Рассмотрены особенности конструкции и основные этапы строительства самого длинного висячего моста в Японии — Акаси-Кайкё. Описаны проектировочные решения для обеспечения безопасности моста от землетрясений.
Ключевые слова: висячий мост, проектирование, строительство, землетрясение, эксплуатация.
Акаси-Кайкё—висячий мост в Японии, пересекающий пролив Акаси и соединяющий город Кобе на острове Хонсю с городом Авадзи на острове Авадзи. Является частью одной из трёх магистралей, соединяющих Хонсю и Сикоку. Мост Акаси-Кайкё дважды вошёл в книгу рекордов Гиннесса: как самый длинный подвесной мост и как самый высокий мост, поскольку его пилоны имеют высоту 298 м, что выше 90-этажного дома.
Строительство моста Акаси-Кайкё началось в 1988 году и продлилось 10 лет. Ширина моста в месте пролива составляет 4 км.
При строительстве Акаси-Кайкё наибольшие сложности создавало море с его соленой водой, сильным течением и мягким грунтом. По принятому проекту, для устойчивости этого моста, необходимо было установить два подводных основания для главных опорных пилонов непосредственно в водах Акаси, и два опорных элемента, на противоположных берегах пролива. Твердый грунт необходим для поддержки этого основания. Морское дно в этом месте имеет сложную структуру. Основания пилонов установили на достаточно мягком грунте, но было установлено, что заложить фундамент на таком основании безопасно, поскольку был выполнен компьютерный анализ безопасности морского дна.
Меры против ветра становятся важными в проливе Акаси, куда часто приходят тайфуны. Рекордом на сегодняшний день в наблюдениях за сильным ветром была мгновенная максимальная скорость ветра равная 40 метрам в секунду, во время Тайфуна № 23 в 1965 году. Мост Акаси-Кайкё был спроектирован так, чтобы выдерживать скорость ветра до 78 м. Для испытаний конструкций моста, была выполнена ее модель в масштабе 1:70 и проведен эксперимент в аэродинамической трубе. В эксперименте сравнили вариант использования ферменных балок и вариант использования рамных балок, исследовали конструкцию, способную выдержать сильнейший ветер, и в конечном итоге решили использовать ферменные конструкции. Одним из результатов исследования является то, что мост Акаси-Кайкё имеет решетку, которая позволяет воздуху течь в центре моста, чтобы снизить ветровую нагрузку на мост.
С конструкцией, помещенной в такое место, может произойти такое явление как очистка и промывка поверхности бетона основания, таким образом, часть фундамента смоется, что снизит устойчивость пилонов, и вскоре опоры наклонятся под некоторым углом. Чтобы предотвратить это, грунт на морском заложен фундамент, а для ее защиты на дне насыпаны камни. Каменная насыпь составляет более 10 метров, и защищает фундамент со всех сторон. Пилоны моста расположены в морском проливе, глубиной более 60 метров. Первым делом, специальные суда извлекли донный грунт в местах будущей установки опор. Площадь фундамента составляет 110 м в диаметре. Этот гигантский кессон был построен на верфи в городе Цу, префектура Миэ, совершил поездку по полуострову Кии и отбуксирован десятками буксиров в пролив Акаси, и был установлен, когда не было прилива. После того, как кессон утонул, началась заливка бетона между двумя стенками. Здесь был впервые использован подводный бетон, он имел свойство застывать под водой. Он также обладает хорошей текучестью, поэтому даже если его поместить в море, он может образовать твердую основу без щелей.
Высота главной башни моста Акаси-Кайкё составляет 297 метров. Ошибка установки главной башни была сведена к минимуму, а допустимая погрешность на поверхности соединения составляла всего 0,04 мм.
После завершения основной башни следующим этапом является монтаж кабеля. Кабели из шестигранных кабелей и из сотен высокопрочных стальных проволок, соединенных вместе. Первая пилотная веревка между главными башнями была проложена вертолетом. Затем, наконец, начался монтаж кабеля. Кабель состоит из 290 жгутов. Для подвесных мостов, опорная сила кабеля, которая поддерживает балку, является жизненно важной. Поэтому для строительства подвесных мостов была разработана высокопрочная сталь. На мосту Бисан-Сето-Охаси с севера на юг, построенном в 1960 году, прочность проволоки составляла 160 кг на 1 мм2. Около 10 лет спустя, на мосту Акаси-Кайкё, вес увеличился на 20 кг до 180 кг. Благодаря этим технологическим инновациям удалось увеличить количество кабелей, поддерживающих нагрузку моста.
После того как кабель был готов, была установлена мостовая. Балочные блоки могут весить до 2400 тонн. Они устанавливались сразу с помощью крана. В центральной части моста этот метод препятствует проходу кораблей, поэтому в главной башне члены балочных балок и фермы жесткости были подняты, собраны на мосту и построены во время проектирования.
Во время строительства моста Акаси-Кайкё 17 января 1995 г. прямо под ним произошло землетрясение Хёгокен Наньбу, вызвавшее Великое землетрясение Хансин-Авадзи. Мост Акаси-Кайкё подвергся тремору сейсмической интенсивности в 7 баллов. Это случилось сразу после того, как кабель был подвешен над главной башней. Из-за сейсмической интенсивности две основные башни переместились на расстояние до 1 м вместе с землей, а крепления с обоих концов расширились на 1,1 м. Однако в ходе последующего исследования выяснилось, что повреждений основной башни и других объектов моста не было.
В настоящее время для перемещения автомобилей используется только верхняя часть пролётных конструкций, однако существует и нижний технический этаж, где, в перспективе, может быть проложено железнодорожное полотно. Эксплуатация этого чудо-моста расчитана не менее чем на 200 лет. Что касается противодействия землетрясениям, то технология Akashi Kaikyo Bridge является одной из лучших в мире.
Литература:
- Акаси-Кайкё // википедия URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/ %D0 %90 %D0 %BA %D0 %B0 %D1 %81 %D0 %B8- %D0 %9A %D0 %B0 %D0 %B9 %D0 %BA %D1 %91
- Мост Акаси-Кайкё // Studfiles URL: https://studfile.net/preview/8154735/page:7/
- Ольга Рачкова Архитектура транспортных сооружений. 2-е изд. Учебное пособие для СПО изд. Москва: Юрайт, 2018. 197с. с.
