明石海峡大桥设计鉴赏2015.6资料

关键词：明石海峡大桥
一、大桥的概述
日本明石海峡大桥是全球最长的吊桥，桥面设有6车道，通航净空高为65m，它跨越日本本州岛-四国岛之间的明石海峡，最终实现了日本人一直想修建一系列桥梁把4个大岛连在一起的愿望，创造了世界建桥史的新纪录。总投资约40亿美元，由法国埃菲尔集团公司承建。大桥坐落在日本神户市与淡路岛之间，全长3911米，主桥墩跨度1991米。两座主桥墩海拔297米，基础直径80米，水中部分高60米。两条主钢缆每条约4000米，直径1.12米，由290根细钢缆组成，重约5万吨。强烈的台风、地震和海啸，都不足以将其撼动，明石海峡大桥是桥梁工程学的巅峰之作。
三、建造遇到的问题及克服
明石海峡大桥这一构想最初并不乐观，因为它正好位于被台风支配的台风走廊上。在台风走廊中，台风的时速可以达到惊人的290公里，它足以掀起屋顶，将树木连根拔起。更令人担心的是大桥不仅要横跨世界上最繁忙，也最危险的航道之一，还要经过一个世界主要地震带的中心。
1.每座海上的吊桥都有一个共同的弱点。这里每年都有台风经过，由于位于海上，生锈变成了一个很大的问题。为了维护大桥的安全，专门有机器人看守员负责将桥上生锈的地方找出来，由机器人油漆工重新为这些受损部分刷好漆。
6.建立更高的桥塔能让吊桥跨越更长的距离，但随着桥面加长，桥梁扭曲和折弯的风险也随之增加了。因此桥梁的设计，必须经受住大自然的某种摧毁力-风的考验。桥面平坦的侧面会对风造成阻碍，当侧风吹向桥梁时，气流会受到干扰，桥面上下就会产生漩涡。各个区域由于压力不同，会承受向上或向下的的不同作用力。一旦桥面开始移动，桥梁也会随之弯曲。解决的方法是将桥面两侧的轮廓设计成流线型，这样风从中间被切开，会安全地吹向路面上下。同时工程师认为与其转移风力，不如为桥面加固防风屏障，以免桥面扭曲或折弯。最有效的加固方法，是用一个大箱子来包裹桥面，但他们知道桥梁的钢缆绝对无法承受住明石海峡大桥那么长钢制箱形物的重量。于是便用纤细的钢杆组装成一个个的轻质钢骨架组件，再将所有组件结合成一个巨型的开放式格状钢结构，让风在桥梁里通行无阻。这个独特的设计足以抵抗住强大的暴风，支撑6车道的车流繁忙通行也不成问题。
广东技术师范学院天河学院
土木工程鉴赏报告
题目：土木工程鉴赏——明石海峡大桥
学院：建筑工程学院
班级：土木3604
指导教师：陈铃培
日期：2015年6月
明石海峡大桥
摘要：现今科技发达，涌现了非常多优秀的建筑设计师和大量的伟大建筑。本文沿着明石海峡大桥的建造原因，遇到的问题和克服问题等方面依次赏析整个明石海峡大桥。对日本明石海峡大桥鉴赏收集材料，编辑有关明石海峡大桥的建筑鉴赏。
二、大桥的建造原因
1955年5月11日清晨6：40，100多名参加郊游的学生登上了紫云丸号渡轮，准备横渡明石海峡。6点56分，船刚出港口，就遇上了一艘准备进港的渡轮，从雾中迎面驶来，两艘船来不及改变方向，撞在了一起。短短5分钟，紫云丸号便沉入海底。168名成人和儿童罹难，数十人受伤，日本全国上下都被此震惊了。其中一个儿童的家长，为避免今后类似悲剧的发生，连续4年每半个月就向日本政府递交申请书。最终，日本政府被加藤的“固执”感动了，再加上此时四岛的居民要求建桥的声音越来越高，于是在1960年3月下定决心建桥。
4.沉箱挖得越深，桥梁就能建得越长。任何吊桥要达到力的最佳平衡，缆索都必须形成某种弧度，为了维持这种情况，工程师要加长车道，桥塔的高度也得相应增加。极其复杂的工程学挑战随之而来，如果跨度是1280米，工程师就得把缆索悬挂在桥面以上152米，桥塔必须高达227米。然而修长的石塔会被自己的重量压变形的。另一个选择是把桥塔盖得厚实一些，可是任何能抗变形的石塔，底部都至少宽50米，势必会阻碍船只的往来，影响桥梁的美观。这座桥的桥塔需要更坚固更轻盈的建材。造桥者没有选择石砌块，而是换成了钢板。他们把4块钢板结合，构成一个11米高的竖井，这样做成的建筑砌块既坚硬又比实心钢轻盈得多。然后将竖井拼在一起，构成坚固的蜂巢结构，再用起重机将凤巢结构吊定位，这样完成一段之后，起重机会自动提升继续吊装。由于以空心的竖井取代了实心的石块，桥塔可以从头到尾保持修长，钢材也增加了桥塔的柔韧度，使其不会被缆索压变形。不过桥塔的升高，建造的风险也随之增加了，因此蜂巢结构得接合固定好，需要安装一百多万枚铆钉。钢铁工人冒着死亡和重伤的风险，悬在桥塔外承受着强烈的太平洋暴风，这是造桥者有史以来第一次带着安全帽、安全面罩和吊着安全索进行作业，一张大网救了19个差点摔死的钢铁工人。可是尽管有种种预防措施，这座桥仍旧夺走了11条人命。修长的桥塔在海湾高高耸立，其强度足以支撑5万多吨的桥面和钢缆。
如今全球最高的吊桥索塔已非日本的明石海峡大桥莫属，其高度达到300米，比金门大桥的索塔都高出70米，每座桥塔都由30段组件架构而成。工程师把所有组件的顶部和底部都打磨平坦了，当起重机把组件层层叠起形成100层楼高的桥塔时，塔身仍将百分之百垂直。蜂巢状的结构使桥塔轻盈坚固。先进的机器人焊接技术，和150万颗优质的老式螺栓将桥塔牢牢地结合在一起。
2.维修如何令通车不收干扰。桥下吊着三个龙门架，工人可以方便地在桥下进行维修，而车流也不会因此收到干扰。
3.日本明石海峡大桥的索塔建造难度还要更高，塔基必须建造在比纽约东河深得多的大海中，工程师必须在60米深的明石海峡中打造塔基。现在科技发达，可以用巨型挖泥船开挖海床地基，不必再拿矿工的命去冒险。不过，明石海峡大桥的塔基还是由沉箱构成，沉箱有70米高、80米宽，由钢材而非木材制成。由于体积太大，每只沉箱要动用12艘拖船，才能在挖开的海床上定位。沉箱有外墙和内墙两层立面，墙壁间的缝隙构成充满空气的环形分隔仓，使沉箱得以浮在海面上。为了使沉箱下沉，工程师会逐渐往分隔仓里注入海水，一旦在海床上定位，中央密封舱的海水便会立即排出，注入潮湿的混凝土，这种特制的混凝土在水中也能保持凝聚力，最后在沉箱上做好混凝土加盖。这样，整根墩柱就完成了，随时可以作为塔基使用。
5.缆索该如何打造？打造巨大的缆索，缆索厚度超过1公尺，几乎可以承载整座桥的重量。缆索总共有16万吨重，想但于三艘泰坦尼克号。主缆索是承载桥梁本身及桥上人着流量的重心及灵魂。缆索越长，重量越重。桥梁迟早会被自己压垮。日本人必须发展出新的钢线，强度是传统钢缆的2倍，这样才可以只靠一条钢缆而非两条。这是全球首度使用这种高强度的高缆钢线，只有日本制造这种超强度的钢线，他们改变了钢的合成加入了合金和矽。创造出强度首屈一指的钢线，一太喔公厘的钢线可以承载3辆家庭房车。但最后缆索的悬挂也是极有难度，缆索穿过索塔是一项高精密的任务，没有任何的操作空间。飞行员必须让缆索穿越两座索塔间2公里的距离，下面就是浪涛汹涌的明石海峡。经过84分钟惊险的飞行，直升机安全降落，这种卓越的飞行技术还需要钢铁般的胆识。