懸索橋

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位於美國舊金山金門大橋,是非常典型的懸索橋設計
日本明石大橋是目前世界上跨距最大的橋樑吊橋

懸索橋亦稱吊橋,是橋樑的一種。其主要承力部分是橋兩端的兩根塔架,在這兩根塔架間的懸索拉住橋的橋面。為了保障懸索橋的穩定性,兩根塔架外的另一面也有懸索,這些懸索保障塔架本身受的力是垂直向下的。這些懸索連接到橋兩端埋在地里的錨錠中。有些懸索橋的塔架外還有兩個小一些的橋面,它們可以由小一些的懸索拉住,或由主索拉住。

優點[編輯]

位於香港青馬大橋,是全球最長的行車鐵路兩用懸索吊橋
台中市和平區天輪白冷吊橋
  • 相對於其它橋樑結構懸索橋可以使用比較少的物質來跨越比較長的距離
  • 懸索橋可以造得比較高,容許在下面通過
  • 在造橋時沒有必要在橋中心建立暫時的橋墩,因此懸索橋可以在比較深的或比較急的水流上建造
  • 懸索橋比較靈活,它適合大風和地震區的需要,比較穩定的橋在這些地區必須更加堅固和沉重

總合以上,在海峽上用來連接鄰近的兩岸的條件下,是最適合建造懸索橋的環境。

缺點[編輯]

  • 懸索橋的堅固性不強,在大風情況下交通必須暫時被中斷
  • 懸索橋不宜作為重型鐵路橋樑
  • 懸索橋的塔架對地面施加非常大的力,因此假如地面本身比較軟的話,塔架的地基必須非常大和相當昂貴

結構[編輯]

舊式的懸索橋的懸索一般是鐵鏈或聯在一起的鐵棍。 現代的懸索一般是多股的鋼筋。懸索橋中最大的力是懸索中的張力和塔架中的壓力。由於塔架基本上不受側向的力,它的結構可以做得相當纖細,此外懸索對塔架還有一定的穩定作用。

假如在計算時只考慮橋面的重量而忽視懸索自身的重量的話,那麼懸索形成一個拋物線;假如在計算時只考慮懸索的重量而忽視橋面的重量的話,那麼懸索形成一個懸鏈線。這樣計算懸索橋的過程就變得非常簡單了。

建築[編輯]

木製步行吊橋。
  • 假如塔架要建在水上的話,在塔架要站立的地方首先要使用沉箱來排擠軟的地層,來建立一個固定的地基。假如下面的岩石層非常深無法用沉箱達到的話那麼要使用深鑽的方式達到岩石層或建立非常大的人造的混凝土地基。這個地基一直要延伸出水面
  • 假如塔架要建在陸地上,它的地基必須非常深
  • 在地基上用混凝土、巨石和鋼結構建立橋墩。有些橋的橋墩是橋面的一部分,在這種情況下橋墩的高度至少要達到橋面的高度
  • 在塔架的頂部有一個被稱為索鞍的光滑的結構。索鞍一般分鞍座(也稱下平板)和鞍體兩部分,鞍座固定在塔架的頂部,鞍座與鞍體之間可以相對移動。主纜放在鞍體上,主纜和鞍體可以在鞍座上面滑動來補給橋在建築過程中索鞍兩側的重量的變化。橋完成後這個索鞍可能要被固定住。
  • 錨碇分隧道式錨碇和重力式錨碇兩種。隧道式錨碇被固定在岩石中,從而能夠承擔主纜的拉力;重力式錨碇很大很重,靠自身重量和地基的磨阻力承擔主纜的拉力。還有一種跨度較小的懸索橋,它沒有錨碇,主纜的兩端的拉力通過橋面主梁傳遞,自相平衡。
  • 沿著未來懸索的路徑纖起一根或一組暫時的繩或線
  • 另一股繩被懸掛在第一股繩的上方,在這股繩上一個滑車可以運行。這個滑車可以從一端的錨碇運行到另一端的錨碇。每股懸索需要一個這樣的滑車
  • 一股一般直徑小於1厘米的高強度鋼筋的一端被固定在一個錨碇中,另一端被固定在滑車上並被這樣牽引到另一端的錨碇,然後被固定在這個錨碇上,然後滑車回到它開始的錨碇上去牽引下一股高強度鋼筋或從它正所在的方向開始牽引下一股高強度鋼筋
  • 鋼筋被牽引後要進行防鏽處理
  • 這樣多股高強度鋼筋被牽引,連接兩端的錨碇。一般這些鋼筋的橫截面是六角形的,它們被暫時地綁在一起
  • 所有鋼筋被牽引後它們被一個高壓液壓機構和其它鋼筋擠壓到一起,這樣形成的懸索的橫截面是圓形的
  • 在懸索上在等距離的位置上要加上索夾
  • 事先計算好的長度的吊索被架在索夾上。這些吊索的另一端將來要固定橋面
  • 使用專門的起重機,橋面被一塊接著一塊地掛在懸掛索上。這個起重機可以自己掛在懸索上或掛在特別的臨時的索上。橋面可以從橋下的船上吊起或從橋的兩端運到它們應該放到的地方。當所有橋面被掛上後,通過調節懸索可以使橋面達到計劃的曲線。一般水面上的橋的橋面呈拱形,以便橋下船隻通行。陸上的懸索橋的橋面一般是平的。
  • 橋面完成後可以進行其它細節工作,比如裝燈、欄杆、塗漆、鋪路等等

起源和發展[編輯]

根據英國漢學家李約瑟的研究,世界上最早的懸索橋起源於中國,用竹編索。[1]

鐵索橋在1665年經葡萄牙旅行家的敘述而傳入歐洲。歐洲最早的鐵索橋是1741年在英格蘭建成的Winch橋。[2]

目前世界上最大主跨的懸索橋日本明石海峽大橋,建於1998年,主跨1991米。

相關條目[編輯]

參考文獻[編輯]

  1. ^ 《中華科學文明史》第四章 橋樑 李約瑟原著 柯林·羅南改編 上海交通大學科學史系譯 ISBN 720804582-8
  2. ^ http://www.visionofbritain.org.uk/place/place_writing.jsp?p_id=24536