Hängebrücken gibt es überall auf der Welt, von der Clifton Suspension Bridge in Bristol, Großbritannien, bis zur Golden Gate Bridge in San Francisco, Kalifornien. Aber nur eine kann die längste sein und diese Ehre gebührt der Akashi-Kaikyō-Brücke in Japan, die die Stadt Kobe auf der japanischen Hauptinsel Honshu mit der Insel Awaji verbindet. Die Brücke wurde gebaut, um den gefährlichen Wasserweg zu vermeiden, der von Fähren befahren wurde und bei schlechtem Wetter Schauplatz tragischer Untergänge war.
Die Akashi-Kaikyō-Brücke hat eine Mittelspannweite von 1991 Metern (im Gegensatz dazu liegt die Mittelspannweite der Clifton Suspension Bridge bei 214 Metern, und die der Golden Gate Bridge bei 1280 Metern). Ursprünglich sollte die Mittelspannweite bei 1990 Metern liegen, aber 1995, nachdem die Hauptpylone standen, doch noch vor dem Bau der Brücke selbst, kam es im Bereich Kobe zu einem großen Erdbeben, das die Pylone um einen zusätzlichen Meter verschob. Insgesamt ist die Brücke 3911 Meter lang.
Um Schwankungen (insbesondere bei Erdbeben) zu vermeiden, wurden in den Türmen Massestabilisatoren eingebaut, um die Bewegungen abzuschwächen (mehr zur Abschwächung durch Pendel erfahren Sie in Kapitel 34).
Die Vermeidung von Korrosion ist aufgrund der salzigen Luft ein wichtiger Aspekt. Das Hauptseil besteht aus mehreren miteinander verkordelten Seilen. Zur Vermeidung von Feuchtigkeit wird trockene Luft wird in die Leerräume gepumpt. Die Lackierung der Stahlstruktur ist ebenfalls wichtig, und wird durch einen Roboter erledigt, der 500 Quadratmeter pro Tag lackieren kann. Die unter Wasser liegenden Teile der Brücke werden mit Hilfe von Opferanoden vor Korrosion geschützt (siehe die Galvanische Korrosion und kathodischer Korrosionsschutz-Abbildung 82.1).
Wie andere moderne Brücken (siehe z. B. Kapitel 14), besitzt auch die Akashi-Kaikyō-Brücke umfassende Überwachungssysteme mit mehreren Windmessern, die die Windgeschwindigkeiten oben auf den Pylonen und auf der Fahrbahndecke messen. Die genaue Position der Brücke wird per GPS überwacht. Bewegungsmesser dienen zur Kontrolle der Bewegung der Pylone und der Anker.
Besucher können natürlich, gegen eine Maut, über die Brücke fahren. Wenn Sie aber wirklich ein Gefühl für die Größe und die Konstruktion entwickeln möchten, dann besuchen Sie am besten das Brückbaumuseum auf der Kobe-Seite der Brücke. Es gibt dort einen kleinen Park, von dem aus man die Brücke betrachten kann. Über einen Tunnel, der unter der Brücke quer über das Wasser führt, gelangen Besucher in einen gläsernen Aussichtsraum.
Auch bei Nacht ist die Brücke sehenswert. Sie leuchtet dann in ständig wechselnden Farben.
Das Brückebau-Museum liegt auf der Kobe-Seite der Brücke, ein Stück von der JR-Haltestelle Maiko entfernt. Es gibt einige Informationen auf Englisch, aber vielleicht sollten Sie sich doch einen Dolmetscher organisieren, wenn Sie alles verstehen möchten. Das nationale japanische Fremdenverkehrsbüro hält Informationen zum Besuch der Brücke unter http://www.jnto.go.jp/eng/location/sit/hyogo/2821.html bereit.
Die Form von Hängebrücken
Bevor die Fahrbahn einer Hängebrücke angebracht wird, werden die Hauptseile über die Pylonen gezogen und bilden durch ihr eigenes Gewicht eine Seilkurve (siehe Katenoide). Doch sobald die Fahrbahn angebracht ist, ändert sich die Form zu einer Parabel. Mittels einiger Vereinfachungen und ein wenig Mathematik werden Sie den Grund hierfür schnell verstehen.
Betrachten wir zuerst den Punkt, an dem die Kurve des Hängebrückenseils am niedrigsten ist. Wir nutzen diesen Punkt als Ursprung einer Menge von (x, y)-Koordinaten (Abbildung 27.1). (0, 0) ist hier der niedrigste Punkt, die X-Achse verläuft parallel zur Fahrbahn und die Y-Achse verläuft vertikal.
Um die Sache zu vereinfachen, stellen wir uns vor, dass das Seil nichts wiegt (tatsächlich ist das Seil wesentlich leichter als die Fahrbahn, d.h., die Fahrbahn ist der Faktor, der die Form des Seils am meisten beeinflusst). Stellen Sie sich außerdem vor, dass die Fahrbahn völlig gleichförmig ist und ihr Gewicht gleichmäßig auf das Seil wirkt (was nicht ganz stimmt, weil nur eine beschränkte Anzahl vertikaler Stangen das Hauptseil mit der Fahrbahn verbindet).
Nehmen wir nun einen Punkt P, der irgendwo am Seil rechts entlang der X-Achse um X vom Ursprung entfernt ist, und betrachten den Teil des Seils vom Ursprung bis zu P. Um die Form des Seils zu bestimmen, müssen Sie den Winkel dieses Teils des Seils kennen (von dem wir annehmen, dass dieser Teil kurz genug ist, um als Gerade durchzugehen).
Drei Kräfte wirken auf diesen Teil des Seils (Abbildung 27.2). Am Ursprung wirkt eine rein horizontale Kraft, die von der Spannung des Seils herrührt. Wir nennen diese Kraft T. Das Gewicht W des Abschnitts zieht das Seil gleichförmig herunter. Schließlich wirkt noch eine Spannung an P auf das Seil, die wir F nennen wollen.
Da sich das Seil nicht bewegt, müssen diese drei Kräfte ausgeglichen sein, d.h. F muss W/T entsprechen. T ist eine konstante Kraft (d.h. es spielt keine Rollen, welchen Punkt wir für P wählen) und W hängt vom Gewicht der Fahrbahn ab. Da wir davon ausgegangen sind, dass die Fahrbahn eine gleichmäßige Form hat, können wir für sie eine lineare Dichte D annehmen, und erhalten ein Gewicht Dx für den Abschnitt zwischen Ursprung und P. Die Kraft F ist also Dx/T.
Nun stellen Sie sich vor, dass die Kurve des Seils durch eine unbekannte Funktion f definiert ist, die y = f(x) als Seil-Gleichung verwendet. An der Stelle x liegt das Seil auf der Höhe y (siehe Abbildung 27.1). Die Neigung des Seils an x ist das abgeleitete dy/dx, also df(x)/dy. Da wir die Neigung durch die Kräfte kennen, die am Seil an x wirken, kennen wir auch den Wert für dy/dx: er lautet Dx/T (Gleichung 27.1).
Nun ist es nur eine Frage der Integration beider Seiten dieser Gleichung, um f(x) (mit einer unbekannten Konstante c) herleiten zu können. Obwohl die aktuelle Spannung T auf das Seil unbekannt ist, kann man leicht erkennen, dass die Form eine Parabel ist (Gleichung 27.2).
