هياكل الجسر المعلق. هياكل وأنواع الجسور

تعتبر الجسور سمة أساسية لكل نهر تقريبًا ، فهي تساعد في التغلب على العقبات ، فبفضلها تصبح المسافات أقصر ، كما أن الانتقال من النقطة "أ" إلى النقطة "ب" يكون أكثر راحة وأسرع. مع ظهور مواد وتقنيات جديدة ، أصبحت الهياكل المعقدة للمعابر حقيقة واقعة.

ما هو الجسر

الجسور هي استمرار لطريق فوق عائق. غالبًا ما يتم وضعها من خلال حاجز مائي ، ولكن يمكنها أيضًا توصيل حواف الوادي أو القناة. فيما يتعلق بالتنمية البنية الأساسية للمواصلاتفي المدن الكبرى ، يتم بناء الجسور للحركة على الطرق ، وتشكل تقاطعات كبيرة. التفاصيل الرئيسية لتصميمها هي الامتدادات والدعم.

تصنيف هيكل الجسر

يمكن تصنيف أنواع الجسور وفق عدة معايير:

• حسب الغرض الرئيسي من الاستخدام ؛
• قرار بناء
• مواد بناء؛
• حسب الطول
• حسب فترة العملية ؛
• حسب مبدأ التشغيل.

منذ أن ألقى رجل شجرة من جانب واحد من النهر للوصول إلى الجانب الآخر ، فقد مر وقت طويل وبذل الكثير من الجهد في بناء الهياكل الهندسية. نتيجة لذلك ، ظهر هناك أنواع مختلفةهياكل الجسور. دعونا نفكر فيها بمزيد من التفصيل.

الحزم

المواد المستخدمة في بنائها هي الفولاذ وسبائكه وخرسانة مسلحة ، وكانت المادة الأولى من الخشب. العناصر الرئيسية للهياكل الحاملة من هذا النوع هي الحزم ، الجمالون ، التي تنقل الحمل إلى دعائم أساس الجسر.

تشكل الحزم والدعامات جزءًا من هيكل منفصل يسمى "الامتداد". الامتدادات مقسمة ، ناتئة ومستمرة ، اعتمادًا على مخطط الاتصال بالدعامات. الأول منهم لديه دعمان من كل حافة ، يمكن أن يكون للدعم المستمر كمية كبيرةيدعم ، حسب الحاجة ، وعند الجسر الكابولي ، تمتد الامتدادات إلى ما وراء نقاط الربط ، حيث يتم توصيلها بالمسافات اللاحقة.

يتقوس

لتصنيعها ، يتم استخدام الفولاذ أو الحديد الزهر أو صب الخرسانة المسلحة أو كتل. كانت المواد الأولى لبناء هذا النوع من الجسور عبارة عن أحجار أو أحجار مرصوفة بالحصى أو كتل متجانسة مكونة منها.

أساس التصميم هو القوس (القبو). ربط عدة أقواس بواسطة طريق أو مسار سكة حديد هو جسر مقوس. يمكن أن يكون لطريق الطريق موقعان: فوق الهيكل أو تحته.

أحد الأصناف هو الهجين - جسر ناتئ مقوس ، حيث يتم توصيل نصفين من الأقواس في الأعلى ويشبهان الحرف "T". يمكن أن يتكون الهيكل المقوس من فترة واحدة ، ثم يقع الحمل الرئيسي على الدعامات القصوى. إذا كان الجسر يتكون من عدة هياكل متصلة ، فسيتم توزيع الحمل على جميع الدعامات المتوسطة والمتطرفة.

الجسور المعلقة

المواد الرئيسية للبناء في هذه الحالة هي الفولاذ والخرسانة المسلحة. تقام الهياكل في الأماكن التي يستحيل فيها تركيب دعامات وسيطة. العنصر الداعم هو أبراج متصلة بواسطة كبلات. للحفاظ على الجسر في حالة مستقرة ، يتم تثبيت الأبراج على ضفاف متقابلة ، ويتم سحب وصلة كبل بينها على الأرض ، حيث يتم تثبيتها بإحكام. يتم توصيل الكابلات الرأسية بالكابلات الأفقية الممتدة ، وكذلك ربط السلاسل التي ستدعم سطح الجسر. يتم تحديد صلابة القماش بواسطة الحزم والدعامات.

جسور مثبتة بالكابلات

مواد البناء - الفولاذ والخرسانة المسلحة. كما هو الحال مع النظراء المعلقين ، فإن تصميمهم يتضمن أبراجًا وكابلات. الفرق هو أن اتصال الكبل هو الوحيد الذي يربط هيكل الجسر بأكمله ، أي أن الكابلات ليست متصلة بحوامل ممتدة أفقيًا ، ولكن مباشرة بالدعامات النهائية ، مما يجعل الهيكل أكثر صلابة.

طوافات

لا تحتوي المعابر "العائمة" على إطار صلب واتصال بالشاطئ. يتم تجميع تصميمها من أقسام منفصلة مع وصلة متحركة. أحد أشكال هذا النوع من الجسور هو المعابر العائمة. غالبًا ما تكون هياكل مؤقتة يتم استخدامها حتى يتم إنشاء الجليد على حواجز المياه. هم خطرين خلال اضطراب شديدعلى الماء ، وتعقيد الملاحة ، والحركة عليها لها قيود على الشاحنات متعددة الأطنان.

جسور معدنية

تتضمن معظم الجسور الحديثة استخدام المعدن في الأجزاء الحاملة للهياكل. لفترة طويلة ، كان الجسر المعدني يعتبر أكثر أنواع الهياكل ديمومة. اليوم ، تعد هذه المادة عنصرًا مهمًا ، ولكنها ليست المكون الوحيد لوصلات الجسر.

أنواع الجسور المعدنية:

• الهياكل المقوسة.
• الجسور ذات الامتدادات.
• معلقة بالكابلات.
• ممرات علوية مع دعامات من الخرسانة المسلحة ، حيث يتم تجميع الفواصل من وصلات معدنية.

تتميز الهياكل المعدنية بكونها سهلة التجميع ، ولهذا السبب يتم بناء جميع أنواع جسور السكك الحديدية تقريبًا من هذه المادة. الأجزاء المعدنية مصنوعة الطريقة الصناعيةفي المصنع ، بينما يمكن تعديل الحجم. اعتمادًا على سعة تحميل الآليات التي سيتم تنفيذ التثبيت بها ، يتم تشكيل فراغات المصنع الخاصة بالاتصال المتكامل المستقبلي.

من الممكن لحام الهيكل من الأجزاء مباشرة في مكان التثبيت النهائي. وإذا كان من الضروري في وقت سابق إجراء توصيل العديد من الأجزاء من مسافة واحدة ، فقد تنقل الرافعة الآن بقدرة رفع تصل إلى 3600 طن وترفع نطاقًا معدنيًا بالكامل على الدعامات.

مزايا الهياكل المعدنية

نادرًا ما يستخدم الحديد كمواد بناء للجسور نظرًا لمقاومته الضعيفة للتآكل. أصبح الفولاذ عالي القوة ومركباته مادة مطلوبة. محبوبتها أداءيمكن تقييمها في مشاريع مثل الجسور المثبتة بالكابلات ذات الامتدادات الضخمة. مثال على ذلك جسر موسكو عبر نهر دنيبر في كييف أو جسر Obukhovsky في سانت بطرسبرغ.

أساطير بطرسبورغ

يتم تقديم بطرسبورغ بكثرة أنواع مختلفةالجسور ، وهناك أيضًا القديمة التي أصبحت رموزًا لعصر مضى ، لكن الغرض منها لم يتغير ، رغم أنها اكتسبت حجابًا من القصص والرومانسية. لذلك ، يجذب جسر Kiss عبر السائحين باسمه ، لكنه جاء من اسم التاجر بوتسيلويف ، الذي يقع بيت الشرب الخاص به "Kiss" بجوار المعبر ، ولا علاقة للاسم بالنبضات الرومانسية.

نمت الأساطير المثيرة للاهتمام فوق جسر Liteiny ، ونشأت المؤامرة الدرامية على الفور عندما تم وضعها. يُعتقد أن أحد حجارة الأساس للدعامات كان حجر الذبيحة أتكان. وهو الآن يجعل المارة يشعرون بالحزن ويثير حالات انتحار. لتهدئة الصخرة "الدموية" ، قام بعض سكان البلدة بإلقاء العملات المعدنية من الجسر في نهر نيفا وسكب النبيذ الأحمر. أيضًا ، يجادل الكثيرون بأن شبح لينين يمكن العثور عليه في Liteiny.

أطول خمسة جسور في روسيا

حتى يتم بناء الجسر مضيق كيرتش، تبدو المعابر الخمسة الكبيرة كما يلي:

• في فلاديفوستوك. يبلغ طول الهيكل 3100 م ، وتم الافتتاح في عام 2012. ولأول مرة تم التفكير في ضرورته في عام 1939 ، ولكن تم تنفيذه في المرحلة الحالية.
• جسر في خاباروفسك. يبلغ طوله 3891 م ويتكون من مستويين. الجزء السفلي مفتوح لحركة السكك الحديدية ، والجزء العلوي مفتوح لحركة مرور السيارات. صورته تزين الورقة النقدية الخمسة آلاف.
• جسر على نهر يوريبي. تقع خارج الدائرة القطبية الشمالية في Yamalo-Nenets منطقة الحكم الذاتي. طول الهيكل 2893 م.
• يبلغ طول الجسر عبر خليج أمور 5331 م ، وقد تم افتتاحه في عام 2012. ومن المثير للاهتمام نظام الإضاءة الخاص به ، والذي يساعد على توفير ما يصل إلى 50٪ من الكهرباء.
• عبر نهر الفولغا في أوليانوفسك. يبلغ طوله 5825 م ، واستمر البناء لمدة 23 عامًا.

جسر يكون فيه الهيكل الداعم الرئيسي عنصرًا مرنًا - كبل (كبل سلكي ، حبال فولاذية ، سلسلة مفصلية) ، والطريق معلق منه. غالبًا ما تكون الجسور المعلقة ذات ثلاثة امتدادات.

من أجل تقليل تشوه الطريق أثناء حركة الحمل ، يتم استخدام الدعامات أو عوارض التقوية في الجسور المعلقة ، والتي يزداد دورها مع انخفاض الامتداد ، لأنه مع وجود مسافات كبيرة ، فإن الحمل الثابت (الوزن الساكن) من الكبل والمعلقات والطريق) كبيرة جدًا ، مقارنة بالحمل المتحرك ، بحيث يكون لحركات الأخير تأثير ضئيل على شكل الكابل. يتم تضمين أطراف الكبل على البنوك في مصفوفات التثبيت ، وأحيانًا تكون متكاملة مع الدعامات. في وجود الشواطئ الصخرية ، يمكن وضع المراسي مباشرة في الصخر. في بعض الأحيان يتم توصيل الكابلات في النهايات بحزمة صلبة ، وتشكيل ما يسمى. معلقة البنية الفوقية مع قوة الدفع المتصورة. الكابلات الجسور المعلقةتمر عبر الجسور المعدنية المبنية على دعامات الجسر. أو الأبراج الخرسانية المسلحة (أبراج) ، التي يعتمد ارتفاعها على النسبة المقبولة لانخفاض الكابل إلى الامتداد (عادةً 1: 8-1: 10). مع زيادة هذه النسبة ، تقل القوة في الكبل وتزداد صلابة الامتداد ، لكن ارتفاع الأبراج ، وبالتالي التكلفة ، يزدادان.

بناء الجسور المعلقةعلى الطرق السريعة مناسب اقتصاديًا لمسافات تزيد عن 300 متر. في عام 1960 ، بدأ بناء خطوط عالية السرعة عبر Narrows في نيويورك ، بمتوسط ​​امتداد يبلغ 1300 متر.وتتزايد أيضًا الخطوط عالية السرعة في أوروبا. في عام 1960 ، تم إنشاء جسرين معلقين بامتدادات مركزية تقريبًا. 1000 م مع درجات الصلب الحالية ، أقصى مدى ممكن عمليًا يبلغ تقريبًا. يساوي 3000 متر.ومع ذلك ، مع زيادة امتدادات الجسر المعلق ، تقل نسبة عرض الجسر وارتفاع شعاع التقوية إلى طول الامتداد ، مما يؤدي إلى تدهور الديناميكية الهوائية. خصائص الجسر - القدرة على مقاومة حركة الرياح. العديد منها معروف. حالات إتلاف المخرم النباتي في القرن التاسع عشر ؛ في عام 1940 ، مع الرياح ، التي كانت سرعتها V فقط ، من السرعة المحسوبة ، انهار جسر تاكوما المبني حديثًا (الولايات المتحدة الأمريكية) من الاهتزازات.

يبلغ عرض هذا الجسر ، الذي يبلغ متوسط ​​امتداده 854 مترًا ، 11.9 مترًا فقط ، ويبلغ ارتفاع شعاع التقوية 2.44 مترًا. البلدان ، وعلى وجه الخصوص ، في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية ، أجريت دراسات تحليلية وتجريبية واسعة النطاق ، ودراسات الديناميكا الهوائية. استقرار V. m. ، ونتيجة لذلك تم تعزيز بعض الجسور القائمة ، وزادت صلابة الجسور المشيدة حديثًا بشكل كبير.

يرجع ذلك إلى حقيقة أن الجسور المعلقة عادة ما يتم بناؤها عبر أنهار كبيرةأو المضائق البحرية ، بعمق كبير جدًا من المياه ، ووجود المد والجزر ، ورياح العاصفة ، والملاحة المكثفة ، التي تتطلب ارتفاعًا يصل إلى 65 مترًا ، وبناء مثل هذه الجسور (خاصة الدعامات) أمر صعب.

تركيب الجسور المعلقةيبدأ بأبراج. عادة ما يتم تجميع الأبراج الفولاذية ، التي يصل ارتفاعها إلى 210 أمتار ووزنها 20 ألف طن ، بواسطة رافعة زاحفة تتسلق الصرح عند تشييده. تعتمد طريقة تركيب الكابلات على تصميمها. هناك نوعان من بناء الكابلات. يتكون الكابل من النوع الأول من حبال فولاذية مسبقة الصنع. كل حبل مع التلفريكتمتد من مرساة أحد البنوك عبر كلا البرجين إلى مرساة الضفة الأخرى ، حيث يتم تثبيتها. بعد تعليق جميع الحبال ، يتم دمجها مع المشابك في كابل. النوع الثاني من الكابلات ، المستخدم في الجسور المعلقة الأمريكية الكبيرة ، يتم لفه في الموقع من الأسلاك الفولاذية المسحوبة على البارد ، السماكة نعم. 5 مم بقوة شد تصل إلى 200 كجم / مم 2. حلقات من هذا الأسلاك باستخدام عربة قطارامتدت بالتناوب من بنك إلى آخر ودمجت في خيوط لتشكيل كبل ، إلى ry بمساعدة خاصة. آلة ملفوفة بسلك رفيع. تم تشكيل كل من كابلي الجسر المعلق عبر مضيق البوابة الذهبية بقطر 914 ملم من 61 خيطًا من 452 سلكًا لكل منهما ووزنه 9500 طن. متوسط ​​السرعةوبلغت قيمة غزل الكابلات 768 طنًا شهريًا. بعد تركيب الكابلات ، يتم تعليق المعلقات وعوارض التقوية والطريق منها. الجسور المعلقة جسور مثبتة بالكابلات يضمن نظام الجمالون إلى rykh تشغيل جميع العناصر المتوترة ، بالإضافة إلى الجسور المثبتة على شعاع

أشعل.: perederiy جي. ص., نحن سوف الجسور, ر. 1-3, 6 إد., م. ، 1944-1951 ؛ شتاينمان د.في. ، أطروحة عملية عن الجسور المعلقة ، N.Y.-L. ، 1929.

بناء الجسور ذات الكابلات

في السنوات الأخيرة ، تم بناء العديد من الجسور المعدنية المثبتة بالكابلات في روسيا: عبر النهر. نيفا في سانت بطرسبرغ وفقًا لمشروع Giprostroymost بطول 382 مترًا عبر النهر. Ob في سورجوت ، مع مخطط أحادي الصرح بطول 408 م ، في موسكو في منطقة سيريبرياني بور

نوع القوس الأصلي الصرح. اكتمل بناء الجسر عبر مضيق البوسفور فوستوشني. فلاديفوستوك 1104 م.

تم بناء جسور معلقة بالكابلات في فرنسا ودول أخرى في أوروبا الغربية ، وكذلك في جنوب شرق آسيا (الصين وفيتنام وماليزيا).

تم تطوير الجسور المثبتة بالكابلات وتنفيذها منذ حوالي 50 عامًا في ألمانيا. وفقًا لعملهم الساكن ، هم عبارة عن عوارض مستمرة معززة بالشباب. تعتبر الأنظمة المثبتة بالكابلات أكثر استقرارًا من الناحية الديناميكية الهوائية من الأنظمة المعلقة. تحدث التشوهات العامة لهيكل تمديد الكابلات بمشاركة التشوهات الطولية للكابلات ، بينما تحدث التشوهات في الجسور المعلقة بسبب تغيير شكل الكابل. وبالتالي ، عندما تهتز الجسور المعلقة ، يكون تبديد طاقة الاهتزاز أقل بكثير من الجسور المثبتة بالكابلات ، ويكون ثباتها الديناميكي الهوائي أقل بكثير. بالإضافة إلى ذلك ، فإن الرجال من مجموعة من الحبال الفردية أكثر تقدمًا من الناحية التكنولوجية من كابلات الجسور المعلقة.

بالنسبة للمزارع المثبتة بالكابلات ، تنطبق:

الحبال الملتوية المصنوعة من الأسلاك المجلفنة.

حبال سلكية متوازية (لها معدلات تشوه ثابتة) ؛

الرجال صممه Freycinet من سبعة أسلاك الكابلات

يمكن استخدام الحبال الملتوية لمسافات صغيرة من الجسور المثبتة بالكابلات بطول 100 ... 400 متر بسبب معامل التشوه المنخفض (حتى

1.2 × 106 كجم / سم 2).

تم استخدام الرجال من الأسلاك المتوازية في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية ، ولا سيما في بناء جسر عبر النهر. دنيبر في كييف. ميزة هذه الكابلات هي معامل تشوه عالي ومستقر.

وجد رجال من حبال نظام Freissinet الاستخدام الأساسي في العديد من دول العالم (الشكل 9.2) ، تم بناء مئات الجسور باستخدام هذه التقنية. يتكون هيكل الكبل (الشكل 9.2 ، ب) من "الاتجاهات الأحادية" (الشكل 9.2 ، ج) ، والتي تتضمن حبلًا من سبعة أسلاك مصنوع من سلك مجلفن مع غلاف واقي مزدوج مضاد للتآكل. يتم تسليم "Monostrends" من المصنع إلى موقع البناء بشكل كامل. يوجد في نهايات الكابلات هيكل دعم مرساة يتم فيه تثبيت الحبال باستخدام مراسي مخروطية. يتم وضع المقاطع الطرفية للحبال في صندوق واقي مملوء بمركب مضاد للتآكل (الشكل 9.2 ، أ).

تقدر مدة خدمة الأكفان بـ 100 عام ، ومع ذلك ، وفقًا للبناة ، يمكن أن تستمر الأكفان حتى 500 عام.

يمكن أن تكون عوارض التقوية للجسور المدعومة بالكابلات وفقًا للمادة من الفولاذ والخرسانة المسلحة والخرسانة المسلحة (الشكل 9.3).

تتمتع عوارض التقوية الفولاذية (الشكل 5.3 ، أ ، ب) بمزايا الوزن بالنسبة للفواصل الكبيرة. ومع ذلك ، مع الشكل الأيروديناميكي السيئ الانسيابي ، يمكن أن ينشأ عدم الاستقرار الهوائي تحت تأثير الرياح. لذلك ، بالنسبة للمسافات الكبيرة ، يجب إعطاء عوارض التقوية الفولاذية شكلًا مبسطًا جيدًا (انظر الشكل 9.3 ، ب). لديهم مسار تحمل الضوء من ألواح تقويم العظام الملحومة (متباينة الخواص). صفيحة علوية (تغطية) بسمك لا يقل عن 12 ... 14 مم ، أضلاع طولية من أبسط نوع مسطح ، ملحومة بخطوة عبر امتداد 300 ... 400 مم. تمتد الأضلاع الطولية من 2 إلى 5 أمتار وتتمثل الميزة الرئيسية للأضلاع الطولية المسطحة في بساطة فواصل التصنيع والتجميع. تعمل الأضلاع المغلقة بشكل أفضل في الضغط ، لكن تصنيعها وتركيبها أصعب بكثير ، وأثناء التشغيل لا يمكن دهنها من الداخل.

الأضلاع المستعرضة ، التي تعمل كدعامات للأضلاع الطولية ، كقاعدة عامة ، لها قسم I ، حيث يكون الوتر العلوي هو غطاء اللوح العظمي.

يمكن أن تحتوي اللوحات التي توفرها المصانع على تقسيم طولي وعرضي ، وهو الأفضل من حيث حجم التوصيلات الميدانية.

يتم تثبيت لوح الأرضيات على اللحام التناكبي. تتيح الأطوال الكبيرة للدرزات وموضعها السفلي إمكانية استخدام اللحام القوسي المغمور الأوتوماتيكي على نطاق واسع. بالنسبة لسماكة الألواح التي يبلغ سمكها 12 مم أو أكثر ، يتم استخدام قطع الصفيحة على شكل حرف V.

يتم تنفيذ المرحلة الأولى من اللحام يدويًا في بعض الأحيان على بطانة صهر نحاسي ، مما يجعل من الممكن إجراء عمليات اختراق لاحقة تلقائيًا.

للانضمام إلى الأضلاع ، بسبب طولها المنخفض ، من المستحيل استخدام اللحام الأوتوماتيكي ، لذلك ، يتم استخدام وصلات على البراغي عالية القوة. مع الأضلاع المغلقة ، يكون استخدام الوصلات المثبتة بمسامير مستحيلة ويتم لحام الوصلات الميدانية باستخدام اللحام اليدوي ، وهو غير قابل للكشف عن الخلل.

المخططات الرئيسية لتجميع الهياكل الفوقية المثبتة بالكابلات مع عوارض تقوية من الصلب:

مخطط 1. التجميع المركب مع الحد الأدنى من عدد الدعامات المؤقتة (الشكل 9.4 ، د).

مخطط 2. انزلاق طولي لحزم التقوية بضربة أمامية وجمالون (الشكل 9.4 ، أ ، ج).

مخطط 3. التجميع على دعامات مؤقتة (انظر الشكل 9.4 ، د).

مع عوارض التقوية الخرسانية المسلحة في الجسور المدعومة بالكابلات ، يتناقص المكون الديناميكي الناتج عن حركة الرياح و

الحمل المرئي. تُستخدم عوارض التقوية سابقة الإجهاد لفترات تصل إلى 400 ... 500 متر في العديد من البلدان ، على سبيل المثال ، في فيتنام. مع الامتدادات الكبيرة ، يصبح استخدام الخرسانة المسلحة في تقوية الحزم غير عملي.

في أغلب الأحيان ، يتم إنشاء شعاع التقوية الخرساني المسلح للجسور المثبتة بالكابلات بطريقة الخرسانة المعلقة (الشكل 9.4 ، ب).

9.3 تركيب الجسور المعلقة

بدأ البناء المكثف للجسور المعلقة في عام 1860 في الولايات المتحدة الأمريكية ، حيث بدأ استخدام الأسلاك عالية القوة للكابلات ، واخترع المهندس الشهير D. Roebling طريقة غزل الكابلات (طريقة الغزل الجوي).

في العقود الأخيرة ، تم تحقيق نجاح كبير في مجال إنشاء الجسور المعلقة في بناء الجسور العالمية. على وجه الخصوص ، تم بناء جسر أكاشي في اليابان (Akashi-KaikyoBridge) الذي يربط بين جزيرتي Honshu و Shikoku. الامتداد الرئيسي للجسر هو 1991 م ويبلغ الطول الإجمالي للجسر 3911 م وفي الصين تم بناء جسر معلق عبر النهر. نهر اليانغتسي بطول 1500 م وكذلك عبر المضيق في هونغ كونغ.

في روسيا ، تم بناء الجسور المعلقة بشكل ضئيل بشكل غير معقول. تم تشييد الجسور الموجودة بالفعل إما لأسباب معمارية أو لحركة مرور المشاة (جسر القرم في موسكو ، صممه البروفيسور كيه كيه ياكوبسون ، جسر المشاة عبر نهر ديسنا في بريانسك ، صممه جي إم يانوفسكي ، إلخ).

عيب الجسور المعلقة هو مرونتها الكبيرة وعدم استقرارها الديناميكي الهوائي. منذ كارثة جسر تاكوما في عام 1940 ، تم إجراء أبحاث مهمة في الولايات المتحدة على نماذج في أنفاق الرياح ، ونتيجة لذلك تم تطوير أشكال هندسية عقلانية مستقرة من الناحية الديناميكية الهوائية. المقاطع العرضيةتقوية الحزم ، تزداد صلابة هياكل الامتداد (الشكل 9.5).

يمكن أن تكون مخططات الجسور المعلقة على طول الواجهات:

1) فترة واحدة مع شدادات مستقيمة مدمجة في دعامات مرساة أو في الصخور ؛

2) ثلاثة امتدادات مع مسافات قصوى معلقة من الكابل ؛

3) متعدد الامتدادات.

تم بناء الجسور المعلقة ، نظرًا لصلابتها المنخفضة ، بشكل أساسي للسيارات أو لأحمال المشاة فقط. إذا كان من الممكن أن تحتوي الجسور المثبتة بالكابلات على عوارض خرسانية مقواة ، فإن الجسور المعلقة يتم بناؤها فقط باستخدام عوارض صلبة من الصلب.

أرز. 9.4 مخططات تركيب أنظمة الكابلات: أ - طريقة الانزلاق الطولي

يمكن أن تحتوي عوارض التقوية على مقطع عرضي:

1) من عارضتين رئيسيتين ، على طولهما يتم ترتيب لوح تقويمي لفترات تصل إلى 100 متر ؛

2) من دعامتين رئيسيتين مع صفيحة علوية لتقويم العظام مع روابط طولية علوية وسفلية قوية ، روابط عرضية (الشكل 9.5 ، أ) ؛

3) شعاع تقوية على شكل صندوق ذو شكل انسيابي جيدًا

(الشكل 9.5 ، ب).

تتشابه أبراج الجسر المعلق في التصميم مع أبراج الجسر المعلقة بالكابلات ويمكن أن تكون من الصلب أو الخرسانة المسلحة. يتم تثبيت الكابلات في دعامات ضخمة مرساة ضخمة ، والتي تدرك القص والتمزق القوى الموجهة رأسياً نحو الأعلى.

يتم تثبيت الكابلات بواسطة "طريقة الغزل" لأسلاك مجلفنة متوازية بقطر 5 ... 7 مم ، محمية بالجلفنة. تتكون كابلات الجسور المعلقة الصغيرة الممتدة حتى 100 متر (جسر عبر نهر ديسنا في بريانسك) من الحبال الملتوية المصنوعة في المصنع من الأسلاك المجلفنة ، والتي تحتوي على معامل إجمالي أقل للتشوه.

في السنوات الأخيرة ، تم تجميع الكابلات من حزم من الأسلاك المتوازية المعدة في المصانع (طريقة حبال الأسلاك المتوازية الجاهزة).

كابلات الجسور المعلقة ذات الامتدادات الكبيرة محمية من التآكل عن طريق لفها بالأسلاك المجلفنة ، متبوعة بالطلاء ؛ في الآونة الأخيرة ، تم استخدام قمصان البولي إيثيلين.

أظهر افتتاح كابل جسر بروكلين في نيويورك حالتها المثالية بعد أكثر من مائة عام من التشغيل (تم العثور على تآكل طفيف فقط في مواقع الشماعات).

تسلسل البناء

أثناء بناء الجسور المعلقة خارج فئتها ، يتم إجراء دراسات استقصائية ودراسات معقدة في الفترة التحضيرية ، ويتم تطوير تصميم الجسر. يتمتع تصميم الجسر المعلق بمرونة كبيرة ، وبالتالي فإن دراسة النماذج في أنفاق الرياح أصبحت خطوة إلزامية. بالنسبة للجسور الفريدة من نوعها ، يتم بناء أنابيب خاصة من "الطبقة الحدودية" ، وفي جزء العمل منها يتم إعادة إنتاج خصائص المناظر الطبيعية ونظام الرياح المحلية. النتيجة الرئيسية لأبحاث الديناميكا الهوائية هي تطوير الشكل الهندسي لشعاع التقوية (انظر الشكل 9.5).

يتم تنفيذ الجسر المعلق على مراحل:

1) إقامة دعامات مرساة (ساحلية) ؛

2) نصب أساسات الأبراج وتركيب أبراج ؛

3) تركيب سقالات معلقة مؤقتة لأعمال التركيب على بناء كبل ناقل من أسلاك متوازية ؛

4) تركيب عوارض وشماعات.

يكمن تعقيد أعمال التركيب في الحاجة إلى تغطية مساحات كبيرة مع تحديد موقع الهياكل

ارتفاع عالٍ جدًا ، مع صلابة هيكلية منخفضة ، والحاجة إلى تنظيم اصطناعي أثناء التثبيت (شد التعليق).

يدعم المرساة إدراك قوى القص والتمزق الكبيرة. لديهم هيكل ضخم ويجب أن يتم تثبيته بشكل آمن في الأرض. في تصميمها ، في غرف خاصة يمكن الوصول إليها للفحص ، توجد أجهزة تثبيت خاصة للكابلات الحاملة للجسر. في هذه الغرف للجسور الفريدة من نوعها ، يتم توفير غرف حيث توجد أجهزة لمراقبة حالة الهياكل أثناء التشغيل وتحديد سعة اهتزاز الهيكل.

اعتمادًا على التركيب الجيولوجي ، أسس المرساة

يمكن أن يكون الدعم مكدسة على أكوام مدفوعة, على أكوام محفورة, على المجاريأو على شكل جدار مغلق في الأرض.

في ظل الظروف الجيولوجية غير المواتية ، يصل عمق وضع قاعدة الأساسات إلى 60 مترًا ، وفي حالة سقي التربة بشكل كبير ، يتم استخدام التجميد العميق.

أسس أبراج قد يكون لها تصميم مشابه لدعامات المرساة. في أعماق كبيرة في الخارج ، يتم استخدام الآبار الغاطسة ، وتزويدها بمكان الإنزال. يمكن أن يكون لها قسم مستدير أو مستطيل ، وهناك سكاكين أدناه. يحتوي جسم الغواص على جدران مزدوجة توحدها الوصلات. تصنع القيسونات بالقرب من موقع البناء ، ويتم نقلها إلى مكان التخفيض ، وتثبيتها بواسطة المراسي. بعد ذلك ، يتم إنزال البئر وتنفيذ صب الخرسانة تحت الماء للتجويف الداخلي. بعد وضع الخرسانة تحت الماء ، يتم صب الخرسانة العلوية. وبالتالي ، يبلغ قطر غواصة جسر أكاشي في اليابان 80 مترًا وتم وضعها على عمق 60 مترًا ، وعند صب الخرسانة ، يتم استخدام محطات خرسانية خاصة موجودة على الصنادل. عند صب الخرسانة بطريقة تحت الماء ، يتم استخدام الأنابيب الخرسانية التي توفر الخرسانة لفصل الأجزاء بين الجدران المزدوجة. يتم صب اللب الداخلي إلى المقطع العرضي الكامل مع تغذية الخليط في وقت واحد من خلال عدد كبير من الأنابيب الخرسانية. استخدم الأسمنت مع طاردة للحرارة منخفضة. يتم صب الخرسانة بشكل مستمر بسرعة 5 سم / ساعة. بالنسبة للوحة الغطاء العلوي في الظروف الصعبة (الجسور عبر مضيق البحر) ، يتم استخدام الخرسانة المسلحة بالألياف والمواد المضافة البوليمرية.

لتجنب الكربنة. السطح العلوي للصفيحة مغطى أيضًا بمادة بوليمرية ضد الكربنة.

تركيب أبراج. الصعوبات الرئيسية للتثبيت هي:

ضمان دقة التصنيع والتركيب ؛

الاهتزازات الهيكلية تحت تأثير الرياح ؛

ضرورة ضمان سلامة وسرعة التركيب.

أثناء عملية التجميع ، من الضروري التأكد من الدقة على طول العناصر ± 1 مم ، العمودية 1/10000. يتم قمع الاهتزازات بمساعدة ماصات خاصة ، وإجراء اختبارات أولية في نفق هوائي.

بالنسبة للجسور المعلقة ذات الامتدادات الصغيرة ، يمكن تجميع الأبراج في وضع أفقي ، ومن ثم يمكن رفع الهيكل إلى موضع التصميم عن طريق الدوران.

تركيب الكابلات. هناك طريقتان لتركيب كبلات الأسلاك المتوازية ذات الجسر المعلق ذات الامتداد الكبير:

طريقة "غزل" كابل من الأسلاك الفردية (طريقة AerialSpinning) ؛

طريقة التركيب من الحبال المعدة مسبقًا من السلطة الفلسطينية

الأسلاك المتوازية (طريقة حبال الأسلاك المتوازية الجاهزة).

يعود تاريخ غزل الكابلات إلى 150 عامًا ويتكون من سحب الأسلاك باستخدام عجلة غزل خاصة. بالنسبة للغزل ، يقومون أولاً بترتيب سقالات العمل على الحبال الإضافية المعلقة على أبراج. توجد هذه السقالات على طول الخطوط العريضة للكابلات الحاملة ، ولكن تحتها قليلاً. بعد ذلك ، على طول محور كل كابل ، يتم تعليق حبل لا نهاية له لتحريك العجلات الدوارة (الشكل 9.6).

يتم وضع الملفات ذات الأسلاك على دعامات التثبيت. يتم سحب سلك توجيه بين أحذية التثبيت للكابل على الدعامات ، ويتم تعديل طوله وموضعه في الامتدادات. يتم وضع جميع الأسلاك اللاحقة على طوله دون تعديل. ثم يتم تنفيذ العمل على مراحل:

1. نهاية السلك من الأسطوانة محاطة بدائرة حول عجلة الغزل والنهاية مثبتة على الدعامة (يتم تنفيذ هذه العملية في نفس الوقت على كلا الضفتين).

2. يسحب حبل لا نهاية له سلكين أو أكثر تجاه بعضهما البعض.

3. عندما تصل عجلات الغزل إلى الدعامات ، يتوقف الحبل ، ويزال السلك من العجلات ويوضع على حذاء التثبيت.

4. تستمر دورات الغزل حتى يتم وضع العدد المقدر من الأسلاك لتشكيل حبلا. جميع الأسلاك المُثبتة مُحكمة ومحاذاة مع سلك التوجيه.

5. يتم دمج جميع الخيوط في كابل واحد باستخدام مكبس حلقي خاص.

طريقة التركيب من خيوط معدة مسبقًا أكثر فعالية. في هذه الحالة ، يتم استخدام الأسلاك المجلفنة بقوة شد 1800 نيوتن / مم 2.

تركيب عوارض التقوية يتم تنفيذه وفقًا لمخطط يعتمد على تصميم الجسر والمدى ونظام النهر وعوامل أخرى. بادئ ذي بدء ، يتم تثبيت الشماعات. بالنسبة لمسافات تصل إلى 100 متر وعمق المياه الضحلة ، يتم تجميع شعاع التقوية على سقالات صلبة أو دعامات مؤقتة. بالنسبة للمسافات الكبيرة ، يتم استخدام التجميع المفصلي.

مع التجميع المفصلي ، يتم اختيار ترتيب تركيب حزمة التقوية بطريقة تجعل تشوهات الكابلات الداعمة مع زيادة الحمل في جميع أنحاء التجميع بأكمله أقل قيمة. لهذا الغرض ، يتم التجميع من منتصف إلى نهايات الامتداد أو من الأطراف إلى المنتصف.

بالنسبة للمسافات الكبيرة ، يُنصح بتركيب شعاع التقوية في كتل كبيرة مع إمدادها طافيًا. في الممارسة العالمية لبناء الجسور ، أصبح مخطط التركيب المعلق ، الذي استخدم لأول مرة لجسر Severn المعلق في المملكة المتحدة ، شائعًا. يتم تقسيم حزمة التقوية جيدة الانسيابية (الشكل 9.5 ، ب) لهيكل تقويمي ملحوم إلى كتل منفصلة يبلغ طولها حوالي 20 مترًا.

في المرحلة الأولى في موقع التجميع على شاطئ العناصر المسطحة ، يتم توسيع عوارض التقوية من جانب الكتل.

في المرحلة الثانية يتم إحكام كتل العوارض المتصلبة بمقابس خاصة في أغشية ويتم تسليمها إلى موقع التثبيت باستخدام القاطرات.

في المرحلة الثالثة من خلال طريقة التجميع المفصلي مع المصاعد الخاصة ، يتم تثبيت الكتل في موضع التصميم.

تم استخدام هذه الطريقة في بناء جسر معلق عبر النهر. إرتيش في كازاخستان بمساحة رئيسية 750 م تم تنفيذ أعمال البناء من قبل شركة يابانية في 1998-2000.

فهرس

حيث يتكون الهيكل الداعم الرئيسي من عناصر مرنة (حبال ، سلاسل ، كابلات ، إلخ) تعمل في حالة توتر ، ويتم تعليق الطريق. غالبًا ما يشار إلى الجسور المعلقة باسم " موقوف عن العمل"، ومع ذلك ، في الأدبيات المتخصصة والمصطلح" جسر معلق " غير مستعمل.

جسور التعليق تجد التطبيق الأكثر نجاحًا في حالة طول العظيمجسر ، استحالة أو خطر تركيب دعامات وسيطة (على سبيل المثال ، في الأماكن الصالحة للملاحة). تبدو الجسور من هذا النوع متناغمة للغاية ، ومن أشهر الأمثلة وأجملها الجسر الموجود عند المدخل.

يتم تعليق الكابلات (أو السلاسل) الرئيسية الحاملة بين أبراج مثبتة على طول البنوك. يتم توصيل الكابلات أو العوارض الرأسية بهذه الكابلات ، حيث يتم تعليق قاعدة الطريق للامتداد الرئيسي للجسر. تستمر الكابلات الرئيسية خلف الأبراج ويتم تثبيتها على مستوى الأرض. يمكن استخدام ملحقات الكابلات لدعم امتدادين إضافيين.

تحت تأثير الحمل المركّز ، يمكن للهيكل الداعم تغيير شكله ، مما يقلل من صلابة الجسر. لتجنب الانحرافات في جسور التعليق الحديثة ، يتم تعزيز الطريق بعوارض طولية أو دعامات توزع الحمولة.

يتم استخدام الإنشاءات أيضًا حيث يتم دعم الطريق من خلال نظام من الحبال المستقيمة المثبتة مباشرة على أبراج. تسمى هذه الجسور بالكابلات.

مزايا الجسور المعلقة

عيوب الجسور المعلقة

عيوب الجسور المعلقة

الضغوط الرئيسية في الجسر المعلق هي ضغوط الشد في الكابلات الرئيسية وضغوط الضغط في الدعامات ، والضغوط في الامتداد نفسه صغير. يتم توجيه جميع القوى الموجودة في الدعامات تقريبًا عموديًا إلى الأسفل وتثبيتها بواسطة الكابلات ، لذلك يمكن أن تكون الدعامات رفيعة جدًا. يعمل التوزيع البسيط نسبيًا للأحمال على العناصر الهيكلية المختلفة على تبسيط تصميم الجسور المعلقة.

تحت تأثير وزنها ووزن امتداد الجسر ، تتدلى الكابلات وتشكل قوسًا بالقرب من القطع المكافئ. يأخذ كبل غير محمل معلق بين دعامتين شكل ما يسمى ب. سلسال ، وهو قريب من القطع المكافئ في مقطع أفقي تقريبًا. إذا كان من الممكن إهمال وزن الكابلات ، وتم توزيع وزن الامتداد بالتساوي على طول الجسر ، فإن الكابلات تأخذ شكل القطع المكافئ. إذا كان وزن الكبل مشابهًا لوزن الطريق ، فسيكون شكله متوسطًا بين سلسال ومقطع مكافئ.

مخطط تاريخي

يبدو أن فكرة استخدام عناصر مرنة ممتدة من أصل نباتي (ليانا ، الخيزران) لسد الأنهار والوديان قد نشأت عند الفجر. مجتمع انساني. هناك بيانات تاريخية موثوقة بما فيه الكفاية حول إنشاء مثل هذه الجسور في مصر القديمة, جنوب شرق آسيا، أمريكا الوسطى والجنوبية.

تم الإبلاغ عن جسور الإنكا المعلقة مرارًا وتكرارًا في كتبه بواسطة Cieza de León (1553):

"على كل ضفة من ضفة النهر ، تم تركيب حجرين كبيرين عظيمين ، تم تعدينهما بالكامل بأساسات عميقة وقوية للغاية ، لبناء جسر مصنوع من أغصان منسوجة في حبال ، مثل الحبال ، يتم بمساعدتها استخراج المياه من خلال عجلة على المضخات. وهي قوية جدًا لدرجة أن الخيول المطلقة يمكن أن تمشي عليها ، كما لو كانت تمشي على جسر الكانتارا أو قرطبة. عندما عبرته ، كان طوله 166 قدمًا ".

كان مسار Ciesa يمتد على طول طريق الإنكا (بطول 3000 كيلومتر من كوسكو إلى كيتو) ، حيث التقى كما لو كان ممتدًا في خط واحد ، والآثار المعمارية والجسور المعلقة ، والتي كانت تقنية السحب قبل الفكر الهندسي الحديث آنذاك. بعدة قرون.

الانتقال من تصاميم الجسور المعلقة البدائية إلى الأنظمة الحديثةيشير إلى القرنين السابع عشر والثامن عشر. ويرتبط بأسماء الإسباني فيرانتيوس والفرنسي بوييه والإنجليزي جيمس فينلي. حصل هذا الأخير على براءة اختراع لنظام التعليق الخاص به في عام 1801.

الجسور المعلقة الأولى التي أثبتت قدرتها على التطابق المتطلبات الحديثة، بنيت في أمريكا الشماليةفى النهاية القرن الثامن عشر. تم بناء أول جسر معلق بواسطة جيمس فينلي في ولاية بنسلفانيا عام 1796. التاسع عشر في وقت مبكرقرن في هذه الحالة كان هناك بالفعل عدد غير قليل من هذه الجسور. كان أكبرها الجسر فوق نهر شيلكيل بالقرب من فيلادلفيا. حذا المهندسون البريطانيون حذو الأمريكيين ، وكانت النتيجة هي الأولى الربع التاسع عشرالقرن ، تم بناء العديد من هذه الجسور في إنجلترا. أكبرها ، الجسر فوق ميناي ، الذي يربط ساحل ويلز بجزيرة أنجلسي ، بمتوسط ​​يبلغ 165 مترًا ، تم تصميمه وبنائه بواسطة توماس تيلفورد. تم تنفيذ البناء من عام 1822 إلى عام 1826.

بني في القرن العشرين عدد كبير منالجسور المعلقة ، الإنجازات الرئيسية لتكنولوجيا بنائها هي كما يلي.

يعتبر الجسر من أقدم اختراعات البشرية. أصبحت الجسور نوعًا من رموز تأكيد الذات البشرية والتغلب على قوى الطبيعة. بفضلهم ، تم تقليل الوقت الذي يقضيه على الطريق ، وأصبحت الأهمية التجارية والاستراتيجية هائلة.

وفقًا لقدرتها ، تنقسم الجسور إلى السكك الحديدية والمشاة والسيارات ومجتمعة. وفقًا للمخطط الثابت ، يمكن أن تكون الجسور عبارة عن شعاع أو عائم أو فاصل أو تروس. تقدم TravelAsk أطول 10 جسور تعليق في فئة الامتداد. مسكن سمة مميزةمن هذه الجسور هيكلها الحامل ، وهو مصنوع من أسلاك الشد المرنة. بفضلها ، يمكن أن يكون الطريق في حالة تعليق.

جسر ماكيناك (أو "بيج ماك")

يقع الجسر في أمريكا ويمتد فوق مضيق ماكيناك الذي يوحد بحيرتي هورون وميتشيغان. يبلغ طول امتداده الرئيسي 1158 مترًا.

جسر Høgakustenbron

جسر سويسري يعبر نهر Ongermanelven. طول الامتداد الرئيسي 1210 متر.

جسر البوابة الذهبية

تم بناء جسر البوابة الذهبية. يربط سان فرانسيسكو في شمال شبه الجزيرة مع الجزء الجنوبيمقاطعة مارين. يبلغ طوله الرئيسي 1280 مترًا.

جسر فيرازانو

جسر أمريكي آخر. يربط بين أحياء مدينة نيويورك في بروكلين وجزيرة ستاتن. يبلغ طول الامتداد الرئيسي 1298 مترًا.

جسر تسينغما

يقع جسر Tsingma في هونغ كونغ ويعمل كحلقة وصل بين جزيرة Tsing Yi في الشرق وجزيرة Ma Wan في الغرب. تبلغ مساحتها الرئيسية 1377 مترًا.

جسر هامبر

يقع هذا الجسر المعلق أحادي الامتداد في المملكة المتحدة. يربط شرق يوركشاير وشمال لينكولنشاير. يبلغ طول الامتداد الرئيسي 1410 مترًا.

جسر جونيانغ

الامتداد الرئيسي لهذا الجسر الصيني هو 1490 مترا. يربط بين مدينتين قديمتين - يانغتشو وتشنجيانغ.

جسر الحزام العظيم

إن جسر Great Belt في الدنمارك كبير حقًا - يبلغ طوله الرئيسي 1624 مترًا. يعبر المضيق الذي يحمل نفس الاسم ويربط جزر Funen و Zealand.

جسر Xihoumen

حاول الصينيون جاهدين وبنوا ثاني أطول جسر في العالم ، يبلغ طوله الرئيسي 1650 مترًا. يربط الجسر جزيرة Jintang وجزر Zezi.