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                    客觀日本

                    世界第一長吊橋——明石海峽大橋

                    2021年03月25日 日本風光

                    大海、夕陽、濤聲、海鳥,這些是文學作品常見的素材。日本最早的和歌集《萬葉集》中有這樣一句,“到達萬家燈火的明石大門,大門的背后是夕陽西下的美麗的瀨戶內海,回首來時路,家鄉望不見”(燈火の明石大門に入らむ日や船を漕ぎ別れなむ家の辺り見ず)。這首和歌里說的明石大門,就是位于瀨戶內海東端,夾在淡路島與兵庫縣明石市之間的明石海峽。

                    明石海峽把大阪灣與播磨灘分隔開來。在古代,人們就是從這里乘船從西部進入當時的政治、經濟、文化的中心地——大和的,所以明石海峽又有明石大門之稱。即使到了現代,明石海峽也是交通要道??墒?,這里水流湍急,又有鯊魚出沒,是海難的多發地。上世紀40年代和50年代,這里接連發生過數起重大海難,所以在此地架橋的呼聲越來越高。

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                    俯瞰明石海峽(圖片:維基百科)

                    1988年5月,經過日本政府及專家們長年的地理?地質的調查研究,橫跨明石海峽的架橋工程破土動工了,直到1998年4月完工交付使用,這項耗資5000億日元的巨大工程花費了將近10年的時間。明石海峽大橋成為連接日本的本州與四國地區的大動脈,成為日本全國高速公路網的一部分。造橋技術及規模都堪稱世界水平。

                    明石海峽大橋全長3911米,跨度為1991米,是世界第一長跨度的吊橋。主塔高297米,東京塔的高度是333米,已經接近東京塔的高度了。車輛行駛時的限速最高每小時80公里,最低每小時50公里。在水流湍急的明石海峽架橋,乃匯集了大量造橋技術的精髓。

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                    明石海峽大橋側面圖(單位:m,圖片:本州四國連絡高速株式會社官網)

                    周到綿密的架橋計劃與準備

                    上世紀40年代50年代這里就接連發生多起海難,為什么建橋竟然拖到80年代末呢?其原由有很多,建橋前作了大量準備工作而花去時間應該也是原由之一。瀨戶內海這個區域的退潮與漲潮差位很大,所以,日本的三大潮流都發生在這里。而明石海峽,水道狹長,地形復雜,容易形成漩渦海流。為了安全施工,首先要弄明白這里“漩渦海流”的情況。利用音波的三次元的性質測定“強潮”,收集海流的流向與流速,與通過衛星觀測得到的信息相結合,根據多方收集的信息制定了安全的施工設備和施工計劃。

                    為了能夠在深海及海流湍急等危險區域安全施工,首先要進行地質調查,并結合地質特點開發出了適合該海域海底作業用的腳架等一系列新技術。日本是地震多發國,尤其是每年發生在海里的地震更是不計其數。所以,在海里架橋要考慮到大橋的耐震功能。事實證明,特意為明石海峽大橋設計的耐震方法,經受住了1995年阪神大地震的考驗。

                    日本也是臺風多發國,大橋的上部工程按能夠抵抗每秒80米風速的耐風設計而建。大橋的耐風設計,也是根據通過常年觀測與分析該區域的自然風得到的數據新開發的。伴隨著耐風設計被開發出來的,還有各種耐振動技術。有關構造設計方面,根據實驗、解析、交通實態調查等方法,有關部門還專門制定了適于“長大橋”的“荷重體系”、“安全率”等構造設計基準。這些設計基準后來一直應用于日本國內外的造橋設計上。

                    為了讓“長大橋”輕量化,一般會使用硬度大的高抗張力鋼材,但是這種鋼材的缺點是時間長了會變得脆弱。一般使用這種素材的建筑物都有“疲勞設計”。所謂“疲勞設計”是指,防止結構在交變載荷下發生勞損的設計方法。鋼材專家經過反復實驗與研究,制定了使用抗張力鋼建筑的疲勞設計基準,為這個領域奠定了基礎。

                    另外,海流湍急的明石海峽最令人擔憂的是海岸及海底的泥沙被沖走而導致支柱倒塌。為了解決這個問題,專家們結合通過考察海底的地質得到的信息,在實驗室和現地反復作水理實驗,不僅開發出了可以在深海及水流湍急地帶施工的“多柱式基礎工法”,還開發了在此種自然環境下可以施工的機械設備?;凇岸嘀交A工法”又開發了“水中發破工法”和利用“抓斗卸船機”在激流的水下進行挖掘作業等技術。

                    吊橋所使用的鋼繩一般是160kgf/mm2(1,570N/mm2)強度的鋼線作成的。因為明石海峽大橋單側需直徑至少1,000mm的電線兩根來支撐,所以,專門為明石海峽大橋開發了180kgf/mm2(1,760N/mm2)強度的鋼線。這種量身定制,不僅在品質,安全性上得以保證,也很經濟。

                    橋上的塔和支撐橋板的水平板材要么高大要么細長,在架設時,由于其狀態的因素,很容易被風吹的搖來晃去。因此導致工期長,品質下降的事情時有發生。為了克服這個難點,通過作“風洞試驗”和解析等方法明確了振動產生的原因,并結合建筑物的特點開發出了合理、經濟、有效的制振裝置和制振方法。

                    為了安全可靠地架設吊橋的補強水平板,從橋的下方直上直下地“吊接”這種工法是再合適不過的。但是瀨戶內海向來以水流湍急著稱,所以,只有把海中作業時使用的“臺船”在激流中的準確位置上停穩才能使用這種方法。根據現場的自然條件,利用位置測定系統開發了在激流下也能“定點保持”的臺船的自動位置制御系統。由于這個新系統的開發,不僅使“吊接”變為可能,還能安全準確地架設補強水平板。

                    在海上架橋,開發適用于水中的混凝土是必不可少的。經過常年的研究和試驗,建設瀨戶大橋時開發了“預填集料混凝土”。在此基礎上,建設明石海峽大橋時開發了在水中不分離的“高流動混凝土”。為明石海峽大橋開發的這種混凝土不僅提高了施工效率,也節省了經費。

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                    從舞子公園一側看明石海峽大橋(圖片:本州四國連絡高速道路株式會社提供)

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                    從淡路島方面看大橋(圖片:本州四國連絡高速道路株式會社提供)

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                    行走在大橋上(圖片:本州四國連絡高速道路株式會社提供)

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                    從塔頂看大橋(圖片:本州四國連絡高速道路株式會社提供)

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                    從展示臺的散步道俯瞰大海(圖片:本州四國連絡高速道路株式會社提供)

                    明石海峽大橋與人們的生活

                      1998年4月開通的明石海峽大橋,到2009年7月的十一年零三個月間,累計通行車輛臺數超過一億輛。2016年末,大橋的累計通行車輛臺數超過兩億輛。也就是說,第二個一億輛的通行臺數達成僅用了8年零一個月。說明大橋的利用率在逐年上升。明石海峽大橋其實是連接日本的本州與四國地區的眾多橋梁之一。明石海峽大橋與其他十四座大橋形成一個高速公路交通網,不僅為當地,也為帶動整個日本的經濟發展,旅游觀光,文化等方面作著貢獻。

                    首先在經濟方面,由于明石海峽大橋的建成,大橋周邊城市的工業產品,農業產品的出荷量增加了。隨之而來的是大橋附近城市的物流中心的增加。日本的德島縣(四國地區)是最先把LED技術商品化的縣。德島縣有大小一百多家生產制造LED商品的企業。日本全國百分之七十的LED商品是來自這個縣。明石海峽大橋的貫通,推動了德島縣的LED商品走向日本全國甚至全世界。德島縣還是一個農業縣。由于明石海峽大橋的貫通,德島縣產的新鮮蔬菜水果等能夠方便快速地運到縣外,送到人們地餐桌上。不僅提高了農民收入,還帶動了當地經濟的發展。四國地區的二十四小時店在1984年時總共有200多家,在本州四國之間建了十幾座大橋后,2017年四國地區的二十四小時店為1650家,是建橋前的八倍。

                    旅游觀光方面,作為大橋的附帶建筑有一個向明石海峽延伸出去317米的回游式步行展望臺。大橋的周邊還有舞子公園,國家重要文化財---移情閣(孫中山紀念館),國家登錄有形文化財的舊木下家住宅和舊武藤山治邸等景點。移情閣建于1915年,是日本最早的鋼筋混凝土建筑。館內展示著部分孫中山先生的作品和遺物,是日本唯一一所介紹展示孫先生的博物館。舊木下家住宅是一個叫木下吉左門的日本富商的住宅,1941年竣工的和式建筑。1995年的阪神大地震中很多建筑物被摧毀,舊木下住宅是為數不多的保存完好的和風古建筑。而舊武藤山治邸則是一幢西洋建筑,是一位叫武藤山治的日本實業家于1907年建造的。神戶港是日本最早開放的港口之一,所以,神戶港一帶的文化氛圍不同于日本其他城市。這里,東洋文化和西洋文化完美地結合在一起。

                    從神戶市的市中心JR三宮站乘神戸線電車,在JR舞子站下車僅需10多分鐘。出了檢票口往左手方向拐,明石海峽大橋就在眼前。大橋周邊的景點也都在距離大橋步行5到10分鐘的范圍內??梢宰杂尚幸部梢酝ㄟ^旅游會社跟團參觀。疫情期間,請在出行前確認是否營業及營業時間。

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                    孫中山紀念館

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                    從明石海峽大橋的海上散步道上看孫中山紀念館

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                    孫中山紀念館石碑

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                    舊木下家住宅外觀(圖片:舊木下家住宅博物館提供)

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                    舊木下家住宅內部書齋(圖片:舊木下家住宅博物館提供)

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                    舊武藤山治邸外觀(圖片:舊武藤山治邸博物館提供)

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                    舊武藤山治邸內部(圖片:舊武藤山治邸博物館提供)

                    現在在明石海峽大橋的明石市一側,距離大橋約100米的地方建有一座“橋梁科學館”。這里介紹展示著以明石海峽大橋為首的日本的橋梁建筑及世界其他國家的橋梁建筑的模型和建造技術等。前面已經講到,建造明石海峽大橋時不僅用到當時的日本所掌握的造橋技術,還根據實際情況開發了很多新技術。

                    建造明石海峽大橋時的很多技術在這座“橋梁科學館”里以各種方式得以重現,對橋梁感興趣的朋友是一個很好的學習機會。晚上的大橋與白天的風情又不同。平日每天從日落到晚11點,節假日到晚12點,明石海峽大橋都會“點燈”。而且這種燈光效果隨著季節變化和一年中不同的節日也會變化。明石海峽大橋的夜景被攝像家稱為可以作壁紙的絕景,見者感動。

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                    橋梁科學館

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                    明石海峽大橋夜景一(圖片:本州四國連絡高速道路株式會社提供)

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                    明石海峽大橋夜景二(圖片:本州四國連絡高速道路株式會社提供)

                    張燕波
                    圖 除特別注明外均由作者拍攝
                    編輯修改 JST客觀日本編輯部