世界跨度最大的桥梁——明石海峡大桥

概况

1998年4月5日,日本明石海峡大桥建成通车。这是一座三跨两铰加劲桁梁式悬索桥,主桥全长3911米,主跨1991米,跨越日本神户市和淡路岛之间的明石海峡。大桥原定设计为公铁两用桥,1985年决定改方案为公路桥。1986年4月举行大桥开工典礼后,经过多次勘测和调查,于1988年5月开始施工,工期长达10年。大桥主跨比英国的恒伯尔桥(主跨径1410米)长581米,从而成为世界上跨径最大的悬索桥,也是世界上跨度最大的桥梁。

结构形式

明石海峡大桥主跨1991米,全长3991米。采用这样的跨径是为了适应通航要求、桥位处地形地质条件以及两岸的用地状况等。两个主墩建在水深、潮急的设置沉箱基础之上,而两岸庞大的锚碇基础则分别使用了不同的新技术。全部基础均采用最新的抗震设计理论精心设计,以抵抗该地区经常发生的强裂地震。另外,施工中还大量使用了新型低热水泥,以及掺和各种混合料的混凝土。

大桥采用钢衍式加劲梁,横截面尺寸为35.5m×14.0m,桁架的架设基本上采用逐次无铰的由主桁架和横向桁架组成的平面进行,没有干扰桥下日通行量达1400艘的船舶交通。加劲梁已通过风洞试验表明具有足够的抗风强度。由于使用了高强钢材,加劲桁架弦杆的重量减轻了。以往所采用的高强钢材在焊接时,预热温度必须达到100 ℃以上,但本桥采用了低预热钢材,经焊接施工试验确认后使用。这种低预热钢材达到50 ℃的预热就可以了,这就大大改善了焊接的施工环境。

大桥的钢结构桥塔矗立于海面以上297米。塔在桥轴方向为柔性构造,在垂直桥轴方向为桁架形式的刚架。塔柱断面为中空箱形构造,共有7 个室。这部分结构采取了良好的制风振措施。明石大桥的主塔与以往的构造特征有很大的差异,在塔内设置了永久性的抑制风振的调质阻尼器。从以往塔的架设经验看,在架设时塔易发生摇摆,在成桥时,当主缆固定在塔顶上后,一般认为塔不再摇摆。但是该桥塔的高度特别大,相对柔软,在成桥后判明会发生振动。即使采用十字形断面不易摇摆的构造还是会发生震动,为此设计者采用了调质阻尼器( TDM) ,其重量是塔本体重量的0. 9 %。

大桥的每根主缆由290 根索股构成,而每根索股则由127 根平行钢丝组成。每根索股加卷轴重92 t ,需采用重型起重设备。缆的架设工程采用了直升飞机将先导索渡海经两塔到另一侧猫道。直升飞机渡海法与以往采用FC 船牵引先导索(钢丝绳) 渡海的区别是前者采用了强度大、重量轻的聚酰胺纤维导绳为先导索,这才有可能实施直升飞机施工。采用这一方法是由于受强潮流的影响以及不用限制船舶航行,短期内就可实现先导索渡海。新型猫道与以往靠设置抗风绳保持抗风稳定性的老猫道相比,新猫道省去了抗风绳,代之以连接两缆间猫道的横向桥,达到制振的目的。

阪神地震中的大桥

1995年1月,日本神户地区发生里氏7.2级地震。造成5000多人死亡。震中位于明石海峡大桥南端,距神户几公里。明石海峡大桥经历了一次严峻的抗震检验,因为桥址处的震级也接近里氏8级,当时在距该桥50 km远的桥梁与建筑都已经倒塌。地震发生时,该桥刚刚完成桥塔与主缆施工工作,开始架设加劲梁。由于地面运动。两塔基础之间的距离增加了80 cm,桥塔顶倾斜了10 cm,使主跨增加了近80 cm,从而接近于l991m,主缆垂度因此减少了130 cm。

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