日本兵庫縣神戶市 橋的科學館 (橋の科学館) 探索明石海峽大橋奧秘,傳遞科學技術造橋工藝


【日本兵庫縣神戶市  橋的科學館 (橋の科学館)  探索明石海峽大橋奧秘,傳遞科學技術造橋工藝】


明石海峽大橋、橋的科學館裡面,記載著日本人搭建明石海峽大橋的事蹟,也是一個濃縮的橋樑大觀園。科學館裡面,不僅重點展示了明石海峽大橋出色的橋樑工藝,也說明了為什麼明石海峽大橋顛覆傳統的造橋方式和建造過程,可以抵擋 8.5 級的強震,以及每秒高達八十公尺的強風。科學館以簡明易懂的方法進行解說,詳實解釋了明石海峽大橋高水準的橋樑架設技術,是一座出色卓越,淺顯易懂的科學教育館。

《 明石大橋的結構》:
明石海峽大橋跨越明石海峽連結神戶與淡路島,施工十年而於 1998 年完工通車,全長 3,911(960+1991+960) 公尺,共有三個跨徑,中間單跨最長長達1,991公尺,為目前世界跨徑最長的吊橋。主塔頂高約三百公尺,橋下淨空 65 公尺以上可以行船,最大水深 110 公尺,主鋼纜兩條直徑為 1.1 公尺。

明石海峽大橋的施工可概分為五大部分,即主塔基礎、錨定基礎、主塔架設、鋼纜架設與加勁鋼桁架設。明石橋的四個基礎之編號,由神戶側至淡路島側依次為『1A』、『2P』、『 3P』、與『4A』。其中『1A』與『4A』為吊橋兩岸之錨定基礎,『2P』與『3P』為主塔基礎。

《 地層狀況》:
明石海峽的地層由沖積層、洪積層、神戶層、明石層與花崗岩層,其地層剖面如圖所示。明石層主要包含了 40% 的礫石,其礫石直徑約十至二十公分。神戶層主要為砂岩、緊密砂土與硬粉土。地盤調查的工作包括大口徑未擾動之試體採取與試驗,與謹慎的巖盤工程性質調查。

《 地震考量》:
1995 年規模強度 7.2 之阪神地震侵襲阪神地區,明石海峽之地盤因而發生錯動,當時明石大橋的四個基礎均已完成,主塔的兩個基礎產生傾斜與近一公尺的相對位移,基礎的位移如下圖所示。經過評估,該一公尺的位移不致於對此橋的工程產生影響,最後吊橋亦順利施工完成,中間跨徑則由原設計之 1,990 公尺,變為 1,991 公尺。

明石大橋的耐震需求,以兩個假設來設計:(1) 抵抗距離一百五十公里的海板塊,發生規模強度 8.5 之地震。(2) 抵抗一百五十公里半徑內,一百五十年迴歸期的地震強度。

《 主塔基礎》:
主塔『2P』基礎面座落於明石層,『3P』主塔基礎面座落於神戶層。每個主塔基礎需傳遞十二萬噸的橋樑重量,一直到水面下六十公尺處之支承面。海底整平直徑需達八十公尺,在快速海流、波動與六十公尺的水深下,基礎面的挖掘仍控制在正負十公分之內,以利沉箱基礎的安裝。沉箱基礎直徑八十公尺,高七十公尺,在岸上施作後拖至定點,再進行水下灌漿。灌漿用的混凝土為高坍度不易發生骨材分離的水中混凝土。其施作的流程如下圖所示。

《 吊橋之錨定橋台基礎》:

錨錠橋台『1A』之圓形基礎以地下連續壁構築,穿透較為軟弱的洪積、沖積層進入神戶砂岩層,其直徑 85 公尺,深度為 75.5 公尺,使其成為世界最大的錨錠基礎,承受了吊橋的拉力。錨錠體為以三十五萬噸之混凝土及鋼架構成。淡路島側的橋台『4A』,因座落於花崗岩層,故使用展式基礎 (spread foundation)。

《交通位置》:
可以從『大阪環狀線』轉車到『大阪車站』,然後搭乘往『姬路』方向的電車,到 JR 舞子 (Makio) 站下車,一下車就可以看到這座浩大的建築。到了夜晚,又會以不同的燈光點亮了明石海峽大橋,也讓過往的船隻多了一個巨大的燈塔。

參觀明石海峽大橋、橋的科學館之後,不得不為日本人的科技技術感到讚嘆,而日本人的工作態度也確實值得我們效法。明石海峽大橋的建造過程中,儘管經歷了颱風和地震來襲,明石海峽大橋都仍然屹立不搖。其實在計畫建造明石海峽大橋前,日本人老早在 1955 年 4 月就開始進行調查,經過長達 31 年工程安全的研討及工程技術的開發,卻一直到 1986 年 4 月 26 日工程技術成熟以後才開始動工,到了 1998 年 4 月 5 日完工,一共花了十二年的時間,並使用了二十萬噸的鋼鐵,實在是一項浩大的工程。


官方網站:http://www.jbec.or.jp/kagakukan/1kagakutop.htm
參考網站:http://www.feel-kobe.jp/traditional/sightseeing/suma11.html
參考網站:http://ja.wikipedia.org/wiki/橋の科学館
參考地圖:詳しい地図で見る

















 

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