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瞧橋:南加州的一座鐵路橋

(2024-02-15 15:28:58) 下一個

公路係統應該說是美國經濟的生命線,能被稱之為汽車上的民族想必定有其相匹配的發達公路網絡,上世紀五十年代由艾森豪威爾總統主持修建的全美州際公路係統就是美國發達公路係統的典範。

隨著近幾十年美國經濟的高速發展,這些眾橫交錯的老網絡越來越跟不上時代發展的節奏,特別是在各城區,堵車成為常態。

幸運的是,先輩們當初為公路係統布線時,考慮到將來的需求,通常都留有相當富餘的中間隔離帶,正是這些中間隔離帶使我們有了增加現有公路寛度的空間。

公路要加寬,相對應,公路上的橋梁也要加寬。實際上我們加州交通局的橋梁工程項目,應該有一多半不是建新橋,而是加寬老橋,至少我做的項目,2/3以上是橋梁加寬工程項目。

在城區或相近的城市之間加寬公路,目前最有效的方式就是增加一條HOV (high-occupancy vehicle)車道,比如貫穿我們州府的80號,5號,及50號公路都已完成或正在施工HOV 車道。

論交通擁堵的城市排名,南加州LA 應該是全美國名列前矛的城市,為了緩解其擁堵狀況,凡是能加HOV 車道的公路,交通局都毫不猶豫地加。僅我自已涉及到加了HOV 車道,在LA地區的公路就有60號,15號,91號和215號公路。

91號公路橫穿LA County, Orange County, Riverside County, 最後並入215號公路,繼續前往San Bernardino County。這條公路是疏散LA 的交通到Riverside和San Bernardino 的主幹線,十年以前雙向HOV 車道就已全線開通,並且其間有一段需要交費。

遺憾的是當91號公路並入215號公路後,往後再沒有HOV 車道了,並且突然從每向四車道減為每向兩車道,在此節點形成交通擁堵。為此交通局決定盡快將215號公路從每向兩車道加寬為每向四車道,相應的,沿這段公路上的一係列橋梁也都需要加寬。

很不巧,在這段公路中有一座鐵路橋斜向跨過公路,斜交角(skew) 達到57度,這就是BNSF ( Burlington Northern Santa Fe) 的 Highgrove 鐵路橋。公路要加寬,跨過公路的橋必須要加長而不是加寬。

一般來說,橋要加長比較難。如果已有橋墩可以維持不動,我們可以把原來的橋台改建成新的橋礅,然後再加長一跨或多跨(如果鐵路交通可以中斷的話)。

但很不幸,Highgrove 鐵路橋的中間兩個橋墩正好在加寬了的公路的路中間,顯然,這兩個橋墩必須要移走,也就是說這座鐵路橋必須要拆除,然後再建一座新的鐵路橋。

美國的鐵路係統比公路係統要早好幾十年,先來後到的次序必須遵守。一旦州政府的交通項目涉及到私人公司已有的鐵路橋,州政府一般都要花不少錢與鐵路公司協商如何補償。

在這裏我們要拆除BNSF 已有的 Highgrove 鐵路橋,然後必須建一座更長的新橋還給他們。原橋上有兩條鐵路線,我們其實建新橋保持兩條鐵路線就可以了,但BNSF 對有雙軌的新橋還不滿足,要我們在橋上加上一條將來的鐵路線。交通局第八區與BNSF 反複協商無果,對這獅子大開口的要求我們沒有任何回旋餘地,隻好吞下這顆苦果。

現在的問題是要建一座更長的新橋,還要有三條鐵路線從橋上過,更有甚者,鐵路橋的中軸線與下麵公路的中軸線形成57度的斜角(skew)。熟悉橋梁設計,特別是鐵路橋設計的工程師應該知道,這樣的設計難度不小。

鐵路橋????受的列車荷載比公路橋承受的汽車荷載成倍增加,設計規範也相差很大,並且不同的鐵路公司還有各自獨特的設計要求。

對Highgrove 新橋的選形,我們曾經有400 呎單跨桁架橋,200呎雙跨桁架橋兩種結構,每種結構考慮單線與多線,小斜角與大斜角等不同的組合。經過各方評估,特別是抗震設計的評估,最後選定了200呎-雙跨-單線-小斜角(20度skew)的結構形式,也就是說我們要同時建三座斜向平行的雙跨鐵路橋,每座橋隻有一條鐵路線從上通過。

鐵路橋設計的細節在此不多說,我們的重點在於施工,而施工的亮點就是:SPMT 首次被應用到加州的橋梁工程施工中。

SPMT - self-propelled modular transporter, 中文叫自走式(遙控)模塊化平板車,可多模塊組合移送超重的物件。2012 年10月,當奮進號航天飛機要從機場運到加州科學中心展出時,就是用這種平板車很成功地完成了長距離的運送。

正好我們在2013 年初完成了Highgrove 新橋的設計,移送航天飛機的這家公司很快與施工主承包商合作,提出由他們來負責總共六跨,跨長200呎的桁架結構的移送和安裝。經過好幾次詳細的討論,我們批準了他們的方案。

2014年4月開始第一跨橋的安裝,他們用了三個晚上(公路隻能晚上關閉)把第一跨橋成功地從近一哩外的橋場(Bridge Farm)移出,然後運到橋址,再精準地安裝到位,所有全是遙控操作,幾十個輪子協調運作,我在現場親眼見證了這一安裝過程,著實讓人大開眼界。

隨後幾跨的安裝也很順利,同時為了保證鐵路運輸不致中斷,六跨之間的位置還互相搗騰了幾次。

總之,這是SPMT 在加州橋梁工程施工中的第一次成功應用,也是ABC (Accelerate Bridge Construction) 施工方案的一個成功典範,這一工程也獲得ENR (Engineering News Record) 最佳橋梁工程獎。

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