Akashi-Kaikyo Bridge
아카시 대교는 mainland의 Kobe와 Awaji Island의 Awaji를
연결하는 교량으로 중앙의 span은 1990m이고,
3경간 연속의 총길이는 3910m에 달하는 거대한 현수교이다.
이 교량이 완공되었을 때, 중앙 경간 1410m의 the Humber Bridge(in the U.K)를
능가하는 세계 최장의 교량이 되었다.
이 교량은 순간 최대풍속 80m/sec(설계풍속 60m/sec)의 풍하중 및
리히터 규모(Richter scale) 8.5의 지지하중을 견딜 수 있는 방풍 및 내진설계로 건설되었다.
이 교량은 1998년에 완공되었다.
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1. ANCHORAGES
아카시 대교의 anchorages를 좁은 해협에 설치하기 위하여
간척이 필요했으며 고베 방향에 있는 1A anchorage 는
지하 slurry wall method로 시공이 되었다.
anchorage의 지지 지반은 원형모양의 기초가 사용되었으며
그 기초의 크기느 직경이 85m, 깊이(높이)가 63.5m에 달하고
세계에서 가장 큰 anchorage foundation이다.
4A anchorage는 spread foundation method를 이용한
retaining wall이 시공되었다.
anchorages의 main bodies는 cable의 인장력을 지지하는 것으로,
매우 작업성이 높은 콘크리트(highly workable concrete)로 만들어 졌다.
이 콘크리트는 매우 유동성이 높으며 높은 조밀성을 요하지 않고
단지 이 교량을 위하여 개발되었으며,
이는 현장에서 시공시간을 단축시키며 작업의 효율을 놓이기 위함이었다.
the 1A anchorage의 main body의 콘크리트 부피는 140,000m3 에 달하고
그 무게는 350,000 tons에 이른다.
1A, 4A
- Type of Foundation Reinforced double slurry wall Spread foundation
- Foundation RCC 232,600 ㎥
- Body Concrete 140,000 ㎥(approx. 350,000 tons)~150,000 ㎥(approx. 370,000 tons)
2. CABLE
길이 : 300,000 KM
아카시 대교의 각 cable은 290 strands로 구성되고
각 strand는 아연도금된 직경 5.23mm의 고장력 강선 127가닥으로 이루어졌다.
각 strands는 육각형의 형상으로 사전에 공장 제작되었으며
이는 [PS] 공법에서 이미 알려진 방법이다.
이 교량을 가설하면서 가장 큰 기술적 발전 중 하나는
강선의 긴장력에서 향상을 가져온 것이다.
이 교량의 가설전의 강선의 긴장력은 160 kgf/㎟ 정도 이었으나
AKB에서 개발된 새로운 강선의 긴장력은 180 kgf/㎟ 이다.
이러한 긴장력의 작은 향상이 교량의 각 side에
두 개의 cable이 아닌 하나의 cable이 가능하도록 하였으며,
자중을 줄이고 시공을 용이하게 하는 결과를 가져왔다.
이 교량에 쓰인 강선의 총 길이는 300,000 kilometer이며
이는 지구 둘레의 7.5배에 달하는 길이이다.
Cable Specifications
- Construction method PS (Prefabricated Strand) method
- Sag 1/10
- Maximum tensile strength per cable approx. 62,500 tons
- Maximum tensile strength per hanger rope approx. 560 tons
- Material high strength galvanized steel wire
- Tensile strength per wire 180 kg/㎟
- Cable diameter 1,122 mm(not inclusive of wrapping)
- Composition 5.23 mm dia * 127 wires/strand *290 strands/ cable * 2 cables
- Total number of wires 36,830/cable * 2 cables
- Strand length 4,071m - 4,074m
- Total wire length approx. 4.07 km * 127*290*2=300,000 km
- Weight of steel main cable 50,500 tons
- hanger ropes, saddle. etc. 7,200 tons
- total 57,700 tons
강선의 초기 설치를 위하여 pilot rope를 걸쳤으며
해상 교통의 방해를 없애기 위하여 헬리콥터를 이용하여 설치되었다.
사용된 pilot rope는 가볍고, 고장력의 poly-aramid 섬유질의
직경 10 mm 의 rope였으며 이는 각 span에서 성공적으로 설치되었다.
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3. MAIN TOWERS
높이 : 300m
아카시 대교의 주탑의 saddles은 100,00ton에 달하는
교량의 중량을 cables에서 기초로 전달한다.
이 주탑은 수평으로 30개의 층으로 구분되어있으며
각 층에 대하여 수직으로는 3개의 블록으로 나누어져 있고
그 중량은 160ton에 달한다.
300m의 주탑은, 도쿄타워와 그 높이를 견줄수 있는데
이들의 놀라운 높이는 바람의 영향을 고려해야 하는 문제를 야기시켰다.
따라서 이 바람의 영향을 견디기 위하여
주탑은 단면을 십자형으로 설계하였으며
[TMD]-(turned mass dampers)라고 불리는 안정장치(Stabilizers)를 설치하였다.
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Tower Specifications
- Tower Specifications Theoretical height of cable +297.3 m
- Tower Height 282.8 m
- Tower Width 46.5 m - 35.4 m
- Maximum Weight Supported approx. 50,000 tons/tower
- Material SM570
- Weight 23,000 tons/tower
안정장치 (Stabilizers)
각 주탑은 풍하중에 의한 여러가지 진동(deflective & torsional vibration)을
완화시키는 장치를 가지고 있는데 이 장치들은
각각의 중량이 약 10ton 정도이며 20개의 안정장치가
주탑의 17층, 18층, 21층에 분포되어있다.
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4. STIFFENING TRUSS
중량 : 90,000 TONS
아카시 대교의 상부 트러스를 건설하기 위해
약 90,000ton의 강재가 사용되었다.
이것은 이 교량의 엄청난 크기 때문인데,
이 보강 트러스(Stiffening Truss)는 현재 존재하는 어떤 교량보다 더 튼튼하게
풍하중을 지탱하게 해준다.
트러스의 거더를 제작하기 위해 고강도지만 상대적으로 가벼운
강재가 사용하였으므로 이는 보다 경제적인 것이다.
이 보강 트러스는 Plane Block Method로 가설 되었으며,
고공 크레인을 이용하여 주탑에서 6 panel blocks,
Anchorages에서 8 panel blocks로 가설이 시작되었다.
트러스의 각 부재들은 각각의 panel 형상으로
공장에서 가조립되어 현장으로 이동되었으며 현장에서 이들을
점차 지간의 중앙방향으로 조립하여졌다.
Wind-proof measures for stiffening girders
풍하중에 의한 보강 트러스의 비틀림 진동을 감소시키기 위하여
안정판이 상판 중앙부에 설치되었다.
이 안정판은 풍하중에 의한 비틀림 진동을 감소시키도록 유도하며
이로써 교량이 상,하측으로 진동할 때 균형을 확보하게 해준다.
이 안정판의 효과는 대규모 풍동시험에서 입증되었다.
Stiffening Girder Specifications
- Flexibility vertical displacement(upward) approx. 8 m
- vertical displacement(downward) approx. 5 m
- horizontally approx. 27 m
- Amount of expansion and contraction approx. +/- 145 cm
- Wind Resistance design wind speed 60 m/s
- flutter velocity 78 m/s
- Materials SS400 - HT780
- Weight of steel main structure 74,400 tons
- maintenance road etc. 14,900 tons
- total 89,300 tons
5. Road Specification
- Road Specifications (Akashi Kaikyo Bridge)
- Road Name National Highway #28
- Classification 1st grade, 2nd class
- Number of Lanes 6
- Design Speed 100 km/h
Physical Conditions, Design Specifications
- Physical Conditions
- Conditions width of strait approx. 4 km
- deepest construction site approx. 110 m
- maximum current speed approx. 9 knots(4.5m/s)
- design wind speed 46 m/s
- Design
- Specifications
(outline) type of bridge suspension bridge
- format 3 span, 2 hinged stiffening truss system
- length 3,911m
- section lengths 960 m + 1,991 m + 960 m
- design wind speeds: stiffening girder 60 m/s
- tower 67 m/s
- aseismic design standard: Aseismic Design Standard for Akashi Kaikyo Bridge
- height of road surface at center span approx. 97m
- clearance N.H.H.W.L 65m
- Quantity of
- Steel in
- Superstructure towers 46,200 tons
- cables 57,700 tons
- stiffening trusses 89,300 tons
- total 193,200 tons
6. Water Depth
수심 : 60 m
주탑의 기초는 120,000ton에 달하는 교량의 중량을
주탑으로부터 지지지반으로 전달한다.
지지지반은 수심 60m이고 Grab Bucket Dredger을 이용하여 굴착되었다.
Remote Operated Vehicle System과 같은
여러 가지 고도의 장비를 이용하여 교량을 직선으로 가설함에 따라
발생하는 깊은 수심이나 좁은 해협의 강한 유속 및
굴착시 발생하는 Grab Bucket의 진동으로 인한 파동 등의
어려운 조건들을 극복하였다.
결과적으로 캐이슨(caisson)의 설치를 위해 요구되는
굴착면의 수직방향 변화오차를 +/-10cm 이내로 굴착을 완료하였다.
캐이슨은 "setting down method"에 의해 설치하기 위하여
미리 공장에서 제작되었으며 이를 선박에 의해 밧줄로 예인한 다음,
설치위치에서 물을 채워 가라앉히고
콘크리트를 채우는 형식으로 설치되었다.
이 캐이슨은 원형의 형상으로 제작하여 방향성의 문제가 없으며
이로써 좁은 해협의 강한 유속에서 보다 안정적이며
조정하기 용이하게 하였다.
또한 캐이슨 기초를 위하여 "underwater nondisintegration concrete"라는
새로운 수중 콘크리트를 개발하였다.
Main Tower Foundation Specifications
2P (3P)
- Construction method Installed caisson
- Support Ground Akashi stratum(Kobe stratum)
- Caisson Dimensions 80m dia. * 70m(78m dia. * 67m)
- Quantity of materials Steel 15,800(15,200) tons
- Concrete 355,000(322,000) ㎥
7. HISTORY
- 1955 4 JNR commenced study of 'Honshi Awaji line' (A route).
- 1959 4 Ministry of Construction commenced highway study.
- 1969 5 New Comprehensive National Development Plan approved. (Three routes authorized)
- 1970 7 Honshu-Shikoku Bridge Authority founded.
- 1973 10 Ministry of Construction and Transportation approved construction plans for three routes.
- 1975 8 Gov't. decided to construct one route (Seto Ohashi Bridge) and bridges useful for regional development.
- 1985 12 Gov't. decided to construct Akashi Kaikyo Bridge.
- 1986 4 Ground-breaking ceremony of Akashi Kaikyo Bridge.
- 1986 7 Geological survey of construction site commenced.
- 1987 4 Construction survey for tower foundation (experimental excavation, etc.) commenced.
- 1988 5 On-site construction commenced.
- 1989 3 2P steel caisson installed.
- 1989 6 3P steel caisson installed.
- 1990 1 4A foundation work commenced.
- 1990 3 1A foundation work commenced.
- 1992 4 Erection work for 2P tower commenced.
- 1992 6 Erection work for 3P tower commenced.
- 1992 9 1A foundation work completed.
- 1992 12 4A foundation work completed.
- 1993 1 Erection work for 2P tower completed.
- 1993 4 Erection work for 3P tower completed.
- 1993 11 Pilot ropes crossed over each span by helicopter.
- 1994 6 Erection work for strands commenced.
- 1994 11 Erection work for strands finished.
- 1995 6 Erection work for stiffening girders commenced.
- 1996 9 All stiffening girders linked.
- 1997 10 Pavement of deck commenced.
- 1998 4 Opened to traffic.
8. 각종사진 및 도면모음
☞ 동영상 보기 (Real Player 지원)
Akashi-Kaikyo Bridge 자료의 대부분을 제공해 주신 하성문님께 감사드립니다.
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