金门大桥:天堑变通途

2019-04-12 03:14:36 看世界2019年7期

荣智慧

“它的巨大入口宛如一扇力量之门,带你进入一个奇妙的世界。”金门大桥的工程师约瑟夫·施特劳斯,如此形容他的心血之作。

金门大桥是美国旧金山市的地标,跨越了连接旧金山湾和太平洋、宽1900多米的金门海峡。大桥的建造历时4年,用掉10万多吨钢材。建成时,它是世界上跨距最大的悬索桥。

穿过旧金山海岸的浓雾,这座橘红色的钢铁大桥,巍然矗立在加利福尼亚海湾之中。桥下波涛汹涌,桥梁气势如虹。直到今天,仍然有人把金门大桥的落成称为“奇迹”。

雾锁金门

金门海峡的名字,跟古罗马拜占庭的海港“黄金角”堪堪打个平手。这里风高浪急,素有“天堑”之称。

金门海峡是沿海岸山脉数百公里间的一道缺口,由古代河流穿越山脉切割而成。它的存在是造成旧金山湾潮水汹涌、大风、起雾和空气含盐量高的重要原因。此外,引发1906年旧金山大地震的圣安德列斯断层,就在外海仅11公里的地方。

金门海峡也正处于北太平洋暖流和加利福尼亚寒流的交汇地带,空气湿度很大。夏天,内陆陆地的空气比海洋上的热时,最常起雾—一方面,这让建桥变得更加紧迫;一方面,这也给建桥增加了不少难度。

在金门海峡上建桥,还要从19世纪说起。1848年,旧金山还是个萧条的小镇,人口不到500。在美国“西进运动”中,“淘金热”席卷了这片本来荒芜的土地,旧金山变成了一座有数万人口的热闹城市。等到湾区人口超过100万时,新建筑如雨后春笋,连北部的荒凉半岛都住满了人。

那时候,海峡两岸的人们都要搭乘轮渡往来,天气不好时,就只能在岸边苦等。1916年,几位常年在两岸往返的记者,在报上掀起了“金门海峡要不要建桥”的大讨论,还有人拟出了工程计划。不过,当地民众疑虑重重,这么浩大的工程,得花多少钱啊?

大大小小的钢缆,所用钢丝的总长度达到12万公里,足以绕赤道3圈。

桥梁工程师约瑟夫·施特劳斯四处奔走,花了十多年的时间来游说北加州的居民同意建桥。施特劳斯之前设计过400多座美国内陆的小型桥梁,还拥有两种桥梁悬臂结构的专利。他希望用一座跨海大桥作为自身更大荣誉的象征,金门海峡令他激动不已。

然而,1929年开始的大萧条,让大桥的资金筹措活动一再受挫。大桥的支持者已经心灰意冷,感觉此生无望。忽然,美洲银行发行的债券“雪中送炭”。由旧金山地区的居民以自己的住宅、农场和公司作抵押,美洲银行发行了最初的3500万美元的工程债券。直到1977年,最后一笔债券才被还清。其中3500万美元的本金,加上3909万美元的利息,全部来自“过桥费”。

1933年,施特劳斯指挥工人在南桥墩的奠基处,放入了一块来自他的母校—辛辛那提大学的砖头。一座史无前例的大桥动工了。

征服天险

建造金门大桥,到底难在什么地方?

首先是要在海里立起兩座桥塔。它们中间的跨度为1280米,前无古人。就连桥墩到岸边的距离也有343米。吊桥钢缆要拉到227米高的桥塔顶端,而当时世界最高建筑纽约帝国大厦也才380多米高。

桥塔的施工方式是,先在每座桥塔的两个支柱间,建一个支撑起重机的临时平台,平台上的起重机将桥塔各个部分吊到各种高度装设,然后再令平台和起重机随着越来越高的桥塔往上升高。

把大桥漆成任何颜色都是容易的,但是,避免大桥受到腐蚀才是一个艰巨的挑战。

工人们必须将钢缆穿过塔顶的桥孔,再下拉固定在桥两侧6000吨重的陆地锚桩上。垂挂在主缆上的悬索,则用来提拉桥面。

金门大桥是悬索桥。这一类桥的主要承力部分,就是桥两端的两个塔架。为了保障悬索桥的稳定性,一般来说,塔架的另一面也有悬索,保证塔架本身受的力是垂直向下的。

在海峡上连接邻近的两岸,悬索桥是最佳的选择。相比其他桥梁,悬索桥可以使用比较少的材料来跨越比较长的距离。悬索桥可以造得比较高,容许船只在下方通行。而且它还更灵活,适合大风地区和地震带的需要。

其次是桥墩和桥面的建造。当时的人类,还从来没在离陆地这么远的地方修桥墩,工地还只能搭建在碧浪滔天的海面上。工人们脚下平均水深30米,流速每小时13公里。

工人们要在大海中开辟出一块干燥的空地,然后在桥墩的位置筑起一圈圈的堰坝,再将堰坝里的水全部抽空。这一步骤必须动用潜水员,他们只有在潮水涨落的间隙—“平潮期”才能下水,而“平潮期”一天只有四次,一共只有80分钟。

金门大桥桥身的颜色为“国际橙”,不少游客因为金门大桥不是金色而疑窦重重

潜水员要潜入33米深的水下安放炸药包,用高压管清除附着在基岩上的松散的物质。然后,他们要再度潜入水中,引导灌注混凝土护桩所需要的模板与漏斗状的装置的定位工作。当时还没发明手提式的潜水用氧气筒,必须将空气通过一根长管子打到海面上,才能保证潜水员的安全。

围堰完工之后,工人们还修建了一座码头,装卸陆地运过来的施工材料。有一天,一位不速之客前来—一艘货轮撞了上来,码头当场解体。

当一南一北两个桥墩终于固定在金门海峡的万顷碧波之中,接下来的事情就好办多了。货船鳞次栉比,载着沉甸甸的钢材,经由巴拿马运河驶向旧金山。滑轮在高耸的桥塔顶端吱吱作响,牵引着长达数公里的钢缆,使之成为悬挂整个桥面的吊绳。大大小小的钢缆,所用钢丝的总长度达到12万公里,足以绕赤道3圈。

防腐措施

据说,有不少游客因为金门大桥不是金色而疑窦重重。金门大桥桥身的颜色为“国际橙”,建筑师艾尔文·莫罗认为,这个颜色和周边环境更加协调,还能让大桥在大雾中更加醒目。

这里还有个趣闻:一开始谁也没想到要用“国际橙”,造桥的钢材运来时,裹着一层橙红色的底漆。莫罗这才发现“国际橙”的绝妙之处。

把大桥漆成任何颜色都是容易的,但是,避免大桥受到腐蚀才是一个艰巨的挑战。金门大桥很少能碰到地震和强风,但是每天都要经受锈蚀。钢筋是一种由铁、碳或镍等元素合成的合金,在富含氧氣和水分的空气中,其中的铁会产生氧化过程,形成铁锈,腐蚀钢筋,使其变得更小更脆。

兴建之初,工程师们就考虑到了锈蚀问题,因此,金门大桥用的钢筋特别巨大。不过,海水蒸发出来的水气也从四面八方笼罩着金门大桥,它们在冷却后凝结成雾,其中携带的数以百万计的微小盐粒,加速了钢筋的锈蚀。

1936年,金门大桥的电缆施工期间,工人们在电缆走廊上捆扎电缆

20世纪30年代,金门大桥所用的原始底漆含铅量达2/3。铅是一种很好的防锈材料,但对人体和环境有害。如今,金门大桥的桥身区域大约每10年到20年会进行重漆。出于环保方面的考虑,今天的底漆含锌而不是含铅。锌可以保护钢筋,而且比铁更容易被腐蚀—相当于牺牲了自己,保全了对方。

在底漆之上的表层油漆,就是金门大桥的招牌颜色—“国际橙”了。

永恒之梦

和世界上其他高大的建筑物一样,金门大桥竣工以后,也成为了世界著名的自杀地点之一。而且,施特劳斯认为不需要在人行道上加围栏,这更为意图自杀的人大开方便之门。

1993年,当金门大桥上历年自杀的人数累加到1000之后,就没有正式的统计数字公布了。从2000年到2005年,平均每两个星期就会有一个人从大桥上跳入海中。从67米高的桥面上跳下,4秒之后,坠落者会以120公里的时速冲击海面。

金门大桥之所以成为受欢迎的死亡见证者,也许是因为在一抹橙黄中跳入蓝色海洋,象征着某种原始的回归。同时,金门大桥的宏伟壮丽,让生命的终结仪式得到了升华和放大。

这也许是大桥的建造者万万没有想到的。但是,他们也认为大桥和时间有关,和生命有关。

有人问施特劳斯,金门大桥能使用多久。他回答说:永远。金门大桥设计的宗旨就是坚固耐用,乃至永垂不朽。当然,这也少不了持续的维修和改良。

自1937年启用至今,金门大桥进行了多次的更新与加固。比如在桥面底部加强了支撑结构,来减缓强风侵袭时桥面的扭曲。人们用较轻的结构层,替换了桥面的部分路段。桥上的500条垂直吊索也全部更换过。整座桥从头到尾用隔震器进行了加固。在尖兵堡上方桥梁拱形段落,用铆钉固定的X型钢筋桁架,部分替换成了高强度钢板。

为保留它的原貌,人们一直用“国际橙”颜色和防锈措施来涂刷大桥。整座桥还装设了动量检测传感器,监测大桥对风、地震、车流量与温度变化的反应。

随着技术的进步,世界上涌现出了更多的大桥。它们比金门大桥更长,更高,更先进。但是,金门大桥却只有一座。它意味着人们大胆地追求梦想,小心翼翼地珍惜现状,并在历史和未来、碧海和蓝天之间,宣示自己独一无二的伟岸与魅力。