建築工程系列 日本明石海峽大橋

這是世界上最長的懸索橋 日本明石海峽大橋 橋樑全長3910米 橋面設計雙向六車道 是連接日本神戶與 彈露島的重要跨海通道 項目總投資43億美元興建 設計可承受8.5級烈度地震 可抗150年一遇的暴風襲擊 其長度打破了 世界懸索橋的新記錄 本期視頻帶大家看看 明石海峽大橋的建造過程 明石海峽是全球 最爲忙碌的航道之一 同時也是最危險的航道 因爲它不僅穿越颱風走廊 經受時速290公里的颱風襲擊 還要經過一個 世界主要地震帶的中心 因此建設大橋的計劃 一直是一個願望 直至一場災難 才推動了這一項目的進行 1955年5月 兩艘滿載的渡輪在濃霧中相撞 導致168名乘客死亡 和數十人受傷 事後民衆強烈要求政府 修建橋樑 但這個要求 對當時的政府來說 簡直是天方夜譚 因爲明石海峽的平均深度爲100米 而且中年水流湍急 每天都有上千艘船隻在海峽裏航行 建設橋樑的地理條件和技術極爲苛刻 一直到1960年政府才下定決心修建 大橋設計爲懸索橋類型 利用兩座橋塔的鋼纜連接橋面 橋樑採用三跨過海峽 其中主跨度接近2公里 橋面採用預製鋼結構拼裝而成 重量達25萬噸 1988年5月 明石海峽大橋正式開工建設 而此事距離計劃已經過去了近30年 團隊首先碰到的問題是兩岸攔索的錨釘位置 由於明石海峽兩岸沒有堅硬的岩層作爲錨釘 爲此他們只能開挖一個巨大的基坑 將鋼支架固定在基坑內 然後澆築了25萬立方米的混凝土 錨釘完成後高度超過50米 如同兩座巨大的山頭一樣矗立在大橋兩岸 明石海峽大橋的通航近空高爲65米 橋樑採用三跨過海峽 其中主橋跨長度爲2公里 總長度近4公里 其中兩座橋塔均建在海峽當中 面對平均深度100米的海域 以及湍急的水流 如何才能在海域中修建橋塔基座 成爲工程最大的難點 面對這個難題工程師決定採用沉箱施工法 他們製作了一個高70米直徑80米的沉箱 每個沉箱分爲內牆和外牆 內外牆之間的空隙形成一個環形艙 裏面的空氣會讓沉箱產生浮力 需要出動12艘拖船才能移動它 當沉箱被拖到海牀較高位置後 工人用海水填滿環形艙使其下沉 然後在沉箱內澆築混凝土 當混凝土凝結後再抽出環形艙內的水 同樣澆築混凝土 最後團隊還需要在沉箱頂部 蓋上兩層混凝土蓋 這樣就擁有了一個橋塔基座 明石海峽大橋長約4公里 距離海面爲65米 這種高度和長度會導致橋塔的高度也隨之增加 因此明石海峽大橋的橋塔高度達到了300米以上 爲了達到強度要求 每一座橋塔由30段鋼結構焊接而成 內部採用蜂窩結構 橋塔不僅堅固輕巧而且還具有一定彈性 不得不說日本人做事還是非常細心 橋塔內部整潔如初 藉助於先進的焊接技術和150萬顆傳統的螺栓 橋塔才得以拼裝而成 在橋塔和錨釘完成之後 接下來就是爲大橋架設攔索 明石海峽大橋的單根攔索直徑1米 由幾千根細鋼絲組成 重達2.5萬噸 爲了將爛索運到對岸 團隊出動了直升機運送仙導索 然後再將290束鋼纜拉過去 最後形成一束直徑1米的鋼纜 最後固定在兩岸的錨釘上 完成這些之後接下來就是橋面的建設 明石海峽大橋總長度爲3910米 是世界上最長的懸索橋 但是長度越長橋樑的不穩定性也越大 例如1940年完工的塔科馬海峽大橋 新橋開通後不久 僅僅是低速風吹過橋面就開始上下晃動 隨後就出現扭曲 整座大橋就像一條絲帶在風中飄蕩 最後橋樑發生了坍塌 塔科馬海峽大橋的坍塌引起了工程界的關注 也告誡後人橋樑結構需要考慮空氣動力學 如果橋面兩側是垂直平行的 就會阻礙氣流通過 氣流受到干擾會在橋面上下形成漩渦 從而引起橋面晃動 當振幅逐漸增加最終則會導致坍塌 因此明石海灣大橋的橋面設計成流線形 它能將鋒利分割從橋面上下滑過 並且橋面鏤空的鋼骨架結構 讓鋒利通暢地掠過橋面 最後團隊還建造了世界上最長的風洞實驗 以找出橋樑設計上的缺陷 經過風洞實驗證實 明石海峽大橋能承受時速300公里颱風襲擊 由於大橋地處世界主要地震帶的中心 並且日本每年都會發生數以百計的地震 因此設計師在抗震方面做了大量工作 大橋的第一道防線是橋塔本身 橋塔用鋼材建造具有一定的彈性 在地震時可以吸收震盪 第二層防線則是在塔身內部設置了20個巨型阻尼器 它們會產生反向力防止橋塔坍塌 爲了檢驗阻尼器的效果 100多人在橋塔上人工模擬地震實驗 這種新奇的方法着實令人大跌眼鏡 1996年明石海峽大橋完工 並於1998年正式通車 整個工程耗時10年完成 雖然橋樑都採用鋼結構建築 但它卻有一個致命的缺點就是會生鏽 每年的颱風加上海洋環境會給橋身帶來侵蝕 爲了保護橋身 團隊在橋塔上安裝了巡查機器人 發現有鏽蝕的部位就會通知油氣工進行修補 並且在橋下還設置了可移動的工作欄 用作橋樑日常維護 自大橋啓用以來 至今仍是世界上最長最高的懸索橋 更被譽爲是橋樑工程上的豐碑之作 感謝您的觀看 喜歡的請點贊支持