門大橋不屬於加州交通局管轄）的收費提高到1美元。1998年，加州立法機構立法對海灣大橋加收1美元的抗震加固附加費，最初只立法徵收8年，但在2001年10月將期限延伸至2037年12月。2004年3月2日，灣區選民又通過了2號區域收費提案，將大橋的收費再提高1美元，合共3美元。2007年1月1日始，為了平衡建設東橋新橋超支的建設預算，大橋收費又再加收1美元。

由於抗震加固工程資金不足的情況一直持續，灣區收費管理局在2010年7月再次提高除金門大橋外所有灣區橋樑的收費。這次加價之後，灣區大橋（除金門大橋外）汽車通行費用升至5美元。而具體到海灣大橋，在工作日繁忙時間的收費是6美元，非繁忙時間則是4美元，而周末無論任何時間都是5美元。此外，符合規定的合用汽車在每天第一次通過時只收2.5美元，但只適用於FasTrak電子收費車道。