大国重器美国旧金山奥克兰新海湾大桥建造始末-上海焊接学会

《大国重器》

美国旧金山奥克兰新海湾大桥建造始末

刘榴

1.美国旧金山奥克兰海湾旧桥

旧金山-奥克兰海湾大桥(San Francisco-OaklandBay Bridge)，简称海湾大桥(Bay Bridge)，是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。

整个海湾大桥由西桥和东桥组成（见照片），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,也是最繁忙的桥梁之一。

图1.1 奥克兰海湾大桥的东桥（旧桥）

图1.2 奥克兰海湾大桥的西桥注1

注1：西桥是由四座索塔组成的悬索桥，拥有六个桥跨。

图1.3 西桥夜景

1989 年10 月17 日，旧金山发生里氏6.9 级大地震，导致东桥E9 号桥墩上层桥面一段15 米长的桁架路面倒塌到下层桥面上（见右上图），导致一人死亡。这是该地上个世纪经受的第二次大地震。

当局决定在旁建起一座新桥，建成后将旧桥拆除。

图1.5新海湾大桥效果图

图1.6 新海湾大桥在建造中（右侧为旧桥）图1.7横截面示意图

重建后的新大桥将成为美国西部又一新地标新海湾大桥桥塔由四个五边形柱体组成

2.振华重工取得新海湾大桥项目

经过激烈的竞争，上海振华重工（原振华港机）于2006 年7 月一举取得美国旧金山奥克兰湾新海湾大桥的钢结构工程的总承包合同。振华重工是整个新海湾大桥唯一的分包商。中国为美国造大桥，被媒体称为“中国制造业首次进军世界大型钢结构市场”。

新海湾大桥的钢结构由钢塔和桥面钢箱梁组成。钢塔标高160 米，建成后的新海湾大桥是世界上同类桥中跨度最大、塔身最高的钢桥，也是世界上最长的自锚式悬索桥。塔身由4 根不等边5 角形钢柱和联系横梁组成，采用栓焊结构，所用最大板厚达100 毫米，总重量13,000 余吨。桥面钢箱梁全长605 米，高5.5米。桥宽近70 米，也采用栓焊结构，总重量30,000余吨。

图2.1 美国加州用户考察长兴基地

图2.2 美国加州用户考察振华力学性能试验室

图2.3加州用户代表团考察振华公司后合影

3.新海湾大桥焊接工艺评定

根据标书规定，大桥桥塔和钢箱梁结构的焊接工艺评定按AASHTO/AWS D1.5M/D1.5:2002 进行。对钢塔结构的485 MPa 母材的焊接工艺评定，标书要求用桥塔构造中最厚的板材（90mm)进行评定试验。评定试板焊接开始阶段，多位用户高管坚持在现场。一年多的评定试验过程中，任何必须记录的参数都由用户资深的QA 人员和振华公司的试验人员共同见证、确认。注1

FCAW 的焊接工艺评定全部采用机械焊接

图3.1立焊位置的评定试板的焊接

注1：大桥桥塔和钢箱梁结构所有板材、型材均由上海金艺材料检测技术有限公司作第三方检验。此前，美方人士对金艺检测公司作了严格的资格审核。

J. K. Merrill 和美国总承包商焊接专家顾问在焊接工艺评定现场。

先生和美国总承包商焊接专家顾问在工艺评定试板焊接现场讨论

图3.4美国用户代表高级检验师在工艺评定试验试验的力学性能试验室见证试验过程

4.新海湾大桥模型段

根据美国桥梁制造标准和标书规定，承包商必须在开工之前首先按照桥梁结构中的典型

节段制造几个模型。图示的是新海湾大桥桥塔的模型段范。

图4.1新海湾大桥模型段照片

新海湾大桥钢结构的制作，从母材的切割下料，U 形肋的加工，板单元的组装、焊接，到桥塔结构和钢箱梁的装配、焊接，都经历了先行研究、试验和验证的过程，并制造了大量的专用的工装和设备。

钢桥是百年大计，制造过程中，对于看上去不是问题的‘问题’，用户也不放过，且不轻易地按常规的方法判断、处理。例如，对于正交异性梁焊缝UT 中发现的较多的微小指示，并不轻易地认为这些不连续并未达到可判定其为缺陷的程度，从而放过。用户取样后送回美国的专门研究机构，进行了20 多万次的疲劳试验，揭示了这些微小指示的本质，从而为改进工艺提供了依据。又如，U 形肋和底板的焊缝为一面施焊的PJP 焊缝，但其根部的焊缝质量对于桥梁的疲劳寿命极为重要。为确保这种焊缝的根部符合要求，总承包商动用了当代最先进的相控阵UT 技术。

图5.1新海湾大桥钢结构在制作中

图5.2钢箱梁在外场进行预拼装

图6.1新海湾大桥桥塔、钢箱梁第一船启航仪式

图6.2 钢箱梁在第一船运输船上

图 6.3第一船运输船启航

7.新海湾大桥落成庆典

为庆贺新海湾大桥的顺利建成和通车，9月1日，总包方AB/FLUOR 联合体主持了盛大的答谢庆祝会，9月2日，加州交通部主办了隆重的官方庆典。

海湾大桥的通车是历史性的一刻，预示中国桥梁制作达到世界最高水平。上海振华重工陆建忠总裁及有关领导应邀参加通车仪式。（‘剪彩’是重现当年海湾大桥通车庆典的形式：用火焰割刀割断铁链。）

在庆祝会和庆典仪式上，美方人士中多次强调了振华重工在该大桥项目中的关键地位和杰出贡献，纷纷祝贺振华的成功。美国的工业和桥梁业界、桥梁制造专家都特别说到，能够成功地制造新海湾大桥，则有能力制造世界上任何难度的钢桥。

图7.1振华重工陆建忠总裁在新海湾大桥庆典仪式上接受CCTV记者采访注1

图7.2新海湾大桥通车注2

注1,2：照片由振华重工提供

图8.1 新海湾大桥通车注1

图8.2 新海湾大桥通车庆典照片（取自当地报纸）

加州副州長紐森(前排中)、舊金山市長李孟賢(前左)和屋崙市長關麗珍(前右)9月2日

共同舉行海灣大橋新橋落成儀式。