布鲁克林大桥只是一个开始。自从约翰·奥古斯都·罗伯林(John Augustus Roebling)的钢石杰作跨越东河121年后,工程师们已经重新发明了悬索桥及其组成部分。在接下来的20年里,新一代的设计将重塑世界的地理格局——连接大陆,连接群岛,并在最恶劣的水面上崛起。
去年,意大利政府批准了一项备受争议的50亿美元项目,建造一座横跨墨西拿海峡的桥梁,连接西西里岛与意大利大陆的卡拉布里亚。这座长达2.05英里的墨西拿大桥将几乎是目前世界纪录保持者——日本明石海峡大桥(长1.24英里)的两倍长。它将把穿越海峡的通勤时间从一个多小时缩短到几分钟,并将改变意大利南部这个长期以来该国最贫穷地区的经济。然而,海峡对于最勇敢的工程师来说也可能是一个严峻的挑战。在荷马的《奥德赛》中,它的岩石和漩涡被怪物斯库拉(Scylla)和卡律布狄斯(Charybdis)所象征,奥德修斯为此付出了六名船员的代价。至今,这里仍然是欧洲地震最活跃的地区之一:1908年,一场里氏7.1至7.3级的地震摧毁了墨西拿市,造成多达10万人死亡。
这座桥梁创新的设计,其桥面形状像飞机机翼,已被用作未来连接直布罗陀海峡和白令海峡桥梁的模板。米兰理工大学教授、结构空气动力学顾问乔治·迪亚纳(Giorgio Diana)表示,墨西拿大桥是自金门大桥以来设计上的最大突破。“这就像火车从蒸汽机转向电力机车。”
缆索:支撑桥面的两对悬索将是桥梁最重的组成部分。它们将有四英尺厚,3.3英里长,由超过44,000根钢丝编织而成。这些缆索将有助于使桥梁保持水平和稳定,以便高速列车能够安全通过。
锚固:墨西拿海峡深达600多英尺,海底异常坚硬,因此在海中建造平台是不切实际的。整个跨度必须悬挂在两侧岸边的塔楼之间,每个塔楼的高度几乎与前世界贸易中心一样高。桥面的重量将由两对巨大的锚固支撑,这些锚固包含近740,000立方码的混凝土和钢材。在陡峭的卡拉布里亚一侧,锚固将深入地下164英尺,以防止在地震中崩塌。高而柔韧的塔楼和相对柔韧的桥面应该能够承受里氏7.5级的地震——比近一个世纪前摧毁墨西拿市的地震还要强。
桥面:传统的悬索桥拥有厚实的桥面,通过桁架加固和提高刚度。墨西拿大桥的桥面则由三根楔形梁支撑,每根梁的深度不到10英尺,每隔100英尺设有横梁。这种结构看起来很脆弱——它的重量不会超过日本明石海峡大桥的桥面,而明石海峡大桥短了五分之四英里。但墨西拿大桥更纤细的支撑梁(黄色部分)应该会导流风(蓝色箭头),而不是抵抗风,通过梁之间的开口格栅将风向上引导。工程师们预计,这座桥能够承受高达每小时195英里的风速——比未来2000年可能吹拂该地区任何风速都要强65英里/小时。
生态:环保主义者誓言要阻止墨西拿项目。他们表示,该海峡是迁徙鸟类(每年有300多个物种使用,其中181种受到威胁或濒危)的主要迁徙通道,也是蓝鳍金枪鱼的重要迁徙路线。长途飞行后体力不支的鸟类可能会撞上塔楼。桥梁产生的阴影和灯光可能会干扰海豚、金枪鱼和深海鱼类的种群。政府委托进行的初步研究表明,这些担忧被夸大了,而现有渡轮造成的污染可能是一个更大的环境威胁。
风:当强劲稳定的风吹过桥梁时,桥面会像小提琴弦一样开始扭曲和振动,以不同的共振频率起伏。如果两个或两个以上的振动同步,它们会互相放大,直到桥梁被震垮。1940年,在西雅图附近就发生了这种情况,当时仅42英里/小时的风就吹垮了以“奔跑的格蒂”(Galloping Gertie)闻名的塔科马海峡大桥。桥梁越长,越容易受到风的影响。为了优化设计,墨西拿工程师们研究了过去13年当地风速的计算机记录(最高时速约为90英里/小时)。然后,他们用电子传感器装备了桥梁模型,将模型放在风洞的转盘上,并对其施加不同速度的风。















