于2019年7月通车的加拿大塞缪尔·德·尚普兰大桥（以下简称新尚普兰大桥）长3.4km，取代了曾经横跨圣劳伦斯河及圣劳伦斯航道的老尚普兰大桥。老桥是一座钢桁架桥，由于结构和质量等问题，近年来的桥梁维护费用逐年增加，新桥的建设将为该地区带来经济和社会效益。
新尚普兰大桥的预计使用寿命为125年，每年过桥的车辆将超过5000万，大约有200亿加元的国际贸易货物将经由这座大桥运送。联邦政府称，这座耗资超过40亿加元的大桥将成为北美目前最大的公共基础设施项目之一。
不断恶化的老旧桥梁、有限的建设周期，以及恶劣天气对大型基础设施项目的限制，都对新尚普兰大桥的建设提出了挑战。为了能够在48个月的时间里完成设计和施工，设计/建造团队决定利用预制混凝土及钢构件，通过快速桥梁建设(ABC)技术完成这座耗资巨大又引人注目的大桥。
主要构件的快速施工法
新尚普兰大桥的主桥采用斜拉索结构，主跨为240m，有三个独立的平行道路面层，总宽度为60.2m，每个方向有4条高速公路车道，中间设有一个供轻型列车使用的轨道，还有一条专供行人和骑行者使用的多用途通道。
桥塔
主塔基础采用钻孔灌注桩形式，承台及塔脚处为现浇混凝土结构。为了便于冬季施工，下塔柱选择了预制混凝土构件，而上塔柱采用爬模技术进行连续浇筑混凝土。
桥塔采用高效的预制分段施工法，在大约40天内吊装架设了44个节段，速度最快时可以在1天内架设完成4个节段。预制节段的尺寸由承包商来控制，可以使用常规设备和起重机进行作业，因此省去了调用专业施工设备的时间和成本。
下横梁
为了使塔梁可以完美衔接，并控制主跨的下挠，在主塔建设过程中，下横梁的施工是关键的一步。
下横梁由两个复合U形梁（被用作支撑杆）组成，顶部和底部的混凝土板将每根梁连接起来。下横梁长48m，宽8.8m，在塔柱的特征断面处高3.495m。
这种组合形式的截面设计可以为大型混凝土结构提供足够的截面刚度和强度，并与上部结构的箱梁结合形成钢框架。通过在混凝土板中设置三向预应力筋来解决塔梁之间的相互作用。
按照正常使用极限状态(SLS)和承载能力极限状态（ULS）的设计要求，对全局模型进行了分析，并利用商业分析软件建立了一个下横梁的施工阶段模型，以评估混凝土和钢构件在施工过程中的应力，以及安放上横梁时对其的影响。
下横梁中的钢梁部分为预制构件，在承包商的制造车间中完成预制并运抵现场，然后再进行现场混凝土浇筑。由于钢梁和混凝土填料的存放受温度影响较大，因此必须在冬季来临前完成，以便混凝土养护。下横梁的施工需要尽早完成，以便为主梁的架设提供支撑，为架设上塔柱提供必要的刚性。2016年秋季，下横梁的钢梁部分完成了现场交付，并吊装就位。这也标志着新尚普兰大桥项目的建设取得了里程碑式的突破。
上部结构的纵梁及横梁
上部结构的纵梁由三个钢箱梁组成，分别承载北向车道、南向车道和中央交通道。在每对斜拉索与主梁的连接处设置横梁，从而形成一个二维的钢箱网格。横梁将纵梁承载的重量传递给斜拉索，同时也分散了斜拉力，减轻了上塔柱的扭转变形。横梁与三个钢箱梁段构成了主梁架设时的基本装配单元。由于承载北向和南向车道的钢梁悬挑在横梁上，使得桥面板在横向上受拉。
考虑到斜拉索的非对称不平衡布置对桥梁整体结构受力的影响，需要在背索侧的边跨区域内使用混凝土配重来实现主塔的整体受力平衡。在主跨区域内也使用了平衡重，将混凝土浇筑在钢梁的隔室内，从横向上平衡了南向的车道和更宽的北向车道。
按照BS EN 1993-1-5（BSI 2010）标准，纵梁和横梁设计为4级加筋受压构件，并按项目要求采用复合混凝土板。考虑了所有适用的极限状态，包括施工极限状态（CLS）、疲劳极限状态（FLS）、正常使用极限状态(SLS)、承载能力极限状态（ULS）、极端事件极限状态（ELS），例如地震和多拉索损失等极端事件荷载。
基于三维模型分析得出的并发力进行了上部结构的设计，并考虑了施工阶段以及收缩徐变效应。而且，还对整体进行了屈曲分析，验证了结构的稳定性，得到了受压构件的有效长度。同时，对必要的细部构件进行了局部的有限元分析（FEA），并在设计阶段考虑了后续施工和安装设备时可能产生的影响。
在上部结构的设计中还考虑了许多加快建设进度的因素。例如桥面板由预制的面板、耐腐蚀的现浇混凝土接缝及钢筋组成。预制混凝土板内的钢筋布置与顶缘的剪力钉布置相协调，避免了预制桥面板在现场放置时的问题，尤其是考虑到对不同金属接触时的严格要求。翼缘底部的结构板有效地利用了混凝土的抗压特性，减少了结构钢的用量。为了便于施工，采用了开口加劲肋板。由于细部构造的标准化实施，以及在预制车间内限制使用坡口焊，节省了检查和焊接时间。所有纵梁节段都是在现场或预制厂用螺栓连接的，大部分板厚过渡段都位于螺栓连接处。上部结构的所有预制桥面板都是由多个预制厂在车间内完成，最大限度地提高了生产率。在预制车间，有8条预制生产线，每周可生产多达51块面板。
斜拉索及锚固
斜拉索由127根符合ASTM A416（ASTM 2018）要求，标准强度为1860MPa的钢绞线组成。每根钢绞线的最低断裂强度为279KN。这些钢绞线经过热浸镀锌处理，上蜡并用高密度聚乙烯（HDPE）套管包裹，且通过测试（包括疲劳测试）验证了斜拉索的性能。根据全桥的气动弹性试验，预计在可承受的风速范围内，桥梁不会受到涡激振动影响。
索塔锚固区是桥塔模块化建造的关键，锚固结构作为斜拉桥的主要设计构件之一，在上塔柱的索塔锚固区内设置连接梁，每根梁由两块重型的弯曲钢板组成，末端有箱形结构支撑，内置于混凝土塔壁中，并通过剪力钉和刚性连接键连接。主跨区域内的斜拉索均锚固在塔柱外侧的钢箱末端。将锚碇放置在外部可以减少对荷载的要求，并使桥塔更纤细美观，而传统的设计是将顶部锚碇放置在桥塔内部。与传统的索鞍相比，这种连接梁的另一个优点是，将非对称布置的斜拉索之间的不平衡力传给桥塔，消除了拉索在索鞍上可能出现的滑移情况。
使用连接梁设计的最显著优点是，允许桥塔的模块化建造。虽然上塔柱由现浇混凝土节段组成，但每个节段都已经与连接梁、加固构件、后张拉（PT）构件和支撑框架等预拼装在一起。然后通过托架，将每个预拼装节段吊起并置于前一节段的顶部。最后，将混凝土浇筑其中。在浇筑过程中，始终对混凝土的温度进行监控。因此，采用模块化的塔柱结构加快了桥塔的建设，并使其摆脱了现场施工的影响。
桥墩与基础
全桥共有37个桥墩，其中主跨区域内有4个，W01、W02、E01桥墩的基础采用钻孔灌注桩及现浇混凝土承台，而位于陆地上的E02桥墩基础则采用现浇浅埋基础。与下塔柱类似，扩大基础和承台上方的部分墩身为预制构件。预制墩身段为空心混凝土箱形截面，使用后张拉（PT）和环氧树脂连接在一起。由于该段墩身内的剪力键是在车间里匹配制造的，因此减少了现场安装所带来的问题。
W形的墩帽设计是新尚普兰大桥的特色之一，为了加快施工进度，将墩帽的上半部分用钢材制造，缩短了工期。
为了与全桥的造型协调一致，墩帽的几何形状受到了严格的控制。墩帽高11.4m，宽51.2m。业主允许使用混凝土或钢来制造墩帽，但指定了墩帽的外观，仅在名义上容许对其进行调整。
最初的墩帽是设计成预制混凝土结构的。虽然用混凝土建造墩帽是可行的，但考虑到有可能产生的几个问题会增加工期延误的风险。例如，复杂的W形墩帽需要在整个分段区域内进行高难度的模板架设、长时间的混凝土养护，而且后张力（PT）构件的放置还需要额外的施工步骤。不仅如此，吊装这么重的混凝土构件也是一项巨大的挑战。
最终选择的解决方案是用钢材来制造墩帽的上半部分。为了减少现场施工的时间和工作量，钢制墩帽在场外进行制造，在安装时使用小型起重机即可，这样所需的装配步骤也更少。
这类特殊形状的钢制墩帽设计在技术上同样具有挑战性。因为施加其上的荷载不仅包括自重，还需要承担上部结构的反作用力和滑动支座的水平摩擦力。而且该设计中还考虑了中心拼接处的预应力效应。用于墩帽的结构钢为350 WT级。W形墩帽顶部的水平弦杆被指定为可断裂关键构件（FCM），根据CAN/CSA S6（2012）对其进行了断裂分析，因为它们的断裂可能导致桥梁的垮塌。钢结构设计优化了厚板的使用，减少了所需的钢筋数量，从而简化了制造过程。墩帽由两部分组成，通过驳船运抵现场。每半个墩帽约有200吨重。为了进一步加快制造速度，每个墩帽内各设有3个可选的螺栓进行现场拼接。这些螺栓连接后可以抵抗轴向拉力和剪切力、减少现场焊接，并进一步减轻每个装配组件的吊装重量。
钢制墩帽与混凝土承台之间的过渡段，被设计为钢-混组合结构。过渡段由带有剪力螺栓的钢壳、填充的预应力钢筋混凝土组成。这种连接方式使墩身的钢绞线处于后张拉力作用下，并以此作为钢构件的固定支撑。为了便于千斤顶的操作，该节段先保持打开状态，等顶升完成后，上部钢箱用螺栓连接到顶部，然后在中心处将两者连接在一起。
所有37个钢制墩帽均在三个制造车间内预制的。由于周密的安排，保证了构件预制的标准化。2017年夏天，第一批钢墩帽从制造车间运抵施工现场。随着预制混凝土墩身的完成，将钢墩帽吊装就位，并通过后张拉进行锚固。
建设这座斜拉桥的主要挑战是穿越加拿大东部和五大湖地区的圣劳伦斯水道。因为航道内不允许使用临时结构，因此必须保持航道通畅，以免影响运输。
背索侧的边跨是在间隔约25米的临时支架上进行施工的。每个临时支架都配有一个千斤顶系统，用来控制纵向和横向的翘曲，并在放置接缝灌注料和现浇混凝土之前，将横梁预压到设定值。这样做是为了限制桥面板在横向上的张力。由于边跨和桥塔先施工，从而使承包商有充足的时间为主梁的重型起吊做准备。对于钢板和预制面板的制造也制定了相应的日程。
之所以选择组合钢箱梁作为主要的上部结构，是基于施工工期的考量。尽管混凝土结构也适用于边跨，但会影响冬季施工的进度，甚至会将整个工期推迟数月。
考虑到圣劳伦斯水道可能会在12月至3月间结冰，因此暂时取消了航道作业的运输限制。然而，冬季的严寒使混凝土浇筑变得困难，并且降低了整个生产率。因此，在获得了圣劳伦斯航道管理公司（SLSMC）的船舶通关许可后，在2018年春季和夏季进行了主梁的架设。将每个节段吊装到车上，通过航道运输至架设区域的前部，另一台起重机将其提升到位，并连接到先前架设好的主梁上。航道上的运输只需要几个小时，一旦吊装就位，就不再影响通航净空。因此，在整个主梁节段的架设周期中，对通航净空的影响仅限于每月的几个小时内。
传统的斜拉桥施工方法是悬臂施工，先架设钢箱梁，再张拉斜拉索，最后放置混凝土桥面板。但为了加快施工速度，调整了施工步骤，用混凝土板、校准装置和配重将钢梁节段架设到位，这虽然增加了悬臂施工造成的主梁端部弯矩，但每个节段的施工周期减少了。当吊装该节段时，混凝土板尚未连接，这样既减轻了吊装重量，同时还减少了由于横向弯曲而引起的桥面板开裂。每节段安装完成后，在拉紧斜拉索之前，预制面板接缝处由混凝土浇筑连接。
重型起重机共架设了15个节段，每个重约900MT。在主跨区域内施工涉及多个阶段的拉索应力控制，这对于控制架设前部后方的主梁反向弯曲是至关重要的，同时也有利于施工团队控制工期进度。
新尚普兰大桥在架设方案上的一项重要创新是，2017年底，为了加快进度，承包商决定重新规划斜拉桥的桥面合龙点，使航道的东西两岸可以实现同时架设。然而，由于圣劳伦斯水道禁止施工的要求，该架设方案导致了从E01桥墩开始的第一个50米悬臂段，无法使用桥面板下方的临时支撑。经过大量的工程分析和施工可行性评估，工程师们提出了一个创新而大胆的解决方案：在E02桥墩和主跨MS12、MS13梁段用了一个单柱塔来支撑悬臂。也就是说，东侧的悬臂段实际上类似是由一个临时斜拉桥来支撑的。由于该方案的成功实施，取代了曾经耗时的架设安装，从而节省了两个多月的施工工期。
