金门大桥建成时，是世界上跨度最长的悬索桥。
当时建造成本约为3700万美元，如今建造同样结构的桥梁则约需10亿美元。
甚至有人提议以能够减少持续维护和运营费用的方式重建金门大桥。
该领域的创新可能使采用更轻的材料成为可能，并解决桥梁的阻尼系统问题。
自1937年5月27日金门大桥开放通车以来，它便成为美国风景中的标志性象征。
到1870年，人们已认识到有必要在金门海峡上建桥，以连接旧金山市与马林县。然而，又过了半个世纪，结构工程师约瑟夫·斯特劳斯才提交了他的建桥方案。方案几经演变，最终获批的项目为悬索桥，建造历时超过四年。
金门大桥建成时，是世界上跨度最长的悬索桥——缆索在两座桥塔之间承托桥面，中间没有任何支撑。此外，选址本身存在诸多固有挑战。当时的造价约为3700万美元；如今建造同样结构的桥梁则约需10亿美元。那么，这一设计在过去80年中表现如何？如果今天从零开始，我们会有不同的做法吗？
世界上跨度最长的悬索桥
金门大桥是一座悬索桥，即依靠受拉的缆索与吊索，配合受压的桥塔，在无中间支撑的情况下跨越较长距离。桥面由竖向吊索悬挂，吊索与两根主缆相连，主缆悬挂于两座桥塔之间，并锚固于两端。吊索将车辆荷载和结构自重传递至承重缆索，承重缆索锚固于桥塔并最终传至坚实的地基。
这一类型的最早桥梁可能是用柔性绳索连接两侧悬崖，以跨越山谷或河流。数百年前，这些绳索由植物纤维制成；后来才出现铁链。位于纽约市的布鲁克林大桥于1883年通车，是首座采用钢缆的桥梁，此后钢缆成为标准配置。
桥塔最初可能只是山谷两侧的一块岩石；最终，工程师采用了大型石质或钢制桥墩。以金门大桥为例，它由两端各一个桥台和两座桥塔支撑，桥塔座落于嵌入海床的基础之上。
自1937年通车以来，金门大桥的两根承重主缆几乎是唯一未经改动的部分。每根主缆由27,572根钢丝组成，每根钢丝的粗细约与铅笔相当。施工队伍共架设了近8万英里钢丝缆索，从桥的一侧延伸至另一侧。
要完成这项工作，几乎不可能制造出一根长而粗、且没有任何瑕疵的整体缆索。更关键的是，如果由单根大缆承担桥梁的重量，一旦其出现问题，就可能导致灾难性破坏。依靠较细的钢丝则意味着任何故障的发展都会更慢，从而留出时间应对险情。
自人们首次考虑在旧金山湾建桥以来，人们就极为担忧这座结构能否抵御当地强风、湍急水流以及可能的地震作用力。旧金山位于两块活跃的构造板块的交界处——显然，没有人希望地震摧毁这座大桥。目前每天通行的车辆约为11.2万辆。
为避免这一问题，建造者还在桥梁两端设置了减震装置，用以吸收风力或地震作用带来的能量。这些专门设计的减振器为米级直径的圆柱体，内芯为铅，外包橡胶。它们被安装在关键位置，可吸收原本可能导致桥梁倒塌的能量。
保持良好状态
常识往往认为，基础设施项目在落成剪彩后即告完工。但要让金门大桥保持最佳状态，需要持续、严格的维护。80年来，专门的维护团队一直在对桥梁进行维护，在必要时重新喷漆，并更换锈蚀或损坏的部件。
这项工作必须遵循严格标准。例如，当需要更换连接桥梁各部件的数千颗螺栓中的任何一颗时，同一时间最多只拆除两颗，以确保桥梁能够抵御强风或地震作用。
结构维护方面同样存在问题。随着时间推移以及持续的温度变化，缆索和吊索会伸长或收缩，需要定期检查并重新张拉。这种调整被称为“调校”，类似于音乐家调试弦乐器以保持最佳音色。
如果今天重新建造，会有哪些变化？
由于高昂的养护成本，一些人提议以能够减少长期维护与运营费用的方式重建金门大桥。撇开政治可行性不谈，如果今天从零开始建造，工程师会如何设计这座桥？
随着时间推移，研究人员已开发出更轻的材料。与钢材或混凝土相比，使用纤维增强聚合物（FRP）是减轻此类大型结构重量的一种方式。结构自重通常会占用其承载能力的70%至80%——即结构在破坏前所能承受的最大荷载。减轻自重后，桥梁结构所需的强度随之降低，从而可以采用更经济、更简便的方案。
例如，设计人员已开始在一些桥梁中使用纤维增强复合材料（FRP），如西弗吉尼亚州的市场街桥。FRP以塑料树脂将玻璃纤维或碳纤维粘结在一起，由纤维赋予材料强度。FRP的重量比混凝土轻四倍，而强度则是其五至六倍。
在替代性的金门大桥设计中，设计人员首要改进的可能是缆索材料。目前使用的钢材易腐蚀，重量比新型材料重四倍，并且可能在潮湿和温度变化剧烈的恶劣环境中失效——而这里正是桥梁所处的环境。碳纤维缆索化学性质更稳定，且已在全球多地投入使用。
这些比钢材更轻的材料也可用于桥梁的其他部位，例如行车道。采用塑料复合材料桥面板，可使金门大桥桥面自重降低至原来的五分之一。这将使工程师能够设计并建造斜拉桥，而非悬索桥。其优势在于无需吊索；在斜拉桥中，荷载通过缆索直接从桥面传递至桥塔。首座采用CFRP缆索的公路斜拉桥是瑞士的施托克桥，于1996年通车。
斜拉桥的跨度可以比悬索桥更长，因此其在桥墩与岸边之间的结构可以更为简单。此外，将桥塔建在更靠近岸边、水床较浅的位置，有助于缓解金门大桥首次建造时的主要难题之一：在水深且水流湍急的区域施工桥塔基础，既困难又昂贵。
阻尼系统也可通过新设计加以改进。金门大桥建设时采用的铅芯阻尼器，可替换为能更好抵御风力、交通荷载和地震作用的新技术。这一改进将有助于防止类似塔科马海峡大桥的事故再次发生——该桥在强风作用下发生侧向摆动、扭曲并最终坍塌。
尽管如此，金门大桥目前仍运行良好。即便存在其他可行且更便宜的方案，实际上也没有人在着手取代这座装饰艺术风格（Art Deco）的标志性建筑及其举世闻名的“国际橙”涂装。金门大桥受到密切监测，以确保其因交通、风力和地震荷载产生的应力不超过极限。我们有望让这一工程杰作再服役至少80年。
