本帖最后由 xiaobaodaxue 于 2014-11-26 00:41 编辑
全球最长悬索桥如何建成？ | 爱工程
直到现在，日本明石海峡大桥依然保持着全球最长悬索桥的记录。它是如何建成的？
编/梦想照进现实
日本明石海峡大桥是全球最长吊桥，位于日本神户和淡路岛之间。大桥主跨1991m，桥塔高298.3m，桥梁全长3911m。它横跨4km宽的水路，迄今为止，强烈的台风、地震、海啸都未对桥梁结构造成破坏。
明石海峡大桥结构图
18世纪末的英国，已经在工业革命的影响下改头换面，然而在什罗普郡乡间，当地的发展却受到赛文河的阻碍。渡轮不足以应付两岸暴增的人货往来，解决的办法是建一座桥，但这并不容易办到。
这条河只有30m宽，传统做法是建造一座石拱桥。这是源自罗马时代的古老方式。但对于这一类桥梁，30m的跨度几乎就是极限。石拱要加宽，桥梁的高度也得增加。因为要保证桥梁的强度，桥拱必须要达到一定弧度。这样做的代价就是：桥拱的尺寸翻一倍，所用的石材就得增加7倍。桥拱承受的重量太大，桥梁注定被压垮。
怎样才能既保证质量又提升桥梁的规模？最好的办法是找到新的建材，既具有石材的强度和承重能力，质量又轻。
当时，人们已在制造厨具等小玩意时用到一种颇具潜力的材料，即加热后熔化成液体状的铁。把融化的金属倒进模子，冷却后脱模即可成形铸铁。但这种铸铁并不适合造桥。因为送进火炉的焦炭含有杂质，烧出的铁因太脆而容易断裂。后来，什罗普郡一家铸造厂的工人发现当地的焦炭质量纯粹，炼出的铁强度高，用途广泛。
1779年，全球第一座铸铁桥开始动工。这座桥由170块预铸铁件构成，5条半圆形的拱肋组成30m长的桥拱。由于用铁取代了石块，整座桥仅重380t，人们将这座桥命名为“铁桥”。
铁桥（30m，1779年，英国）
日本工程师明白，必须尽量让桥梁保持轻盈。于是他们像当年的铁桥建造者一样，使用了栅格状的预铸铸铁件。但因规模巨大，仍然用了25万t的钢材。而钢有一个很大的缺点，易生锈。每年都有台风经过明石海峡，为了维护大桥的安全，专门有机器人负责找出桥上生锈的地方，并重新为这些受损部分刷漆，桥下吊着三个龙门架，工人可以方便地展开维修，车流也不会受干扰。
机器人检修结构受损
铁桥证明了工程师可以用铁取代石材，打造出超过30m的桥梁，不过要横跨177m的梅奈海峡，似乎就没那么简单。这需要天分以及从前人那里获取足够的经验。
19世纪，威尔士的梅奈海峡是人们前往爱尔兰时可怕的障碍。接受横越这条诡谲水道任务的工程师名叫托马斯·特尔福德，一位62岁自学成才的苏格兰人。他考虑用铸铁盖一座拱桥。但这样做，施工中肯定会用到脚手架来支撑桥拱，往来船只便会受到阻碍。规划师不接受该做法，他只好从原始的桥梁设计中寻找灵感。
托马斯·特尔福德
梅奈海峡大桥（177m，1827年，威尔士）
绳桥自古就被当作过河的工具，任何形式的桥梁最大的关键都是锚固点。要建造真正的现代吊桥，工程师必须解决桥面下沉的问题。解决方法是用石塔吊桥，将绳索往下拉，将桥面拉平。问题是如何在两端固定铁链？将锚具固定在岩石中是一个方法。
梅奈海峡大桥是现代吊桥的第一件杰作，也为未来的桥梁发展照亮了曙光。而为明石海峡大桥进行锚固，日本工程师面临的挑战更为艰巨。
大桥悬索用的不是铁链，而是厚重的钢缆。与梅奈海峡不同，这里没有坚固的岩石可供固定。只能在海岸线上打造锚固点。
他们挖了一个巨洞来打造桥基，灌注了23万m3的混凝土。接着又运来巨大的金属构架，这些构架必须牢牢固定住锚固桥梁的钢缆，所以必须用混凝土包裹，他们分别浇灌了5个混凝土砌块，砌块之间的缝隙可以散热，避免混凝土龟裂，等凝固之后，再进一步用混凝土填满空隙，最后建筑的实心砌块高度超过50m。
梅奈海峡大桥让桥梁设计师见识了兴建大型桥梁的新工法。而1851年美国工程师在修建吊桥横跨尼加拉瀑布250m的峡谷时面临的困难更艰巨，该吊桥须承载300t重火车，因此，强度与长度一样重要。
诸如特尔福德所用的大铁链看起来坚实无比，但薄弱环节会令铁链强度变得有限。曾发生的悲剧证明这一点。
1845年在英格兰城镇的大雅茅斯，约300人同时挤上一座吊桥观赏马戏团的特技表演，此时一群鹅拉着坐在筒子里的男人在游泳。当游到桥附近时，观众们为了看得更清楚，全都拥挤到了桥的一边，重量突然转移，铁链负荷过重而断裂。桥面坠落到河中，造成79人身亡，其中59人是儿童。
大雅茅斯塌桥事件
6年后负责在尼亚加拉峡谷建桥的工程师需要比铁链更加坚固的材料来支撑桥面。因为该桥梁还得额外承载火车的重量。如果将铁拉成一股细丝，强度就会增加。
工程师计算后得知：大约3500条铁丝构成的缆索足以承受桥梁和火车的重量。但900t重的缆索工人们根本吊不起来，工程师想到一次运送两股铁丝的办法。将一圈铁丝用滑轮拉到峡谷对岸，到对岸后把铁丝拴在锚具上，然后把滑轮送回来再挂上一圈铁丝。运送完1820趟后，一条铁缆才得以制成。每条铁缆由3640条铁丝构成，4条铁缆吊住大桥。
1855年，尼亚加拉瀑布大桥通车。第一列由美国驶往加拿大的火车顺利通过。这座桥早经历过翻新，但用缆索支撑桥面的做法后人仍然在继续使用。
1874年，工程师计划兴建一座大桥，连接布鲁克林与曼哈顿。可是锚固桥墩是个大问题。
19世纪的纽约是全美发展最快的城市之一。然而城市的快速扩张受到了群岛地理条件的限制。早在摩天大楼出现之前，曼哈顿岛就要为邻近地区的工人提供劳务。盖一座横跨600m宽东河的桥梁成为必须。单跨桥梁根本跨不过去，不得不在河中兴建桥墩。
这条河流在曼哈顿边深达9m，岩床上方压着淤泥和污物。在污泥上兴建桥塔，塔基会很不稳定，为了穿过淤泥，凿开地下的岩床，工人必须24h在水底工作。工程师想出了一个沉箱的解决方案。将以厚木板打造的巨大箱形结构落在河床上，为125位工人提供作业空间。箱形结构壁面往下逐渐变细，最下部边缘非常锐利，用来切开淤泥。
沉箱在陆地上建好，用强大的拖船拖入河中。工程师用数吨重的花岗岩砌块将沉箱下沉到河底。但在工人进入沉箱施工之前，必须把沉箱里的水抽干，避免河水再度涌入。
1883年5月24日，布鲁克林大桥诞生了。
布鲁克林大桥（486m，1883，美国）
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只看楼主 我来说两句-
qq_1416737024730
沙发
立志在桥梁界有所作为。
2015-01-16 22:20:16
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teenslove
板凳
超大建筑狂想曲，国家地理的
2015-01-14 17:46:14
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