出品 | 網(wǎng)易新聞

　　作者 | 云帆，科研工作者

　　在過去，對于挪威納爾維克市居民而言，跨越奧福特峽灣是一件夢寐以求卻一直未能實(shí)現(xiàn)的事情，惡劣的自然條件、艱苦的施工環(huán)境讓無數(shù)國家的工程師“望灣興嘆”。但來自萬里之外的中國工程隊卻讓夢想成為現(xiàn)實(shí)，2018年12月，由中國承建的哈羅格蘭德大橋正式通車。

　　這是一座北極圈內(nèi)跨徑最大的懸索橋，被人們譽(yù)為“與極光相伴的大橋”。

　　（與極光相伴的哈羅格蘭德大橋）

　　（一）曾經(jīng)，想到奧福特峽灣對岸必須把整個峽灣繞一遍

　　哈羅格蘭德大橋位于北極圈以北200公里處，全長1533米，主跨1141.4米，建設(shè)共計花費(fèi)4.5億美元。在它建成之前，對于納爾維克市居民而言，穿越奧福特峽灣到達(dá)對岸的城市從來都不是一件輕松的事情。

　　納爾維克市(Narvik)是世界上最北端的不凍港，也是世界上最北的港市，有著發(fā)達(dá)的旅游業(yè)和進(jìn)出口業(yè)務(wù)，曾經(jīng)，要穿越奧福特峽灣到達(dá)對岸，人們需要沿著7575公路繞路11英里，把整個峽灣都走一遍。

　?。ü_格蘭德大橋工程位置示意圖）

　　不僅如此，公路沿途還多是崇山峻嶺，經(jīng)常會發(fā)生巖石滑坡的現(xiàn)象，這也給當(dāng)?shù)鼐用竦陌踩珟砹藝?yán)重的威脅。

　　如果能在奧福特灣修建一座跨海大橋，人們就可以直接跨過奧福特峽灣，上述的一切問題都將迎刃而解。

　　（二）在環(huán)境惡劣的北極圈建橋，如何克服自然環(huán)境的威脅？

　　哈羅格蘭德大橋位于北極圈內(nèi)，面臨著極寒、大風(fēng)、極晝或極夜等多種極端氣候，如何克服極端環(huán)境的影響，保障工程的順利進(jìn)行，一直是工程師們不得不解決的問題。

　　這里從11月到來年5月，一年中大半時間天氣寒冷，橋址建設(shè)處最冷可達(dá)零下32攝氏度，而且全年溫度變化幅度大，這讓混凝土橋梁很容易產(chǎn)生大幅度變形，對于橋梁來說，這可能會產(chǎn)生災(zāi)難性的后果。

　?。ü_格蘭德大橋雪景）

　　為此，項(xiàng)目組針對嚴(yán)寒氣候進(jìn)行了大量有針對性的設(shè)計，貓道、架纜、吊梁，每一個重要節(jié)點(diǎn)都做了詳盡的建設(shè)方案，凡是使用的結(jié)構(gòu)件，不僅有CE認(rèn)證（一種歐洲的安全認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)），還要經(jīng)過極寒氣候的試驗(yàn)認(rèn)證，充分考慮環(huán)境、氣候的影響，提前進(jìn)行預(yù)演。有了充分的準(zhǔn)備，即便在挪威最寒冷的一、二月份，施工仍如常進(jìn)行。

　　這里不僅天氣寒冷，大風(fēng)同樣對工程建設(shè)是一個巨大的挑戰(zhàn)，尤其是冬季，工程施工中最高達(dá)每小時100公里。

　　而且，大風(fēng)對懸索橋有著巨大的危害，懸索橋?qū)儆谌嵝越Y(jié)構(gòu)，大風(fēng)產(chǎn)生的渦流會使懸索橋上下擺動變形，歷史上的塔科馬海峽大橋，就是因?yàn)闆]有考慮到大風(fēng)的影響，而在建成短短四個月后就被大風(fēng)摧毀。

　?。ū淮箫L(fēng)摧毀的塔科馬海峽大橋）

　　針對大風(fēng)氣候，項(xiàng)目和西南交大展開了合作，特別進(jìn)行了風(fēng)洞試驗(yàn)，以保證結(jié)構(gòu)物的安全。同時，工程師們也針對其獨(dú)特情況自創(chuàng)柔性帶抗風(fēng)體系整體式貓道安裝主纜，最大限度地減少了大風(fēng)對施工的影響。

　　為了防止大風(fēng)產(chǎn)生的渦流使懸索橋上下擺動變形，造成災(zāi)難性后果，工程師們還對鋼箱梁的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了特殊的空氣動力學(xué)設(shè)計——橋段的側(cè)面被限制在了一個特殊的角度，這個角度的形狀可以幫助風(fēng)平滑地流過橋段，減少旋渦的產(chǎn)生，進(jìn)而在有強(qiáng)風(fēng)吹過的時候保持平穩(wěn)。

　　除了寒冷和大風(fēng)外，極夜也是工程不得不面對的問題，大橋位于北極圈，一年約有2個月，黑夜在20小時以上，但工程卻不能停。

　　為此，項(xiàng)目組向當(dāng)?shù)毓こ處熣埥?，并結(jié)合國內(nèi)多年建橋經(jīng)驗(yàn)而來的工程實(shí)踐，盡可能減少了極夜帶來的影響，大橋主纜的架設(shè)就是在極夜的情況下進(jìn)行的。

　　（三）修建這座與極光相伴的大橋，工程上都有哪些創(chuàng)新？

　　哈羅格蘭德大橋是世界第一座采用空間主纜構(gòu)造的非自錨式懸索橋、歐洲第一座采用預(yù)制平行鋼絲索股工藝主纜的懸索橋、挪威第一座采用HDPE（高密度聚乙烯）防護(hù)套吊索的懸索橋，工程中有不少的技術(shù)創(chuàng)新。

　　A型索塔的建造

　　工程一開始便是要建造兩座巨大的A型索塔，與懸索橋常見的“H”形不同，哈羅格蘭德大橋兩座索塔是不規(guī)則空間設(shè)計的“A”字形。

　　（A型索塔的建設(shè)）

　　這種新穎的設(shè)計，給施工帶來不小挑戰(zhàn)，為了減少建造難度，提高施工速度，工程師們采用了在國內(nèi)已經(jīng)相當(dāng)成熟的滑模施工方法進(jìn)行施工。

　　施工中，首先向夾在橋塔上特殊的模具灌滿水泥，待水泥凝固后，再使用液壓升降機(jī)升高模具的位置，然后再次向模具澆筑混凝土，采用這個機(jī)械化程度高的方法每次可升高八英寸，大大提高了施工效率。

　　主纜的制作

　　哈羅格蘭德大橋的總長為1533米，支撐大橋橋面的主纜更是長達(dá)1800米，這1800米長的主纜將承載所有橋基公路的重量，總計達(dá)12000噸。

　　每根主纜由四十根索股結(jié)合而成，而每一根索股也是由127根稍小的鋼纜組合而成。主纜的制作采用了預(yù)制平行鋼絲索股法，這在國內(nèi)是一種相當(dāng)成熟的工藝，但在挪威國內(nèi)還屬首次。

　　（預(yù)制平行鋼絲索股法主纜和索股截面示意圖）

　　預(yù)制平行鋼絲索股法是將主纜分成若干索股，采用高強(qiáng)鋼絲預(yù)制，索股兩端用熱鑄錨錨固，這種施工方法能較可靠地保證鋼絲平行、無扭轉(zhuǎn)、無交叉，排列緊密，可提高主纜密實(shí)度，架設(shè)時受氣候條件影響較小，可縮短現(xiàn)場架設(shè)工期，有利于提高架設(shè)質(zhì)量。

　　在完成了主纜的制作后，工程師們以山體為錨點(diǎn)，在地下50米的山體中，澆筑了一面三米厚的混凝土墻，然后將纜繩的末端固定在錨洞中，從而支撐橋梁的重量。

　　橋面的安裝

　　在解決了A型塔的建造和主纜的安裝兩大難題之后，項(xiàng)目很快到了最后一步——橋面的安裝，但在這里，工程師們遇到了前所未有的難題。

　　首先，由于索塔的A型設(shè)計導(dǎo)致頂端主纜之間的距離過近，對橋面的安裝和未來的交通都造成了巨大的影響，在這個問題尚未解決前，工程不得不暫時停下。

　　工程師們在主纜之上每幾個節(jié)點(diǎn)加裝一個液壓裝置，將主纜緩慢地推開以使它處于一個合適的位置，最終將纜線的問題解決。

　　解決了纜線的問題，項(xiàng)目就迎來了最后橋面的安裝。

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　　這里值得一提的是，哈羅格蘭德大橋所用的三十段橋面均是由中國生產(chǎn)，并跋涉了12000英里運(yùn)到挪威，過程中橋段稍有損毀，就只能重新制作，所以運(yùn)輸必須十分小心。

　　項(xiàng)目所用的橋段每塊重達(dá)250噸，為了安裝這些橋面，項(xiàng)目使用了挪威最大的起重機(jī)，這臺起重機(jī)臂展近130米高，載荷達(dá)800噸，而且安裝過程不容許有一點(diǎn)起伏，否則后續(xù)的橋段很難對齊并安裝。

　　北歐有著全球最為嚴(yán)苛的基建標(biāo)準(zhǔn)，除了技術(shù)上的問題，這也是施工中不得不面對的一大挑戰(zhàn)。

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　　經(jīng)過周密的設(shè)計和安全性試驗(yàn)，最終，按照北歐的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，哈羅格蘭德大橋順利合龍，并在2018年十二月順利通車。