Введение

Мегапроект сейсмической стабилизации в Калифорнии (2002–2013)

Мост Бэй имеет две основные секции: западные висячие пролёты и их подходы между Сан-Франциско и островом Ерба Буэна (YBI), а также секции между YBI и восточным окончанием в Окленде. Изначальная восточная секция состояла из двухконсольного пролёта, пяти ферменных пролётов и ферменной насыпи. Эта часть вызвала опасения после обрушения её части во время землетрясения в Лома-Приета 17 октября 1989 года. Новый пролёт спроектирован, чтобы выдерживать самое сильное землетрясение, которое ожидается в течение 1500 лет, и при должном обслуживании он должен прослужить не менее 150 лет.

Предыстория

Более 30 лет специалисты по мостовым конструкциям знали, что сильное землетрясение на одном из двух близлежащих разломов (Сан-Андреас и Хейвард) может разрушить главный консольный пролет. До землетрясения в Лома-Приета 1989 года мало что было сделано для решения этой проблемы. Землетрясение составило 6,9 по шкале моментальной магнитуды, и хотя эпицентр находился на значительном расстоянии от моста, 15-метровый (50 футов) участок верхней палубы восточной решетчатой секции виадука обрушился на нижнюю палубу, что косвенно привело к гибели одного человека в месте обрушения. Мост был закрыт на месяц, пока строительные бригады разбирали и восстанавливали обрушившуюся секцию. Он был вновь открыт 18 ноября 1989 года с установленной новой, более надежной системой сейсмоусиления. Обрушение произошло в месте перехода между восточным пролетным ферменным участком и западным двухъярусным насыпным сегментом – в точке, где резко меняется инерционный отклик конструкции. Анализ произошедшего, проведенный внутренними специалистами, показал, что мост был близок к гораздо более катастрофическому разрушению, при котором либо пролетная ферма, либо насыпной сегмент могли бы обрушиться с общей несущей конструкции. Стало очевидно, что восточный пролет необходимо сделать более устойчивым к землетрясениям. Оценки, сделанные в 1999 году, указывали на 70-процентную вероятность крупного землетрясения в этом районе в течение следующих 30 лет, однако исследования, опубликованные Геологической службой США в сентябре 2004 года, поставили под сомнение возможность прогнозирования крупных землетрясений на основе продолжительности предшествующих периодов сейсмической тишины. Более поздний анализ (2008 года) подтверждает повышенную вероятность сильного землетрясения на разломе Хейвард.

Реконструкция

Первоначальное предложение по восточному пролету предусматривало возведение массивных бетонных колонн для замены или усиления существующих опор. Также планировались модификации решетчатых балок, аналогичные тем, которые уже завершены для западных висячих пролетов. Первоначальная оценка стоимости этой реконструкции составляла 200 миллионов долларов. Внешний вид моста практически не изменился бы. В связи с сохранением оригинальной конструкции, текущие расходы на содержание моста оставались бы высокими. Надежность реконструкции была поставлена под сомнение непосредственно Инженерным корпусом армии в крайне критическом отчете и косвенно обрушением реконструированной эстакады во время землетрясения в Нортридже (Лос-Анджелес) в 1994 году, эта конструкция была модифицирована в ответ на землетрясение в Сан-Фернандо, произошедшее 23 годами ранее.

Замена

Инженерный и экономический анализ, проведенный в 1996 году, показал, что строительство нового моста обойдется на несколько сотен миллионов долларов дороже, чем модернизация существующего восточного пролета, при этом ожидаемый срок службы нового моста будет значительно больше (возможно, от 75 до 100 лет вместо 30) и потребуется меньше обслуживания. Вместо модернизации существующего моста, CalTrans (Калифорнийское транспортное управление) приняло решение о полной замене восточного пролета. Предложенный проект представлял собой эстакадный виадук, состоящий из железобетонных колонн и сборных железобетонных пролетных секций, как показано на иллюстрации справа. Основным критерием проектирования была способность нового моста выдержать землетрясение магнитудой 8,5 на любом из нескольких разломов в регионе (в частности, на расположенных поблизости разломах Сан-Андреас и Хейворд). Эстетическое решение не было положительно воспринято ни общественностью, ни политиками, его охарактеризовали как "автомагистраль на опорах". После этого Консультативной группой по инженерным и дизайнерским вопросам (EDAP) Комиссии по транспорту столичного региона (MTC) был объявлен конкурс на лучший проект знакового пролета (пролета с выразительным и эффектным внешним видом, уникальным для данного места). Было рассмотрено множество инновационных предложений, из которых в полуфинал вышли лишь четыре, представленные членами EDAP, и из этой группы был выбран победитель. Это создало серьезный конфликт интересов, поскольку члены EDAP, отбирающие проект моста, рассматривали предложения, поданные их собственными компаниями, и отклоняли все предложения, в которых не было представителя от EDAP. Выбранный проект оказался дороже альтернативных вариантов, поскольку основная конструкция не может быть самонесущей до завершения строительства. Это потребовало возведения двух мостов: сначала временных опор для поддержки финального пролета, которые должны быть демонтированы после завершения строительства. Кроме того, проект подвергся критике за меньшую конструктивную надежность и менее предсказуемые затраты на строительство по сравнению с другими современными пролетами.

Предложение о наименовании

В декабре 2004 года Совет руководителей Сан-Франциско, в знак уважения к Джошуа А. Нортону, принял резолюцию с призывом к Департаменту транспорта Калифорнии и членам Ассамблеи и Сената Калифорнии присвоить новым участкам моста в заливе Сан-Франциско имя императора Нортона I, императора Соединенных Штатов и защитника Мексики. Предложение не получило поддержки городского совета Окленда, и у моста нет официального названия.

Конкурс и первоначальное строительство

Хотя это было несколько спорным решением, власти разрешили включать в заявки основные компоненты и материалы, не произведенные в Соединенных Штатах. Это было обусловлено, в частности, стоимостью материалов и, особенно, отсутствием подходящих производственных мощностей в США или даже в западном полушарии. В отличие от этого, Китай, где компания Shanghai Zhenhua Heavy Industries Company изготовила компоненты палубы SAS (включая массивный кабель, ключевые секции культовой башни и самой палубы), располагает производителями материалов с низкой себестоимостью. Другие основные компоненты были произведены в Японии благодаря наличию крупных мощностей для литья стали, сварки и механической обработки. Седла для подвесок были изготовлены в Англии. Поскольку федеральное финансирование автомагистралей обычно сопровождается ограничениями "Сделано в Америке", мост был построен без этих средств, на которые он в противном случае имел бы право, поскольку по нему проходит межштатная автомагистраль I-80. Власти были потрясены, когда открыли заявки на строительство башни и получили лишь одно предложение на сумму 1,4 миллиарда долларов США, что значительно превышало их оценку в 780 миллионов долларов. Это было частично связано с ростом цен на сталь и бетон, особенно из-за строительного бума, одновременно происходившего в Китае, но также и с неопределенностью в строительстве, вызванной инновационным дизайном. Весь проект, требующий 100 000 тонн конструкционной стали, к июлю 2005 года оценивался в 6,2 миллиарда долларов США, по сравнению с оценкой в 1,1 миллиарда долларов в 1997 году (для простого эстакадного моста) и оценкой в 2,6 миллиарда долларов в марте 2003 года, которая включала пролет с башней. Несмотря на увеличение стоимости, строительство замены началось 29 января 2002 года, а завершение первоначально планировалось на 2007 год. Пролет был окончательно открыт 2 сентября 2013 года.

Удаление диапазона подписи

30 сентября 2004 года офис губернатора Арнольда Шварценеггера объявил, что в отсутствие достаточного финансирования, утвержденного законодательным собранием Калифорнии, заявка должна быть отклонена по истечении срока действия. В то время оставалось неясным, потребует ли это перепроектирования для получения более дешевого пролета. 10 декабря 2004 года офис губернатора объявил об отказе от концепции уникального дизайна пролета, и мост будет построен как простой виадук, первоначально предложенный. Проект, вернувшись к исходной точке, оставался дорогостоящим из-за сохраняющихся высоких цен на материалы. Многие утверждали, что итоговая стоимость этого упрощенного варианта может практически не отличаться от первоначальной, поскольку для его реализации потребуется получение новых разрешений, что может занять еще два-три года; более того, виадук может и вовсе не получить одобрение Береговой охраны, так как максимальная ширина судового хода будет сокращена почти вдвое. Местная реакция на это заявление была бурной, и большинство предлагали построить мост в соответствии с первоначальным проектом – либо из стали, как было заявлено в тендере, либо с использованием железобетонной опоры схожего внешнего вида, но более низкой стоимости.

Восстановление первоначального дизайна

Позиция активистов и региональных политиков, выступающих за "мост подписей", была подкреплена докладом законодательного аналитика в конце января 2005 года. В докладе указывалось, что из-за дополнительных задержек и новых требований к оформлению разрешений, предложение губернатора о виадуке, вероятно, потребует дополнительного финансирования и займет больше времени, чем строительство предлагаемого моста с уникальным дизайном. Эта точка зрения была подтверждена дальнейшим докладом в марте 2005 года, в котором говорилось, что задержка, вызванная губернатором, уже привела к увеличению ожидаемых затрат минимум на 100 миллионов долларов (впоследствии скорректировано до 83 миллионов долларов в докладе за декабрь 2005 года). Споры вокруг проекта продолжались более шести месяцев. По сути, губернатор считал, что расходы на строительство моста не должны ложиться на весь штат, поскольку он рассматривал это как локальную проблему. Жители Северной Калифорнии указывали на то, что когда южные районы штата сталкивались со стихийными бедствиями, штат оказывал поддержку в восстановлении, особенно это проявилось в восстановлении автомагистралей после землетрясений и последующей сейсмоустойчивости государственных автомагистральных сооружений и мостов. Поскольку целью замены восточного пролета является предотвращение необходимости полной перестройки моста после сильного землетрясения, жители района залива считали, что имеют полное право требовать государственной поддержки. 24 июня 2005 года губернатор Шварценеггер объявил о достижении компромисса. Губернатор заявил, что он и временный президент Сената штата Дон Перата пришли к соглашению о возобновлении планов строительства моста с уникальным дизайном. Оценки затрат, связанных с отсрочкой контракта, инфляцией и простоем, достигали 400 миллионов долларов. Прямые затраты, вызванные приостановкой работ, включали частичный демонтаж временных конструкций и их последующую реконструкцию после возобновления строительства. После одобрения законодательным органом, компромиссный законопроект, разработанный сенатором Лони Хэнкок, был подписан губернатором 18 июля 2005 года. Компромисс предусматривал вклад штата в размере 630 миллионов долларов для покрытия перерасхода средств в размере 3,6 миллиарда долларов, а также повышение платы за проезд по мосту до 4 долларов, начиная с 2007 года. На момент подписания соглашения, строительство эстакады было завершено на 75%, и штат начал подготовку к проведению нового тендера на строительство подвесной части моста. Завершение всего проекта было запланировано на 2013 год, с оценочной стоимостью 6,3 миллиарда долларов, не включая снос старого пролета. В январе 2006 года стоимость стальных конструкций основной части моста была определена в 400 миллионов долларов сверх ожидаемых расходов. Новые тендеры на строительство основного пролета были открыты 22 марта 2006 года, и было получено два предложения на сумму 1,43 и 1,6 миллиарда долларов. Благодаря резервам, накопленным за счет платы в 3 доллара во время задержки, власти первоначально предполагали, что дополнительная плата, превышающая 4 доллара, не потребуется. Однако из-за дополнительных расходов в других частях проекта, вызванных задержкой, и стоимости возобновления работ по фундаменту основного пролета, теперь ожидается, что плата за проезд составит 5 долларов (плата взимается только в западном направлении). Самое низкое предложение, представленное консорциумом American Bridge и Fluor Corp. под названием "American Bridge Fluor", было принято 19 апреля 2006 года.

Виадук Скайвей

Виадук Skyway соединяет часть SAS моста с берегом Окленда. К 2007 году было завершено 75 процентов строительства этой части. Поскольку этот участок пересекает мелководье залива, фундаменты были возведены внутри кессонов с ограждающими стенками из шпунта. К середине 2009 года завершалось окончательное соединение части виадука с уровнем земли на восточном конце, и пешеходный тротуар присоединялся к завершенным секциям. Вместо того, чтобы забивать сваи на глубину, достаточную для достижения скального основания, сваи опираются на плотный архаичный ил, залегающий под мягким илом, образовавшимся в результате золотодобычи в конце XIX века. Поскольку даже архаичный ил недостаточно прочен для восприятия такой концентрированной нагрузки при использовании традиционных вертикальных фрикционных свай, были забиты (внутри откачанных кессонов) большие по диаметру трубчатые сваи под углом, образуя наклонное (раскрытое) основание, проходящее через архаичный ил в плотный, сцементированный песок, ил и гравий формации Alameda. Там, где требовались длинные сваи, секции сваривались по мере установки завершенных секций. После установки всех свай в нижней части кессона заливалась железобетонная плита для формирования основания колонны, которая затем отливалась вокруг арматуры с использованием многоразовой металлической опалубки. Секция виадука над каждой колонной отливалась непосредственно на месте с использованием опалубки. Пары предварительно изготовленных пролетных секций, изготовленных в Стоктоне, доставлялись баржами и поднимались на место с помощью специализированного консольного подъемника. (Консольные подъемники, противовесы и другое оборудование и материалы поднимались либо баржевым краном, либо краном-подъемником, установленным между соседними колоннами.) После установки в нужном положении противоположные секции соединялись посредством преднапряженных канатов (кабелей внутри каналопроводов, натягиваемых с помощью домкратов), образуя сбалансированный консольный пролет над колонной. В конечном итоге, промежуток между пролетами над колоннами был закрыт, формируя балку, армированную преднапряженными канатами. Oakland Touchdown – это изогнутая эстакада, соединяющая виадук с берегом Окленда (началом моста). Кривизна необходима для согласования трассы с существующей подъездной дорогой на уровне земли. Как и переходная конструкция острова Yerba Buena (YBITS) к западу от основного пролета, этот участок также является конечной секцией нового моста и строится в том же темпе, что и YBITS. Строительство состоит из двух этапов, первый из которых уже завершен (со стороны движения на запад). Завершение участка для движения на восток было невозможно до устранения существующей дороги. Это было сделано путем плавного смещения на юг, чтобы обеспечить завершение участка. Первый этап работы по переносу движения на восток на юг был завершен с незначительными задержками во время праздника Дня памяти в 2011 году (28–30 мая). Условия вождения улучшились, без проблем, связанных с печально известной S-образной кривой. Второй этап, необходимый для переноса движения на запад в освободившееся пространство, потребовал строительства поднятого подхода. Он был завершен 19 февраля 2012 года. Ожидается, что эта недавно разработанная процедура позволит сэкономить время и ускорить завершение пролета. Oakland Touchdown был завершен в марте 2013 года. В трехдневные выходные, начиная с 8:00 вечера пятницы, 17 февраля 2012 года, были закрыты полосы для движения на запад, чтобы обеспечить соединение дорожного полотна подхода с новой временной конструкцией. Выполнение этой задачи зависело от погодных условий, требовалось сухое состояние для переразметки полос, и решение о проведении работ в эти выходные было принято лишь за несколько дней до этого. Первоначально планировалось завершить работы к 5:00 утра во вторник, 21 февраля, но они были завершены на 34 часа раньше запланированного срока и открыты для движения примерно в 7:15 вечера в воскресенье, 19 февраля.

Основной пролет

Главный пролет представляет собой редко встречающийся тип – самоякорный висячий мост (SAS). Он уникален тем, что имеет одновременно одну опору и асимметричную конструкцию, разработанную с учетом особенностей местности. Для обеспечения габаритов судового хода мосту требовался как минимум один длинный пролет, а доступ к скальному основанию был найден только вблизи острова Йерба-Буэна. Конструкция с двумя опорами и вантами потребовала бы очень глубокого фундамента для опор, а традиционный двухпилонный висячий мост дополнительно нуждался бы в строительстве массивного якоря в глубоких илах залива. Изогнутая траектория подхода и требования сейсмической безопасности наложили дополнительные ограничения на проект, что стало первым опытом для моста SAS. В сентябре 2009 года, во время одного праздничного перекрытия движения, была установлена новая временная металлическая конструкция для перенаправления потока транспорта в районе окончательных подходов к новому мосту, и выполнены ее соединения с выходом из туннеля и существующим мостом, как это было сделано в сентябре 2007 года. Этот объезд позволил возвести постоянную переходную секцию между выходом из двухъярусного туннеля и новой конструкцией моста, расположенной рядом. После завершения строительства моста, еще одно длительное перекрытие движения позволило демонтировать временную конструкцию и завершить дорожную связь. S-образный поворот стал печально известен авариями – от мелких столкновений до смертельных падений. ДТП обычно происходили в непиковое время, когда транспортный поток был более интенсивным, на скорости 50 миль в час или выше, что превышало общее ограничение скорости на мосту. После серьезной аварии были установлены дополнительные знаки и визуальные и тактильные указатели, обозначающие ограничение скорости в 40 миль в час на S-образном повороте. Рекомендуемая скорость на верхнем ярусе в этом повороте была установлена на уровне 35 миль в час, а также была установлена улучшенная система "шумовых полос".

Размещение палубы

К концу августа 2009 года работы по возведению временных опор были завершены, установлены фермы и на них начали монтировать сборные секции. Для установки 28 основных секций проезжей части использовался гигантский плавучий кран Left Coast Lifter. Основная установка сегментов на участке SAS моста была завершена в начале октября 2011 года. 19 октября 2011 года небольшой зазор между проезжей частью SAS и изогнутым переходом был окончательно закрыт со стороны движения на восток, а зазор со стороны движения на запад – на следующей неделе. К ноябрю 2011 года монтаж проезжей части участка SAS был завершен, образовав 1,5 мили непрерывной дороги. В июле 2013 года был полностью завершен пролет SAS и началось асфальтирование проезжей части. Каждый сегмент проезжей части покрыт двумя однодюймовыми слоями асфальта и бетона, которые должны быть очень долговечными и прослужить весь срок службы моста. Однако остальная часть моста не была покрыта асфальтом, а получила только защитное покрытие.

Главная пролетная башня

В конструкции используются обширные технологии поглощения энергии для обеспечения живучести и немедленного доступа для аварийных служб после максимально вероятного землетрясения (MCE) с магнитудой 8,5, оцениваемого для периода возврата в 1500 лет. Вместо проектирования на жесткость, конструкция является гибкой, с энергией колебаний, поглощаемой пластической деформацией сдвига жертвенных, заменяемых элементов. Землетрясения меньшей силы будут создавать в элементах преимущественно упругие напряжения, в то время как более сильные землетрясения вызовут большую долю пластических (и, следовательно, поглощающих энергию) напряжений. Эта конструкторская философия распространяется и на другие металлические компоненты моста, включая жертвенные трубчатые концевые ключи, которые выравнивают самоякорную подвеску с примыкающими сооружениями на каждом конце. Башня состоит из четырех колонн. Каждая колонна, имеющая приблизительно пятиугольное сечение, состоит из четырех сужающихся и/или прямых секций, соединенных торцами внешними пластинами и внутренними зубчатыми соединениями, закрепленными болтами. Колонны также соединены горизонтально жертвенными коробчатыми конструкциями. Эти коробчатые соединения предназначены для поглощения энергии, вызванной землетрясением, посредством упругой и пластической деформации сдвига при раскачивании башни. При сильном землетрясении эта деформация поглощает энергию, которая в противном случае могла бы привести к разрушительным колебаниям башни, тем самым защищая основную конструкцию пролета. Ожидается, что эта конструкция позволит немедленно использовать мост для аварийных служб, при этом соединения будут заменяться по мере необходимости для восстановления моста в исходное состояние. Уникальной особенностью является отсутствие прямого контакта башни с параллельными проезжими частями, разделенными в середине на пятнадцать метров, с достаточным пространством между башней и проезжими частями, чтобы обеспечить раскачивание башни при сильных землетрясениях без столкновения. Колонны устанавливались путем подъема одного конца с баржи на временные леса, с использованием тележки на барже для перемещения нижнего конца в нужное положение. После закрепления колонн на месте леса были надстроены для установки следующего набора колонн над проезжей частью, их подъема и перемещения в положение, что повторялось для каждой последующей фазы. Монтаж башни продолжался, когда на неделе 24 октября 2010 года, почти через три месяца после установки первого набора, прибыла вторая партия колонн. Второй набор колонн был установлен на вершине лесов над первыми четырьмя колоннами, установленными ранее в этом году. После установки колонн они были соединены с первой партией колонн. После завершения второй фазы башня была завершена примерно на 51 процент и достигла высоты 73 метра. Третий набор колонн прибыл только на неделе 15 декабря 2010 года. Третий набор, теперь с использованием более мощного крана, был поднят и установлен над вторым набором колонн. Высота башни теперь составила впечатляющие 113 метров, что соответствует 71 проценту завершенности. Процесс монтажа не возобновился до следующего года, когда окончательный набор колонн прибыл к Дню святого Валентина 2011 года. Эти четыре колонны, каждая высотой 32,3 метра, были подняты на неделе 28 февраля 2011 года и установлены над третьим набором колонн. Высота башни теперь составила 146 метров, что соответствует 91 проценту завершенности. Пятый и заключительный этап заключался в подъеме решетчатой конструкции (элемента для соединения колонн, чаще используемого в качестве фундамента) весом около 500 тонн, подъеме основного 450-тонного кабельного узла и, наконец, подъеме верхней части башни, что завершило строительство всей башни SAS. Все эти заключительные элементы прибыли на площадку в тот же день, что и четвертая партия колонн башни. 15 апреля 2011 года началась первая часть пятого и заключительного этапа. 500-тонная решетчатая конструкция была поднята на высоту 152 метра и установлена над четвертой партией колонн. Высота башни тогда составила 158 метров, что соответствует 94 процентам завершенности. Подъем и установка решетчатой конструкции на башню заняли около одного дня.

Установка на седле для двухкабельных вершин

19 мая 2011 года машинисты и монтажники работали весь день, поднимая и устанавливая двойное кабельное седло на вершину башни SAS. Хотя большая часть пролета была изготовлена в Китае, эта конкретная деталь была сделана в Японии, как и отклоняющие седла восточной и западной сторон, а также гидравлическое подъемное седло главного кабеля. Это кабельное седло направляет и поддерживает километровый главный кабель над башней, которая была установлена позднее в этом году. В декабре 2011 года было завершено размещение пролетного строения SAS, и наконец начался прогресс в строительстве кабелей. Однако за несколько месяцев до этого, в июле 2011 года, верхняя часть башни была поднята и установлена на седло для тестовой сборки, а затем удалена, чтобы обеспечить прокладку кабеля. Позднее, в 2012 году, кабели были полностью установлены на седло башни и затем закреплены по всей длине пролета SAS. После этого верхняя часть башни была установлена окончательно, вместе с авиационными предупредительными огнями, завершив строительство башни SAS на конечной высоте 525 футов (160 м).

Кабель основной подвески SAS

Седа башни включает в себя ушки для крепления временных тросов, поддерживавших четыре настила, каждый из которых представлял собой простой подвесной мост (называемый подмостком), обеспечивавший доступ к механизму намотки троса и к основному тросу во время строительства. Во многом аналогично подъёмнику, дополнительные верхние тросы несли одно или несколько из этих устройств-передвижников, колёсных устройств, перемещавшихся с одного конца пролёта на другой, приводимых в движение тяговыми тросами, управляемыми несколькими лебёдками. Основной пролёт использует один трос, сплетённый из предварительно собранных пучков проволок, начиная от точки закрепления в восточной части основного пролёта, через горизонтальное седло отклонения в восточном углу, через вертикальное седло отклонения в восточной части, вверх и через соответствующую половину седла основной башни, вниз к седлу отклонения на 90 градусов на западном противовесе, через противовес, проходя через седло гидравлического натяжения, вокруг противоположного западного седла отклонения, вверх к другой половине седла основной башни, через восточное вертикальное седло отклонения вниз к последнему седлу отклонения восточного угла, к соответствующей точке закрепления в восточном якорном пучке напротив начала. По мере укладки пучка он первоначально поддерживался опорами, установленными на подмостке, затем оба конца закреплялись, и трос натягивался в восточных точках закрепления. Как и в случае с обычным подвесным пролётом, все натянутые пучки затем сжимались в круглую форму и защищались круговой обмоткой из проволоки. Были добавлены седла для подвесных тросов, а подвесные тросы были установлены и натянуты. Натяжение подвесных тросов подняло пролёт от поддерживающей временной конструкции. В середине июня 2011 года началась подготовка к намотке основного троса путём установки временных подмостков на пролёт SAS. Были установлены оба западных подмостка, и к середине августа все четыре подмостка были установлены на месте, и тогда можно было увидеть приблизительный контур завершенного моста. Все четыре подмостка, передвижник, его подвесной трос и тяговые тросы, лебёдки и специальные рельсы на седлах отклонения должны были быть установлены до начала протяжки прядей. Эти подмостки были необходимы для доступа рабочих к тросовым прядям для сборки и укладки по мере размещения отдельных проволок. Работы в сентябре 2011 года включали установку поворотных рельсов для передвижников на западных седлах. Эти рельсы обеспечивали непрерывное движение передвижника по западному концу основного пролёта. К середине октября 2011 года были установлены тросы передвижника. Также была установлена временная группа тросов для поддержания башни с запада, предназначенная для противодействия опрокидывающим силам, создаваемым незащищённым основным тросом. Впоследствии были установлены седла восточного отклонения, подготовив мост к укладке тросов.

Размещение кабеля

Техника строительства канатов значительно отличалась от той, что использовалась для более ранних западных пролетов и аналогичных обычных висячих мостов. В этом методе канаты сплетались лишь по несколько проволок за раз, а жгуты формировались по мере сплетения проволок путем протягивания петли вдоль трассы каната. SAS использовал другую технику, при которой проволочные пряди предварительно изготавливались в километровые жгуты с уже установленными концевыми соединениями, которые протягивались, перетаскивая один конец по трассе. После крепления к соединению на каждом жгуте выполнялась операция натяжения в восточной точке анкеровки, и жгуты подвешивались на несколько футов над монтажной платформой. Всего было установлено 137 таких жгутов. По мере установки жгуты временно связывались вместе для формирования каната. Канат был полностью установлен к концу мая 2012 года. Позже он был уплотнен в круглую форму, а затем обернут защитной проволочной оболочкой. В середине марта 2013 года была завершена западная часть, и монтажные платформы были демонтированы. На восточной части все еще продолжалась обмотка проволокой. Поскольку главные канаты изогнуты, а подвесные канаты расходятся наружу к краю проезжей части, конструкция седел индивидуальна для каждого места, изготавливаясь парами зеркальных отражений для каждой стороны. К середине июня 2012 года большинство седел были установлены на главном канате. Затем на эти седла укладывались стальные канаты подвесок, которые позже вытягивались наружу и крепились к выступам от проезжей части. На обычном висячем мосту секции проезжей части подвешиваются на месте и, следовательно, сразу же натягивают подвески. Правильная начальная длина каждой подвески заранее определяется инженерными расчетами, и требуются корректировки для относительного позиционирования секций и равномерного распределения нагрузки между подвесками секции. На этом мосту секции проезжей части уже находились в фиксированном относительном положении (были соединены друг с другом и опирались на временные опоры), и все подвесные канаты должны были быть натянуты до определенного напряжения индивидуально для натяжения главного каната. На западном конце используется домкратное седло для балансировки напряжения между секциями главного каната. Натяжение подвесных канатов выполняется поэтапно. Степень натяжения на различных этапах и порядок натяжения имеют решающее значение для этой процедуры. Начиная с 2011 года, был обеспечен правильный баланс между главными и подвесными канатами и надлежащее натяжение главных и подвесных канатов. 20 ноября 2012 года этот процесс был завершен, что сделало часть моста SAS самонесущей. После этого временные опоры были демонтированы. Описание фаз 1 Подъем и натяжение 26 из 50 групп подвесок с каждой стороны (8 одновременно в первых 3 этапах, 2 в четвертом этапе), за которыми последуют окончательные регулировки (этапы 5–18). На первых 8 этапах 80% нагрузки было передано с временной фермы на канат. 2 Подъем и натяжение еще 3 групп подвесок, доведя их общее количество до 29 из 50 с каждой стороны. 3 Подъем и натяжение последних 21 групп подвесок, завершая натяжение канатов.

Переходная структура на острове Ерба Буэна

Переходная структура острова Ерба Буэна (YBITS) — это эстакада, соединяющая пролёт SAS с туннелем острова Ерба Буэна. Подобно Oakland Touchdown на противоположной стороне нового моста, этот участок моста также является конечным сегментом, то есть его задача — обеспечить переход от участков существующего моста к основным пролётам нового моста. Эта соединительная конструкция переходит от проезжих частей нового моста, расположенных рядом друг с другом, к верхнему и нижнему ярусам тоннеля YBI. В середине февраля 2012 года была залита северная конструкция и велась работа по снятию опалубки. К началу сентября 2012 года временные опоры были демонтированы, модифицированы и возведены в восточной части, а завершение установки опалубки позволило приступить к армированию и бетонированию.

Конструкция колонны

Структуру поддерживают несколько колонн. По мере подъема уровня земли от берега к уровню туннеля Ерба Буэна, высота надземной части колонн меняется. Поскольку скальное основание, поддерживающее колонны, представляет собой твердый сланец, ранее при строительстве было бы принято просто вырыть относительно неглубокий фундамент под каждую колонну, постепенно изменяя длину конструкции. Однако современный сейсмический анализ и компьютерное моделирование выявили проблему в такой конструкции: длинные колонны могли прогибаться на несколько футов в верхней части (примерно 0,6 метра), в то время как короткие колонны, вероятно, разрушились бы, поскольку жесткая конструкция проезжей части передавала бы аналогичные перемещения на вершины колонн, создавая большее напряжение изгиба на единицу длины в коротких колоннах. Эта проблема была решена путем изготовления колонн примерно одинаковой (но не идентичной) длины, при этом "короткие" колонны углублялись в постоянные открытые шахты до глубокого фундамента. Это обеспечивает достаточно однородную реакцию всех колонн YBITS. Пространство между колонной и шахтой закрыто защитным обшивным элементом, выполняющим функцию системы сейсмоизоляции в наиболее чувствительных местах. Кроме того, западный опоры YBITS является шарниром нулевого момента, поэтому в этой точке отсутствуют вертикальные изгибающие напряжения.

Островные рампы

Помимо существующего заезда с моста в западном направлении, существующие съезды, соединяющие движение по мосту с островом Йерба Буэна и островом Трежер, недостаточны для обеспечения трафика, который ожидается с учетом будущего жилого строительства. В частности, съезд в восточном направлении всегда был крайне опасным, а добавление заезда с моста в западном направлении помешало бы нормальному движению по мосту. Между западным порталом тоннеля и существующим западным пролетом подвесного моста нет места для современных конфигураций съездов и заездов. Ожидается, что реализация проектов приведет к появлению около 3000 жителей на островах, а также к строительству офисных и коммерческих площадей. Для обеспечения этого трафика на восточной стороне островов будет построена система новых съездов и заездов (в настоящее время строительство только частично завершено), которые соединятся с YBITS, где будет достаточно места для безопасного слияния и разъезда транспортных потоков. Стоимость строительства восточных съездов и заездов оценивается примерно в 95,67 млн долларов. Строительство началось в конце 2013 года, а открытие планировалось на июнь 2016 года. Новые заезды и съезды в западном направлении были открыты 22 октября 2016 года.

Освещение

Структуры Skyway и YBITS оснащены индивидуальным освещением, состоящим из 48 000 высокопроизводительных светодиодов, объединенных в 1521 светильник, большинство из которых установлено на 273 опорах. Эти светильники были спроектированы компанией Moffatt & Nichol и изготовлены компанией Valmont Industries. Внутри каждого светильника диаграмма направленности каждого светодиода ограничена маскирующей конструкцией. Каждый светильник настроен индивидуально, а благодаря светодиодной маскировке освещает проезжую часть только в направлении движения, подобно фарам автомобилей, что значительно снижает ослепляющий эффект для водителей. Ожидается, что это повысит безопасность для участников движения. Проезжая часть главного пролета освещается светодиодными светильниками, направленными вниз, установленными на седлах подвески главных канатов. Дополнительное декоративное освещение, направленное вверх, на крайних внешних краях проезжей части освещает подвесные канаты и нижнюю часть главного каната. Дополнительные светильники подсвечивают главную башню. Эти светильники потребляют примерно вдвое меньше энергии, чем освещение старого моста, и прослужат в 5-7 раз дольше. Их замена потребуется лишь каждые 10-15 лет (по сравнению с каждыми 2 годами на прежнем восточном пролете), что снижает затраты, повышает безопасность рабочих и уменьшает неудобства для водителей, связанные с перекрытием полос движения.

Снятие старых пролётов

Первый этап заключался в удалении двойного консольного пролета с уравновешиванием. Из нескольких доступных альтернатив был выбран метод демонтажа, а не варианты, предусматривающие снос с использованием взрывчатых веществ. В ходе этого процесса мост разбирался, отдельные части удалялись преимущественно в обратном порядке по отношению к первоначальной постройке. Это потребовало возведения временных опорных конструкций, аналогичных тем, что использовались при первоначальном строительстве. Параллельно велась работа по устранению временной S-образной кривой, что позволило завершить строительство велосипедной и пешеходной дорожки нового пролета и улучшить подъездные пути с восточной стороны. Демонтаж был задержан из-за обнаружения гнездящихся бакланов. К середине ноября основная часть западного (левого) консольного пролета и его опоры были почти полностью удалены, а под правой частью восточного консольного пролета были установлены временные опоры. 14 ноября 2015 года бетонный клеточный фундамент пирса E3 (поддерживавшего опору восточного консольного пролета) был разрушен взрывом, при этом обломки упали в стальной кессон под дном илистого залива. Для снижения подводных ударных волн и защиты морской фауны использовались многочисленные последовательно детонирующие заряды и воздушная завеса из пузырьков. Подробности планирования удаления пирса E3 компанией Caltrans можно найти по этой ссылке. Вторая фаза включала удаление пяти ферменных пролетов и дамбы, а третья и заключительная фаза – удаление подводных фундаментов. Весь проект демонтажа был завершен 11 ноября 2017 года. По мере демонтажа старого Восточного пролета материалы, извлеченные из конструкции, загружались на баржи и отправлялись на переработку.

Судья Джон Саттер Региональная береговая линия

21 октября 2020 года для публики открылась региональная прибрежная зона имени судьи Джона Саттера, расположенная у основания моста. Парк, первоначально задуманный как "Gateway Park", включает в себя 600-футовый обзорный пирс, построенный на существующих опорах старого моста, и обеспечивает более удобный доступ к заливу и велосипедной дорожке Александра Цукермана.

Опыт вождения

В обоих направлениях вождение значительно улучшилось. Помимо расширенных полос движения в каждом направлении, теперь по обеим сторонам от пяти полос движения предусмотрена сплошная полоса для экстренных служб и транспортных средств с неисправностями. Ночное освещение моста теперь не создает бликов, а в нижней восточной части туннеля установлено новое белое светодиодное освещение. Устранение крутых поворотов к востоку от туннеля обеспечило более плавный поток транспорта в восточном направлении как перед туннелем, так и в его пределах, даже по сравнению с конфигурацией до начала строительства.

Пешеходная тропа

На протяжении пролегает новый пешеходно-велосипедный маршрут, официально названный велосипедной дорожкой имени Александра Цукермана. Дорожка названа в память об Александре Цукерманне, основателе Коалиции велосипедистов Восточного залива и стороннике проекта Bay Bridge Trail. Новый пешеходно-велосипедный маршрут соединяет Ист-Бэй с островом Ерба Буэна. В настоящее время MUNI – единственный вид общественного транспорта, перевозящий велосипеды и пешеходов с острова Ерба Буэна и острова Сокровищ в Сан-Франциско. Строительство дополнительного маршрута через западный пролет в Сан-Франциско планируется завершить в 2025 году.

Спор о сварке

6 апреля 2005 года ФБР объявило о расследовании в связи с заявлениями 15 бывших сварщиков и инспекторов, работавших на новом пролёте моста, о том, что сварщиков торопили, что негативно сказалось на качестве до трети выполненных сварных швов, и рабочим было приказано маскировать дефектные швы поверхностной переваркой. Многие из этих швов впоследствии были залиты бетоном, некоторые – на большой глубине под водой. Представитель Департамента транспорта Калифорнии (Caltrans) оперативно заявил, что скрыть дефектные сварные швы от инспекторов Caltrans невозможно. Это утверждение было проверено посредством радиографического, ультразвукового и микроскопического исследования доступных сварных швов, которые, как утверждалось, были некачественными. 21 апреля 2005 года в новостях сообщалось, что Федеральное управление автомобильных дорог наняло независимых инспекторов для извлечения 136-килограммовых секций моста для проведения детального лабораторного анализа. 4 мая 2005 года Федеральное управление автомобильных дорог заявило, что испытания, проведенные тремя независимыми подрядчиками, показали, что сварные швы, извлеченные из трех фрагментов стальной конструкции моста, "соответствовали или превосходили требуемые спецификации". Поскольку некоторые из материалов, отобранных для проверки, были конкретно указаны в жалобах сварщиков как требующие особого внимания, эти результаты были восприняты как положительные.

Потенциальные проблемы с фундаментом

В начале ноября 2011 года газета Sacramento Bee сообщила и проанализировала различные отчеты (в том числе заявления информаторов) о возможности фальсификации отчетов об инспекциях, связанных с глубокими свайными фундаментами, включая некоторые, поддерживающие главную башню SAS. В этой статье, а также в более поздней статье Sacramento Bee, опубликованной 26 мая 2012 года, были приведены подробности о проблемах, связанных со строительством и испытаниями, и процитированы эксперты в соответствующих инженерных областях, которые выразили сомнения в достаточности испытаний и надзора со стороны Caltrans, а также в практиках строительства и испытаний, применяемых подрядчиком по строительству моста. 12 июня 2012 года, вскоре после публичной поддержки дальнейшего изучения проблем, поднятых в майской статье Sacramento Bee, Caltrans опубликовала пресс-релиз с приложенным письмом к исполнительному редактору Sacramento Bee от директора Caltrans Малкольма Догерти. В этом письме содержалась просьба о полном опровержении статьи, после выдвижения ряда конкретных технических возражений и критики языка и тона публикации. 24 июня 2012 года Джойс Терхар, исполнительный редактор Sacramento Bee, ответила в защиту статьи и редакционной политики газеты. Caltrans также представила почти часовую видеопрезентацию. 4 августа 2012 года Sacramento Bee сообщила о проводимом исследовании инженерами Caltrans, изучающими испытания фундаментов для ведомства. Команда инженеров, которую в Caltrans называют "GamDat", обнаружила новые доказательства сомнительных данных, связанных с испытаниями фундамента башни. После публикации этой статьи Комитет по транспорту Сената Калифорнии попросил Офис законодательного аналитика штата сформировать группу независимых экспертов для изучения проблем, связанных с фундаментом башни SAS, и представить отчет о результатах. Ожидается, что этот отчет будет опубликован весной 2013 года. 7 июня 2014 года Sacramento Bee опубликовала дополнительную статью.

Неисправность болта

Болты соединяют элементы мостового полотна с монтажными узлами на нескольких бетонных колоннах. Всего имеется 288 таких болтов различной длины. Болты испытывались на месте путем чрезмерного затягивания их контргаек. В течение двух недель после затяжки 32 из первых 96 нагруженных болтов разрушились. Длина этих болтов варьируется, и первоначально причиной разрушения считали водородное охрупчивание, вызванное попаданием водорода в процессе производства или гальванического покрытия. Некоторые болты можно заменить, а другие невозможно извлечь, и для перераспределения нагрузки потребуются более сложные методы восстановления. Первоначально предполагалось, что ремонт не повлияет на сроки открытия, но позже возникло мнение, что открытие будет отложено до декабря. Исправление могло стоить до 5 миллионов долларов. 15 августа 2013 года было объявлено о временном решении, и сроки открытия были возвращены к первоначальным. В качестве решения было выбрано добавление анкерного узла с закрепленным канатом в каждом монтажном узле мостового полотна. Внутри компании высказывались предположения о том, что проблемы с натяжением основных канатов могли привести к разрушению болтов. Модернизация для устранения дефектов болтов была введена в эксплуатацию 19 декабря 2013 года. В конечном итоге ремонт обошелся в 25 миллионов долларов, что значительно превышает первоначальные оценки и прогнозы.

Утечки воды в прикреплениях надстроек

Некоторые элементы моста крепятся к верхней поверхности основной конструкции. Многие из них требуют герметизации для предотвращения попадания воды внутрь секций проезжей части. Выявлено, что некорректное нанесение герметиков под ограждениями, предназначенными для удержания транспорта на мосту, приводит к проникновению воды внутрь. Внутренняя влажность вызвала серьезную коррозию, которую теперь необходимо устранить.

Неисправность прокладки стержней

Стальные опорные конструкции крепятся к бетонным основаниям с помощью частично резьбовых стальных стержней в каналах. Эти каналы должны были быть заполнены бетонным раствором после установки. Некоторые из этих пустот были временно закрыты сверху бетонной заглушкой. Позже рабочие ошибочно приняли некоторые из этих мест за заполненные раствором, хотя они были запечатаны только сверху. Неполное заполнение раствором может привести к проникновению соленой воды, что ускорит коррозию этих критически важных стержней. Планируется просверлить небольшие отверстия в местах заполнения раствором, чтобы определить, где требуется дополнительное заполнение или альтернативный метод – инъекция масла или аналогичного материала для вытеснения воды.