旧金山-奥克兰海湾大桥(钢结构受力分析)
美国旧金山海湾大桥
美国旧金山海湾大桥钢结构制作及解决方案文/张陕峰美国旧金山奥克兰海湾大桥总跨度为565m，其中左跨长180m，右跨长385m（见图1）。
这座正在建造的自锚式悬索桥成为桥梁界设计和制造的一个挑战，目前引起国际桥梁界越来越多的关注。
本文主要介绍了奥克兰海湾大桥钢塔和钢箱梁制造的总体工艺及预拼装技术。
制造背景2006年，振华重工被指定为美国新海湾大桥所有钢箱梁和钢塔的钢结构供应商，提供钢塔和钢箱梁在内的4500 0t钢结构、15000t临时安装桁架和临时塔钢结构，同时提供1700t起吊能力的浮吊供岸边桥梁安装。
钢塔总高为160m，分成4个节段，塔柱为变截面5边形结构，由20层联系横梁互相连接塔柱（见图2）。
奥克兰海湾大桥钢箱梁总长为605m，宽度约为70m，高度为5.5m，典型的单跨钢箱梁节段宽度约为28m，整个钢箱梁有独立的东侧钢箱梁和西侧钢箱梁组成，并由一系列的联系横梁连接，主体结构为栓焊结构。
钢箱梁的材料选用ASTM A709M GR.345（见图3）。
振华重工指定长兴基地作为这个令人关注的项目的制作和安装基地。
长兴基地位于长兴岛，在中国东海之滨，距离桥位约11300km。
它占地面积超过300万平方米，拥有深水岸线5公里，其中3.7km岸线为重型码头，适用于大型船舶的装卸。
超过2500名员工参与制造这座钢桥，总承包商ABF公司雇佣了近200个检验员，加州交通部雇佣了近60个检验员。
在这个过程中，超过50万平方米的场地和车间，被用于这个桥梁项目。
在制造过程中，工程的顺利完成，先进的技术和设备均起着尤为重要的作用，其中包括电脑数控切割技术，及钢板校平机，铣边机、U肋倒角机、电脑数控U肋折弯机、多头龙门焊机、电脑数控钻孔机等设备。
一系列重大的制造关键技术被应用到预处理、制作、检验、预拼装和运输中，详见如下。
钢塔制造钢塔塔柱制作的关键点主要包括厚板焊接、塔柱装配精度的控制、塔柱机加工和整体预拼装。
厚板焊接钢塔柱面板厚度较大，最厚为100mm，面板对接主要为60mm与90mm对接、75mm与100mm对接，面板焊缝坡口深，CJP焊接内在质量和焊接变形控制难度大。
桥梁上部结构施工事故案例分析(悬索桥、斜拉桥)
桥梁上部结构施工事故案例分析交通部公路科学研究院 2012年6月目录一桥梁上部结构施工事故案例分析 悬索桥上部结构施工风险分析二桥梁施工事故案例分析 四川达县洲河大桥坍塌事故 宁波招宝山大桥主梁断裂事故 澳大利亚墨尔本西门桥坍塌事故1、国内外斜拉桥施工事故2、国内外悬索桥施工事故 北京顺义悬索桥坍塌事故 泰州三塔两跨悬索桥猫道拆除事故 大贝尔特海峡跨海工程施工事故 布鲁克林大桥施工事故 麦基诺海峡大桥施工事故 旧金山奥克兰湾大桥猫道坍塌事故 塔科马大桥风毁事故1、国内外斜拉桥施工事故1、四川达县洲河大桥坍塌事故 1986年10月29日主跨合龙 时，主梁混凝土突然破坏 坠落，连同桥上几十吨重 的吊车一起坠落河中，桥 下4艘运载桥梁的驳船被压 沉，造成死亡16人的特大 事故，国家经济损失1200 万元。
原因分析 造成该桥事故发生的主要 原因是设计上存在漏洞， 分包的施工单位没有施工 经验。
桥梁概况 四川达县洲河大桥，为跨度 190m+70m的混凝土箱型梁斜 拉桥，采用独塔构造叶脉式 布索，另一端拉索按空间布 置直接锚固于山体上，利用 了桥头地形特点，省去一个 索塔，结构新颖。
我国尚没 有可借鉴的设计施工经验。
2、宁波招宝山大桥主梁断裂事故 1998年9月24日，即将合龙之际， 16号块突然发生严重的梁体断裂 事故，虽未造成人员伤亡，但这 起事故使整个工程工期延误近两 年，经济损失巨大，并且在社会 上造成了极大的负面影响。
桥梁概况 投资4.23亿元位于甬江入海 口 ， 全 长 2482 米 ， 主 桥 为 单 塔 双索 面不 对 称预 应力 混 凝 土斜 拉桥 ， 通航 孔跨 径 258 米 ， 净 空 高 32 米 ， 5000 吨 级 的 客 、 货 轮 船 可 全天候通过出入甬江于 1995 年 6 月 开 工 ， 总 造 价 4.23亿元。
美国旧金山—奥克兰新海湾大桥-悬索桥--钢塔-双箱-钢箱梁制造方案-中文版
美国旧金山—奥克兰新海湾大桥钢梁制作方案目录1 工程概况 (4)2 结构特点分析及制造关键项点 (6)2.1 结构特点 (6)2.2 制造关键项点 (7)2.3 关键工艺 (7)3 主梁制作总体构思 (8)3.1 制造场地 (8)3.2 钢结构车间工艺布局 (8)3.3 安庆钢结构制造基地工艺布局 (10)3.4 工艺流程 (11)4 钢箱梁制作工艺 (11)4.1 钢板预处理 (11)4.2 U形肋的加工 (12)4.3 板单元的制作 (15)4.4 纵、横隔板的制作 (18)4.5 锚箱的制作 (20)4.6 横梁的制作 (22)4.7 自行车道钢梁的制造 (23)5 钢箱梁组装及预拼装 (24)5.1 钢箱梁梁段组焊工艺 (25)5.2 梁段组焊工艺 (31)5.3 工艺保证措施 (32)5.4 梁段预拼装 (32)6 梁段接长及吊装节段预拼装方案 (35)6.1 梁段接长工艺 (35)6.2 梁段接长预拼装工艺 (36)6.3 钢梁焊接工艺方案 (38)6.4 高强度螺栓施拧工艺 (39)7 油漆涂装与保护 (41)7.1 配套方案 (41)7.2 基本要求 (41)7.3 钢箱梁的保护措施 (44)8 钢箱梁节段存放、场内运输及下水 (45)8.1 梁段存放 (45)8.2 梁段场内运输 (45)8.3 接长前钢梁的下水方案 (45)8.4 下水程序 (47)9 钢箱梁的远洋运输 (47)10 施工准备 (49)10.1 技术准备 (49)10.2 工艺试验准备 (49)10.3 工装设计 (49)11 质量控制 (51)12 钢梁制造质量管理体系 (51)1 工程概况旧金山-奥克兰新海湾大桥为自锚式单塔不对称型悬索桥，悬索段总长625m，分东面宽77m。
在钢塔东侧加装5.5m宽的自行车专用道。
钢梁总重29065吨，自行车道钢箱梁重1273吨。
主梁为封闭钢箱梁，顶板、底板、斜底板、腹板均为正交异性板结构。
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。
世界著名桥梁赏析
世界著名桥梁赏析Appreciation of World Famous Bridges李伟东1目录/ CONTENTSForth Bridge Brooklyn Bridge 12London Tower Bridge 78Sydney Harbour Bridge San Francisco-Oakland Bay Bridge34Millau Bridge 910Rion-AntirionBridge Golden Gate Bridge 511Samuel Beckett Bridge Bixby Bridge6122“美就是感性认识的完善。
”鲍姆加登近代哲学家对美学的看法“一切绝妙的美都显示出奇异的均——美学的创立者鲍姆▪加登“美就是理性的感性显现，以最完善的方式表达最高尚的思想那就是美“衡关系。
”——弗朗西斯▪培根的标准式，表达最高尚的思想，那就是美。
——黑格尔“最动人的美好像是最完善地表达材料强最动人的美好像是最完善地表达材料强度与荷重之间的斗争所形成的。
”——叔本华“桥梁艺术”“功能合理就是美。
”——路易斯▪沙利文有其独特的美！301Forth Bridge —福斯桥WORK REPORT4Forth Bridge5Forth Bridge晚晴风云人物曾国藩两位著名弟子之一1896年出访俄、德、荷、比、8法、英、美、加国参观福斯桥6李鸿章Forth Bridge福斯桥地理位置Forth Bridge福斯桥位于苏格兰首府爱丁堡城北福斯湾。
7Forth Bridge 福斯桥地理位置Forth Rail Bridge（1890）Forth Road Bridge（1964）Queensferry Bridge（2017）8Forth Bridge9Forth Bridge早在1806年，人们就提出于福斯湾建立隧道，1818年，James Anderson （詹姆斯ꞏ安德森）第一个提出在福斯湾建立桥梁，但被铁路委员会驳回，直到半个多世纪后，这项决议才正福斯桥简介式被通过，并由Thomas Bouch（托马斯ꞏ布奇）主持修建。
世界十大造价最昂贵的大桥
世界十大造价最昂贵的大桥世界十大造价最昂贵的大桥随着科技的发展，各种类型的跨海大桥不断出现，给我们的生活带来的方便，今天度哥世界之最网来给大家盘点一下有史以来世界十大造价最昂贵的大桥。
10.切萨皮克湾大桥，兰州- 建造费用7.783 亿美元当两个主要区域被一个巨大的海湾分离，会发生什么？很显然，你扔下一些现金，并建立一座吊桥，这是马里兰州了。
正如你可能已经猜到了- - 切萨皮克湾的切萨皮克湾大桥与海峡西岸地区的马里兰州，这两个由分离连接东海岸地区。
当它在1952 年最初打开，这是最长的钢结构过的水体。
建于1973 年的扩张所带来的价码高达778300000 美元，使得它的价格昂贵。
切萨皮克湾大桥，是马里兰州的一个主要双跨桥。
跨过切萨皮克湾，大桥连接本州的东海岸乡村地区与西海岸的城市地区。
首跨在1952 年开通，拥有4.3 英里的长度，使它成为当时世界上最长的水上连续钢结构建筑。
另一跨在1973 年加入。
地址：Chesapeake Bay Bridge, Stevensville, MD, 美国总长度：6,946 米桥下净空：57 米横跨水域：切萨皮克湾位置：安妮女王县，安妮阿伦德尔县＃9，塔科马海峡大桥，华盛顿- 建造费用8.277 亿美元塔科马海峡大桥- 或者更确切地说，桥梁- 是必不可少的。
最初的大桥建于1950 年，这本身就是一个替换原桥的建成是十年前的倒塌。
施工人员戏称原来是“舞动贝蒂” ，因为它在风中移动的方式，但是当时间到了重新构建，他们显然接受了这份工作多一点认真看它怎么今天仍然存在。
2007 年拓建的平行桥拟进行东行，而原来的流量进行向西- 所有在827700000 美元成本。
塔科马海峡吊桥是位于美国华盛顿州塔科马的两条悬索桥，也是华盛顿州16 号干线的一部分。
每桥长1.6 公里，横跨塔科马海峡。
第一条桥于1940 年首度通车，但不到五个月便倒塌，其后重建及另建的新桥分别于1950 年及2007 年启用。
国内桥梁钢结构制造企业现况分析
国内桥梁钢结构制造企业现况分析目前的中国桥梁钢结构制造企业主要由中铁系统、中船系统及中交系统的下属企业把持，国有大型企业凭借了规模、资金及技术实力等种种优势，占据了主要的市场份额，在大型的、国家重点项目的市场上，基本上处于垄断地位。
近年来，一些民营企业依靠灵活的运营机制与经营策略，在中小型桥梁市场上也有不俗表现。
未来具有发展潜力的民营企业如能加快资本与技术的融合，将显著提高企业综合竞争力。
中铁系统的钢桥制造企业主要有中铁山桥、中铁宝桥、中铁武桥与中铁九桥，中船则以武船重工为代表。
中交系统旗下的上海振华重工是一家原以集装箱起重机制造为主业的全球性大型装备业制造巨头，以75%的全球市份额稳居行业老大，该公司十年前进入桥梁市场，主场业绩集中在欧美等发达国家。
民营企业则以江苏中泰桥梁钢结构及武汉海波重科钢结构公司为代表。
以下对上述几个主要的公司在生产规模、技术能力与产能方面进行简要的分析。
一、企业规模除上海振华重工外，排在前三甲公司分别中铁的山桥、宝桥及中船的武船。
上海振华重工由于产业范围广，涉及到起重机械、海洋工程以及包括桥梁在内大型钢结构工程，其资产总额（2012年10月数据）远远领先其它厂商，其它厂商与之相比，不在同一量级上。
表1：桥梁钢结构行业企业规模对比分析二、市场份额根据市场竞争状况，将主要桥梁钢结构企业分为三个梯队：第一梯队，以武船重型工程、中铁山桥集团、中铁宝桥股份、上海振华重工等大型国企为代表。
这些企业中，除上海振华重工外均为国内最早一批专业化桥梁制造企业，技术实力强，生产设备设施齐全，人力资源充沛，企业流动资金充足，生产规模大，市场占有率高，综合竞争实力强，是中国桥梁钢结构行业的第一梯队，但存在着经营机制不够完善，市场反应速度慢的弱点。
上海振华重工则后来者居上，以全球高端钢结构市场为着眼点，凭借技术、质量以及强大产能优势，着眼于欧、美、韩等市场，并于2008年一举拿下时称全球最为复杂的美国旧金山奥克兰新海湾大桥的钢塔、钢箱梁约5万吨钢结构，近年来鉴于国际市场变化及汇率变化等影响，也加入国内市场竞争的大军。
第二章 桥梁震害
2）剪切破坏（弯剪破坏）
开裂、水平弯曲裂缝 服、剪切裂缝增长
斜向剪切裂缝 脆性裂切破坏
箍筋屈
② 设计抗剪强度不足—过去设计的桥墩，其横向钢 筋直径通常较小，间距也往往在30~50cm 之间， 显然不足于抵抗强烈地震动引起的横向剪力作用。 ③ 构造缺陷—构造缺陷主要包括：横向约束箍筋数 量不足和间距过大，因而不足于约束混凝土和防 止纵向受压钢筋屈曲；纵向钢筋在墩底搭接或焊 接；纵筋在桥墩中过早切断；纵向钢筋和横向箍 筋锚固长度不足；箍筋端部没有作成弯钩等。
Pb Ps
2
弯剪破坏
变形能力有 弯曲损伤 剪切铰下降 限 剪切破坏
3
剪切破坏
Pb Ps
变形能力更 有限
脆性破坏 斜方向剪切裂 缝
注：Pb ：结构弯曲承载能力
Ps ：结构剪切承载能力
弯剪破坏、剪切破坏由于结构变性能力、延性差，失去承载力后 易倒塌，难以恢复，不希望出现。
1）弯曲破坏 开裂、水平弯曲裂缝 受拉钢筋屈服 混 凝土保护层脱落、塑性铰范围扩大 钢筋压屈 （或拉断）,内部混凝土压碎、崩裂
净矢高：拱顶截面下缘至相邻两拱脚截面下缘最低点连线的垂
直距离
计算矢高：拱顶截面形心至相邻拱脚截面形心连线的垂直距离
矢跨比（拱矢度）：拱圈/肋的计算矢高与计算跨径之比
桥梁的分类 1）按受力体系划分
梁桥 拱桥 刚构桥（刚架桥）
悬索桥（吊桥）
组合体系桥
梁桥
南京长江大桥
一孔128m，三联九孔 各160m
桥梁震害原因：
场地运动引起的结构物振动（地震荷载以惯性力形 式施加于结构）。 场地相对位移产生的强制变形（支点强制变形的超 静内力或过大的相对变位）。
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（钢结构制造技术）
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美国新海湾大桥介绍
美国新海湾大桥是世界第一 大单塔自锚抗震悬索钢结构 桥梁，被视为迄今世界上最 昂贵、抗 地震技术含量最高 （可抗8级地震）、寿命最长 （150年）的桥梁， 能确保 每天30万辆车通过。该桥 制 造难度属于世界级水平，建 成 后的新海湾大桥可与美国 东海岸 标志自由女神像相媲 美，是今后 进入美国旧金山 市的标志性建筑 。大桥全部 钢构共计重达4.5万吨 ，主 要由钢塔、钢梁和自行车道 等三部分组成。
➢ 新海湾大桥全部钢构达4．5万t，其中钢塔约1．3万t、钢箱梁约3．2 万t。钢塔总高约160 m，由4根五边形塔柱和“剪切连接”横梁组成， 最大板厚达到100 rnm；钢箱梁总长约605 m，宽约70 1"13．，高 5．5 m，由东、西两侧钢箱梁和中间连接横梁组成，
东侧钢箱梁外侧配有自行车道，西侧钢箱梁采用了 配重块，钢箱梁最大板厚达100 mm。
钢箱梁制造难点：
U肋顶板制作要求顶板焊后，不允许火工校正，且焊接 后顶板平整 度要求控制在横向3/1000，纵向1/1000以内；
U肋与面板角焊熔深要达U肋板厚（12mm）的80%， 不得焊穿，焊缝 采用UT加相控阵方法进行检验，顶板单 元吊装过程中不得安装吊耳；
横隔板作为钢箱梁的骨架，横隔板制作精度要求高，对 于控制箱 梁的截面尺寸和外壳板平整度至关重要；
主要内容包括：工程场地和场地周围区域的地震活动环境 评价、地震地质环境评价、断裂活动性鉴定、地震危险性 分析、设计地震动参数确定、地震地质灾害评价等。
主航道桥为单塔自锚式钢结构悬索桥，跨径为 (385+180)m。两主缆直径为0．78 m，东侧(385 m 侧)主缆锚固在东墩处的梁上，其索鞍由箱梁支承， 并设计成可移动的，以平衡两主缆索力差；西侧 (180 m侧)主缆通过两分离的索鞍环绕在西墩上，西 墩上设计一个预应力帽梁，其重量可以平衡桥梁跨 径不对称而在西墩产生的恒载拔力，同时承受西墩 两主缆在运营荷载和地震荷载作用时其索鞍产生的 不同应力。钢塔总高约160m，由4个相对独立的五边 形塔柱和“剪切连接”横梁组成。这些联系横梁， 可以在大地震中独立运动并且吸收大部分的冲击力， 从而保护主结构免受灾难性的破坏。新海湾大桥是 世界第一大单塔自锚抗震悬索钢结构桥梁，设计难 度和制造难度大，设计要求抗震设防烈度8度，设计 要求每天3O万辆车通过(图1、图2)。
东西两线部分桥段线型不一致，节段合拢时，既有纵向 拱度又有 横向旁弯，部分节段还存在截面扭曲，给节段装 配制造带来了很大的 难度．
SAS 施工顺序
SAS 施工顺序
SAS 施工顺序
补充：
对建设者们来说，奥克兰新海湾大桥也许是他们一生中最大的建筑项 目。对加州而言，这座大桥也是其历史上最大的桥梁项目。业主、总 包和制造单位对该项目的产品制造都非常重视，从材料采购和验收、 工艺创新、施工图纸设计和审查到模型段制造，每一步都严格按合同 要求执行，美国新海湾大桥正式产品的生产在一个有序、高效、高质 量的状态下运行。
钢塔制造难点：
单根塔柱结构形式复杂，刚性强，变截面，不等边，五边形的钢柱形 状（ABCDE五个面）给整个制造工艺流程带来一系列难题（从下料 开始一直到总体试装和发运）． 全部由厚板钢制造（60～100mm），其中四个面是不等厚的钢板拼接 而成，单面板上的纵向筋，长短不一，间距不一，并且外面板还有双 层搭接补强板．这给单板制作的焊接裂纹和变形的控制带来了极大的 难 度． 单根吊装节段长而重（长47米，重1300吨），从单面板制造到吊装均 需要重型场地、厂房、码头，以及翻身、转运、吊装等重型设备和工 装的保证，这些都要进行精心的工艺分析和设计． 钢塔的垂直度要求高（1／2500）,由于变截面，每一块隔板的尺寸和 安装位置均是唯一的，每个吊装段螺栓接口处端面接触面积要＞75 ％； 五个边角要对齐，接口错变量＜2mm，内外联接板与柱面贴合间隙＜ 2mm．这都给焊接变形控制、机械加工、有效检测等带来困难．
钢塔制造过程：
钢塔面板的拼焊：
钢箱梁介绍
桥面钢箱梁由东西两线和中间联接横梁组成，栓焊结构， 重量约为3 万吨。箱梁总宽70m，高5.5m，单向典型梁宽28m， 节段长10~15m， 最重约800吨。全桥钢箱梁共分86个节段和19个联接横梁节段，发运 时拼装成28个吊装大节段，最重约 1300吨。
主干线结构、缆索结构跨越 航行通道 塔高限制、平行双桥面、垂 直塔
均匀设计、160米跨度引桥
非钻石形塔
设计考虑
设计使用寿命150年
设计采用塑性机制 地震后无须检查或维修难 以到达的部位
降低维护和修理 视觉上的一致性（材料和 形状)
•最小数量的伸缩缝和 支座
•保护桥面板和缆索系 统
•高品质的材料
•除湿器
抗震性能标准（150年设计寿命）
经历过功能性 地震即可全面
恢复通车
经历过安全性 地震后经检查 即可恢复通车
在
Hale Waihona Puke 地震安全性评价是根据对建设工程场址和场址周围地震安全性评价的地震 与地震地质环境的调查，场地地震工程地质条件勘测，通 过地震地质、地球物理、地震工程等多学科资料的综合评 价和分析计算，按照工程类型、性质、重要性，科学合理 地给出与工程抗震设防要求相应的地震动参数，以及场址 的地震地质灾害预测结果。
Spectra® 纤维的强度是钢索的 15 倍，但重量极轻，足以随风飘动， 因而被选为 Holloway Houston HHIPER LIFT™ 吊索的加固材料。 HHIPER LIFT™ 吊索将用于起吊全新抗震自锚式悬索桥重达 260 万 磅（约1180 吨）的多段桥跨。
新技术的突破：
使用高强度轻质纤维的吊索吊起新海湾大桥重达260 万磅（约1180 吨） 的桥体部分
美国新泽西州莫里斯镇， 2011 年 1月 11 日 —— 霍尼韦尔（纽约证 券交易所代码：HON）公司近日宣布，其高强度 Spectra® 纤维将用 作工业吊索的关键成分，用于起吊美国旧金山-奥克兰海湾大桥的重建 桥墩部分。