1、簡(jiǎn)介

    日本明石海峽大橋，位于本州島與四國(guó)島之間，它跨越日本本州島—四國(guó)島之間的明石海峽，最終實(shí)現(xiàn)了日本人一直想修建一系列橋梁把4個(gè)大島連在一起的愿望，創(chuàng)造了本世紀(jì)世界建橋史的新紀(jì)錄。 

    主跨1991米（960+1991+960），全長(zhǎng)3911米，為三跨二鉸加勁桁梁式吊橋，鋼橋283米，高出333米橋?qū)?/span>35.5米，雙向六車道，加勁梁14米，抗震強(qiáng)度按1/150的頻率，承受8.5級(jí)強(qiáng)烈地震和抗150年一遇的80m/s的暴風(fēng)設(shè)計(jì)，為目前世界上跨度最大的懸索橋，也是世界上最長(zhǎng)的雙層橋，是聯(lián)結(jié)內(nèi)陸工業(yè)中的重要紐帶。1955年5月11日清晨6：40，100多名參加郊游的學(xué)生登上了紫云丸號(hào)渡輪，準(zhǔn)備橫渡明石海峽。6點(diǎn)56分，船剛出港口，就遇上了一艘準(zhǔn)備進(jìn)港的渡輪，從霧中迎面駛來(lái)，兩艘船來(lái)不及改變方向，撞在了一起。短短5分鐘，紫云丸號(hào)便沉入了海底。168名成人和兒童罹難，數(shù)十人受傷。日本全國(guó)上下為之震驚。遇難者的父母和親人希望得到的不僅僅是安慰，他們希望政府有所行動(dòng)，修建一座大橋，避免悲劇再次發(fā)生。這詞意外促使日本政府重新考慮建橋的重要性。 

     但建橋面臨三個(gè)最主要的問(wèn)題： 

    這里地處臺(tái)風(fēng)區(qū)，風(fēng)速可達(dá)每小時(shí)290公里，足以刮起屋頂，將大樹連根拔起。 

橋?qū)⒖缭饺毡咀罘泵Φ暮竭\(yùn)地帶。 這里是一個(gè)地震帶的中心。 

正式建橋前，工程師們花了30年時(shí)間研究新技術(shù)。1988年5月，工程正式開始。

2.橋塔 

    塔高283米，每根由兩根略帶傾斜的十字形空心大格式鋼柱、5組交差式傾桿以及兩道橫梁連接后組成。兩柱的中心距為46.5m（底部）~35.5m（頂部）。十字形橋塔柱截面的輪廓尺寸為橫向從底到頂為6.6m（等值不變），縱向?yàn)閺牡撞康?/span>14.8m向上逐漸縮減到頂部的10.0m。橋塔的各個(gè)空心大格室均布置有豎向加勁肋。 

橋塔用日本的SM570鋼材制造，每塔用鋼約23100t。塔柱在高

度方向分為30個(gè)節(jié)段，在水平方向每個(gè)十字形截面又分為3塊，每塊的起吊重量均小于160t。 

    南北兩端塔頂中心偏移的施工誤差分別為29m與39m，均小于容許值（塔高/5000）。 

由于橋塔高度特別大，因

此在抗風(fēng)方面除了將每個(gè)塔柱的截面外形從矩形切去四角形成為十字形外，每柱還設(shè)置了質(zhì)量為84t以及114t的TMD（調(diào)制阻尼器）各一個(gè)，用以抵抗第一撓曲振動(dòng)與第一扭曲振動(dòng)。 

3主纜 

  由于本橋的跨度是破世界紀(jì)錄的，因此在初步設(shè)計(jì)中曾經(jīng)考慮仿照美國(guó)的華盛頓橋與維拉扎諾橋，在橋面的兩側(cè)每側(cè)采用一對(duì)主纜，即全橋共采用4條主纜，以避免主纜直徑的過(guò)大。但因每側(cè)采用一對(duì)主纜比常規(guī)的單根主纜要麻煩得多，不僅施工時(shí)要有較寬的貓道，并叢還會(huì)加大錨靛中的散索室與錨固部分的空間尺寸以及成倍地增加鞍座、索夾與吊索的數(shù)量。因此，最終以提高主纜的鋼絲強(qiáng)度并適當(dāng)降低其安全系數(shù)，使之仍能采用傳統(tǒng)的每側(cè)一根主纜的方案得以成立。 

    本橋主纜的鋼絲強(qiáng)度為1800Mpa?？紤]到本橋跨度特別大，主纜的鋼絲應(yīng)力中的橫載應(yīng)力很大而活載所占比例非常?。ňo8%左右），而這部分很大的橫載應(yīng)力是比較可靠穩(wěn)定的，所以將其安全系數(shù)從過(guò)去慣用的2.5降低到2.2。 

在上述的設(shè)計(jì)原則下，主纜采用PS法施工，垂跨比1/10，每根主纜有290股PWS鋼絲索，每股有127根直徑5.23mm的鋼絲，全橋總共用鋼絲57700t。本橋主纜在緊纜并纏包后的直徑為1120mm，居世界第一。 

    另外，本橋在主纜施工時(shí)首創(chuàng)采用直升飛機(jī)架設(shè)導(dǎo)索。

    本橋首次采用強(qiáng)度為2000MPa的鍍鋅鋼絲來(lái)制造貓道承重索，并且首次取消了貓道下面的抗風(fēng)索，只在兩側(cè)的貓道之間增加必要的抗風(fēng)構(gòu)件。 

另外，本橋主纜除采用常規(guī)的防腐體系之外，還在纏包鋼絲之外加一層作封閉用的薄橡膠皮膜，沿主纜每隔一定距離(140m左右)設(shè)有通風(fēng)孔眼一個(gè)，利用除濕裝置可將干燥大氣壓注入被橡膠皮膜所包封的縫隙內(nèi)，借以達(dá)到防潮去腐。 

  也可以說(shuō)，本橋跨度的世界之最是依靠上述設(shè)計(jì)與施工細(xì)節(jié)的世界之最來(lái)取得的。

4.豎吊索 

  長(zhǎng)橋的長(zhǎng)吊索采用平行鋼絲索（PWS）制造，短吊索采用碳纖維加勁纜索（CFRC）制造。吊索與加勁梁的連接方式為，PWS用鉸接，CFRC用錨環(huán)承壓。因此，它們?cè)诩觿盆炝杭茉O(shè)過(guò)程中的引拉方式也不同。 

  本橋的豎吊索，長(zhǎng)度為10-40m的稱為短吊索，10m以下的稱為超短吊索。在短吊索區(qū)間與超短吊索區(qū)間架設(shè)加勁桁梁的平面構(gòu)架單元時(shí)采用特殊的扁擔(dān)梁。

5.加勁桁梁 

  最先設(shè)計(jì)時(shí)，本橋的主孔跨度為1780m，后期，主跨改為1990m。并取消在橋上通過(guò)雙線鐵道后，由于當(dāng)時(shí)日本鋼箱梁的經(jīng)驗(yàn)不足，所以通過(guò)風(fēng)洞試驗(yàn)的基礎(chǔ)上維持采用鋼桁梁。 

  本橋最后采用三跨雙鉸加勁鋼桁梁。鋼桁梁的桁寬35.5m，桁高14.0m，由兩片主桁梁及桁架式橫梁以及橫梁上的橋面系等組成。鋼桁梁的小節(jié)間長(zhǎng)度為14.2m，大節(jié)間長(zhǎng)度倍增為28.4m。 

  鋼桁梁采用低碳鋼SS400及高強(qiáng)鋼HT780制造。共耗鋼材89300t。最大活載豎向撓度為+8.0m（向下）及-5.0m（向上）。最大橫向風(fēng)力引起的水平撓度達(dá)27m，梁端的伸縮量達(dá)±1.45m。 

   風(fēng)洞試驗(yàn)時(shí)考慮J王纜的影響與系瀝影響。所用的風(fēng)澗尺寸為41m×4m×30m(寬×高x長(zhǎng))。試驗(yàn)結(jié)果在橋面上增加開子L格柵(grating)以及在主孔增設(shè)豎向穩(wěn)定器(vertical stabilizing device)。

6.錨碇 

  本橋的北錨由于采用地下連續(xù)墻防水而修建于神戶層（洪積砂礫）。地下連續(xù)墻為一圓筒形基礎(chǔ)，外周直徑85.0m，高75.5m，墻厚2.2m，墻底標(biāo)高約為-73.0m。施工時(shí)在地下連續(xù)墻完成后的圓筒內(nèi)以深井降水進(jìn)行開挖。開挖的深度高于地下連續(xù)墻約12.0m，即開挖到標(biāo)高約-73+12=-61.0m處，然后用26萬(wàn)立方米碾壓混凝土進(jìn)行填充，再在其上面用23萬(wàn)立方米高流動(dòng)性混凝土修建錨碇。 

  本橋的南錨直接修建在花崗巖層上，基底作成梯度狀，最深的基底標(biāo)高約為-23.5m。整個(gè)南錨共用混凝土15萬(wàn)立方米。

7.加勁桁梁的架設(shè) 

    本橋加勁桁梁的架設(shè)具有以下特點(diǎn) 

    (1)采用以平面衍架節(jié)段進(jìn)行伸臂架設(shè) 

    大跨度懸索橋加勁衍梁的架設(shè)方法可分為以平面衍架節(jié)段來(lái)作伸臂架設(shè)，以及在正下J將衍梁立體節(jié)段直接起吊來(lái)進(jìn)行安裝。本橋由于橋下船舶航行狀況的關(guān)系，只能在橋塔附ii的工程作業(yè)海域內(nèi)以及海岸填土修筑的錨靛作業(yè)場(chǎng)岸壁前面可以長(zhǎng)時(shí)間的使用海面；另外，d于采用起吊立體節(jié)段進(jìn)行安裝要增加別的起重設(shè)備來(lái)架設(shè)橋面系的鋼橋面板和附加梁而不全濟(jì)，因此采用平面衍架節(jié)段來(lái)進(jìn)行伸臂架設(shè)。 

    平面衍架節(jié)段的架設(shè)采用逐次剛性固接法，將架設(shè)前端的3個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整吊拉就位面采用無(wú)鉸的施工方法。 

    (2)邊跨的架設(shè)是從錨徒往橋塔方面進(jìn)行 

    以前的采用平面衍架節(jié)段進(jìn)行伸臂架設(shè)的懸索橋，邊跨一般都是從橋塔往錨淀方向進(jìn)廣的。本橋由于在伸臂架設(shè)中能夠上坡的關(guān)系，以及可以分散作業(yè)場(chǎng)地等理由，決定采用從錨1往橋塔的方向進(jìn)行架設(shè)。 

    (3)在架設(shè)開始階段先采用大的立體衍架節(jié)段 

    本橋加勁衍梁的架設(shè)，開始先在兩個(gè)橋塔的兩側(cè)(邊跨側(cè)與主跨側(cè))以及兩個(gè)錨淀的前面共4個(gè)地方進(jìn)行大的立體衍架節(jié)段的架設(shè)。這樣做的目的是可以在這些節(jié)段上先裝載架設(shè)j的機(jī)具設(shè)備與材料，減輕現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)、確保安全與縮短工朗。先架設(shè)的這些大節(jié)段并可作為供7平面衍架節(jié)段的基地。 

    (4)在架設(shè)短吊索部分的節(jié)段時(shí)使用特殊的空中扁擔(dān)梁     短吊索部分的主纜與加勁衍梁上弦桿之間的凈高較小。以前的懸索橋在架設(shè)這部分的2勁梁時(shí)采用倒換吊裝的方法(將加勁梁段從一個(gè)吊點(diǎn)倒換到另一吊點(diǎn)，逐步就位)，作業(yè)比較it雜。為了減少這種煩雜，并且提高安全程度與縮短工期，采用特殊的空中扁擔(dān)梁。 

    (5)在橋上采用橡膠輪胎式(汽車輪胎式)運(yùn)輸平車運(yùn)送構(gòu)件     過(guò)去都是采用鋼制軌道式運(yùn)輸平車來(lái)運(yùn)送架設(shè)平面衍架節(jié)段的構(gòu)件。如采用軌道運(yùn)輸本橋則需鋪設(shè)軌道4km多，工程量非常大，所以采用不需軌道的汽車輪胎式運(yùn)輸平車。這f運(yùn)輸平車不需作軌道的鋪設(shè)與拆除，故還可帶來(lái)縮短工朗的好處。

  日本明石海峽大橋創(chuàng)造了本世紀(jì)世界建橋史的新紀(jì)錄。大橋按可以承受里氏8.5級(jí)強(qiáng)烈地震和抗150年一遇的80m/s的暴風(fēng)設(shè)計(jì)。1995年1月17日，日本坂神發(fā)生里氏7.2級(jí)大地震（震中距橋址才4公里），大橋附近的神戶市內(nèi)5000人喪失，10萬(wàn)幢房屋夷為平地，但該橋經(jīng)受住了大自然的無(wú)情考驗(yàn)，只是南岸的岸墩和錨錠裝置發(fā)生了輕微位移，使橋的長(zhǎng)度增加了0.8m。除地震以外，還必須保證大橋在臺(tái)風(fēng)季節(jié)能夠經(jīng)受住時(shí)速超過(guò)200公里狂風(fēng)的襲擊。為此對(duì)橋梁進(jìn)行了1%模型的風(fēng)洞試驗(yàn)，在橋塔上安裝了20個(gè)質(zhì)量阻尼裝置。 1988一l998年間，在日本大鳴門橋以北，建造了一座跨明石海峽的大型懸索橋。該橋位于本州與四國(guó)之間的神戶—鳴門線上，神戶市西南。明石海峽大橋是世界上第一座主跨超過(guò)1英里（為1609m）及l海里（合l852m）的橋梁。兩邊跨也很大，每跨達(dá)960m，是目前世界上最長(zhǎng)的邊跨。鋼橋塔高為297m，是世界上最高的橋塔。用鋼衍式加勁梁，橫截面尺寸為35.5m×14.0m。其梁高比其它任何一座懸索橋都高。 

  明石海峽大橋是日本也是世界工程史上的奇跡，30年的規(guī)劃，十年的施工，43億美元的造假，實(shí)現(xiàn)了這項(xiàng)不可能完成的任務(wù)。

 8、認(rèn)識(shí)總結(jié)：

    最早知道明石海峽大橋是在大一，是從橋梁專業(yè)雜志上的論文介紹而知。記得當(dāng)時(shí)網(wǎng)上有一段錄像，記錄的就是明石大橋的設(shè)計(jì)與施工，印象最深的就是講大橋如何防風(fēng)震，防側(cè)移和防地震，還有大位移伸縮縫的問(wèn)題，再就是如何控制在超大跨度上非線性位移變位等技術(shù)問(wèn)題。這些早期的影像直到今天仍然記憶猶新。

    明石，日本本州島西南部城市。與我一樣，大多數(shù)人知道明石不是因?yàn)閯e的什么原因，而是因?yàn)槊魇炒髽蚴惯@個(gè)日本的小城市一夜之間變得有名氣了，變得世界矚目-至少在橋梁界。

    1998年4月5日，世界上最長(zhǎng)的懸索橋（吊橋）-日本明石海峽大橋正式通車。大橋坐落在日本神戶市與淡路島之間，連接了本州島與四國(guó)島的交通。

    明石海峽大橋首次采用1800MP級(jí)超高強(qiáng)鋼絲，使主纜直徑縮小并簡(jiǎn)化了連接構(gòu)造。大橋設(shè)計(jì)抗震頻率一百五十年一遇，地震烈度8.5級(jí)；大橋抗一百五十年一遇的暴風(fēng)。

明石大橋?yàn)槟壳笆澜缟峡缍茸畲蟮膽宜鳂?，也是世界上最長(zhǎng)的雙層橋，它是聯(lián)結(jié)日本內(nèi)陸工業(yè)中的重要紐帶。大橋于1988年5月動(dòng)工，1998年3月竣工，歷經(jīng)十年，橋梁總投資約40億美元。

    1995年1月17日，日本坂神發(fā)生里氏7.2級(jí)大地震，震中距橋址4公里，大橋附近的神戶市內(nèi)5000人喪生，10萬(wàn)幢房屋夷為平地。但該橋經(jīng)受住了大自然的無(wú)情考驗(yàn)，只是南岸的岸墩和錨錠裝置發(fā)生了輕微位移，橋塔頂傾斜了10厘米，主纜垂度因此減少了130厘米。由于地面運(yùn)動(dòng)，兩塔基礎(chǔ)之間的距離增加了80厘米，使主跨增加了近80厘米。當(dāng)時(shí)在距該橋50公里遠(yuǎn)的橋梁與建筑都已經(jīng)倒塌。地震發(fā)生時(shí)，大橋剛剛完成橋塔與主纜施工工作，開始架設(shè)加勁梁。為了提高大橋防震抗風(fēng)的能力，在橋塔上安裝了20個(gè)質(zhì)量阻尼裝置。

    簡(jiǎn)約而不簡(jiǎn)單的橋梁設(shè)計(jì)，使人倍感明快而通透，絕沒(méi)有官員的題詞題字，避免了畫蛇添足之嫌。

   9、參考文獻(xiàn)：原載日文《橋梁與基礎(chǔ)》1990年1月號(hào)