Nadace historických mostů

Úvod

Mosty jsou konstruovány mnoha různými způsoby a často se poznají podle materiálů, z nichž jsou vyrobeny, a konstrukcí, které jsou z těchto materiálů zkonstruovány. Následující schémata vám mohou pomoci identifikovat mosty, které můžete vidět na svých cestách.

Poznámka k formám mostů

Na nejjednodušší úrovni technické konstrukce se mosty vyskytují ve třech základních formách: trámové, obloukové a visuté. Z těchto tří základních forem mostů vzniká mnoho různých typů mostů, jak je popsáno níže. Některé typy mostů se dále dělí na různé konfigurace a uspořádání nosné konstrukce. Řada typů mostů může mít v konstrukci přidány mechanické prvky, které umožňují jejich pohyb pro zajištění průjezdu lodí. Pohyblivé mosty jsou rozděleny do kategorií podle mechanické konstrukce, která umožňuje jejich pohyb, a několik typů pohyblivých mostů má rovněž různé konfigurace.

Základy mostů

Části mostů

Typy rozpětí

Prostá rozpětí mají konstrukčně nezávislou nosnou konstrukci, která tvoří každé rozpětí mostu.

Souvislá rozpětí se vyznačují tím, co má vzhled nosné konstrukce o jednom rozpětí, ale je podepřeno pilíři v jednom nebo více bodech.

Koncová rozpětí mají rozpětí, která vystupují z prvku nosné konstrukce a končí v místě nepodepřeném prvkem nosné konstrukce. Tato ven vyčnívající konzolová ramena jsou vyvažována druhou polovinou systému rozpětí, která vyčnívá v opačném směru než pilíř a tvoří kotevní rameno.

Mnohá konzolová rozpětí mají konzolová ramena, která se místo toho, aby se celá vysunula až k protilehlému konzolovému rameni, zastavují krátce před středem, aby udržela zavěšené rozpětí na místě.

Uspořádání nosné konstrukce

Uspořádání mostu se týká polohy mostovky (vozovky) vzhledem k nosné konstrukci mostu.
Ne všechny typy mostů používají toto názvosloví. Tyto termíny se běžně používají u příhradových mostů a dva z termínů se běžně používají i u obloukových a příhradových mostů.

U průjezdného mostu je nosná konstrukce vedle vozovky. U příhradových mostů musí být přítomno i horní ztužení, aby byl most považován za průvlakový.

U poniklovaného mostu je nosná konstrukce nad a vedle vozovky, ale není přítomno horní ztužení. Termín „pony“ se obvykle používá pouze při popisu příhradových mostů, i když se setkáte s tím, že některé příhradové a obloukové mosty mají také tuto formu, i když se tak obvykle nepopisují. To, co by se mohlo zdát jako „příhradový“ nebo „příhradový“ most, se obvykle popisuje jako „průvlakový“ nebo „průvlakový oblouk“.

U palubního mostu se nosná konstrukce i případné výztuhy nacházejí pod vozovkou.

Mosty trámové a příhradové

V porovnání s mosty s více nosníky mají mosty s mostovkou větší a menší počet nosníků a vozovka spočívá na příčných nosnících, které se rozpínají mezi nosníky.

Příčkové nosníkové mosty jsou konstrukčně podobné mostům patrovým s tím rozdílem, že nosníky vystupují nad vozovku. Příčné nosníky zůstávají pod mostovkou.

Betonový T-nosník je běžný typ betonového trámového mostu, kde jsou nosníky odlity integrálně s mostovkou a v příčném pohledu tvoří opakující se tvar „T“.

U deskového mostu je most podepřen nosnou konstrukcí, která působí jako jediný pevný nosník nad překážkou. Nejčastěji se spojuje se železobetonem, ale lze použít i dřevo.

Příhradové mosty

Příhradové mosty jsou formou trámového mostu, kde trojúhelníková kostra prutů a pasů tvoří konstrukci, která funguje jako velký nosník. Příhradové mosty se popisují podle uspořádání příhradových nosníků: příhradové (pod vozovkou), příhradové (nad vozovkou, ale bez horní výztuhy) a průvlakové (nad vozovkou, s horní výztuhou). Badatelé si mohou všimnout, že historicky se průvlakovým mostům někdy říkalo vysoké příhradové mosty a příhradovým mostům se někdy říkalo nízké příhradové mosty.

Části příhradových mostů

Konfigurace kovových příhradových mostů

Kovové příhradové mosty se vyrábějí v nejrůznějších uspořádáních a konfiguracích, jak je uvedeno níže. Většina následujících příhradových konstrukcí je převzata z konstrukcí, které se objevily v knize J. A. L. Waddella Bridge Engineering z roku 1916, a z větší části zůstávají aktuální i dnes, pouze s drobnými změnami názvů a klasifikace, jak je uvedeno níže.

Pratt: Prattův příhradový most je jednou z nejběžnějších příhradových konfigurací.

Prattův příhradový most s polovičním bokem: Některé Prattovy příhradové mosty postrádají bokové svislé pruty a označují se jako Prattovy příhradové mosty s polovičním bokem.

Whipple (Pratt s dvojitým průřezem):

Howe: Diagonály sledují opačnou orientaci než Pratt. Pratt byl častější na kovových příhradových vaznících, zatímco Howe byl častější na dřevěných vaznících.

Parker: Prattův příhradový vazník s polygonálním horním pásem. Používá se pro delší rozpětí.

Camelback: Parkerův krov s přesně pěti sklony horního pasu (včetně koncových sloupků).

Baltimore: Prattův krov s dělenými panely. Dva běžné tvary uvedené výše.

Pennsylvania (Petit) Truss: Parkerův příhradový vazník s dělenými panely. Dvě běžné formy zobrazené výše. Dnes se příhradové mosty Pennsylvania s pěti sklony horního pásu obvykle nazývají jednoduše „Pennsylvania“, ale mohly by být zaznamenány jako „Camelback Pennsylvania“. Pensylvánské příhradové vazníky se používaly pro dlouhá rozpětí, včetně některých nejdelších jednoduchých rozpětí, která kdy byla postavena.

Warren: Zatímco Waddellova kniha rozlišovala mezi „trojúhelníkovým“ a „warrenovským“ typem příhradového vazníku, dnes se všechny varianty označují jako warrenovské příhradové mosty.

Warren (se svislicemi): Většina Warrenových příhradových mostů vykazuje svislé pruty, i když četnost svislic se může lišit. Warrenovy příhradové nosníky (se svislicemi nebo bez nich) byly běžným typem příhradových nosníků.

Warrenovy příhradové nosníky s dvojitou inverzí: Tuto konstrukci si lze představit jako dva Warrenovy příhradové nosníky překryté a posunuté nad sebou.

Příhradový vazník: Warrenovy vazníky s trojitým průřezem, čtyřnásobným průřezem a pětinásobným průřezem se běžně nazývají jednoduše „příhradové vazníky“. Někdy se Warrenův příhradový nosník se čtyřnásobným průřezem nazývá také Warrenův příhradový nosník se čtyřnásobným průřezem.

K-Truss: K-Truss, vynalezený při stavbě Quebeckého mostu, může být uspořádán několika různými způsoby, přičemž dvě orientace jsou uvedeny výše. Horní pás nemusí být polygonální.

Bollman: Neobvyklá konstrukce příhradového nosníku používaná na některých prvních železných železničních mostech.

Fink: Neobvyklá konstrukce příhradového nosníku používaná na některých prvních železných železničních mostech.

Bowstring (Parabolic): Tento typ příhradového vazníku má obvykle zakřivený horní pás a někdy se mu také říká „obloukový vazník“. Nejčastěji se používal v 70. letech 19. století jako raná forma kovového příhradového vazníku.

Kingpost: Používá se pro velmi krátká rozpětí.

Queenpost: Používá se pro velmi krátká rozpětí. Může, ale nemusí mít uprostřed diagonály ve tvaru písmene „X“.

Waddell „A“ Truss:

Lenticular: Většina exemplářů ve Spojených státech byla postavena podle patentovaného návrhu společnosti Berlin Iron Bridge Company z East Berlin ve státě Connecticut.

Kellogg:

Post:

Pegram:

Thacher: Archaický a vzácný tvar krovu. Přesná forma se může mírně lišit, žádný existující příklad přesně neodpovídá konstrukci patentované Edwinem Thacherem.

Stearns: Archaický a vzácný příhradový tvar.

Kovové příhradové spoje

Kovové příhradové mosty se dále dělí podle způsobu spojení prutů. Spoje mohou být čepové, nýtované, šroubové nebo svařované.

Kolíkové spoje, běžné v letech cca 1870 až 1910, se snadno montovaly v terénu a skládaly se z velkého závitového kolíku, který procházel všemi pruty a na koncích byl upevněn maticemi.

Kolíkové spoje zastaraly s nástupem nýtovaných spojů, které nabízely pevnější spojení. U nýtovaných spojů se příhradové pruty nýtovaly na klínovou desku, která pruty spojovala. Později byly nýty nahrazeny šrouby nebo svary pro upevnění prutů na klínových deskách. Detaily šroubových a svařovaných spojů jsou podobné výše uvedenému nýtovanému spoji.

Konfigurace příhradových krytých mostů

Dřevěné kryté mosty jsou příhradové mosty postavené ze dřeva a pokryté nekonstrukčním systémem střechy a stěn. Pod střechou a stěnou jsou příhradové prvky. Stejně jako kovové příhradové mosty mají kryté mosty různé konfigurace. Přestože se konfigurace kovových a krytých příhradových mostů částečně překrývají, mohou se detaily stejnojmenných konfigurací příhradových mostů lišit mezi krytými a kovovými a existuje mnoho konfigurací krytých příhradových mostů, které nebyly použity v kovové příhradové konstrukci. Všimněte si také, že ačkoli převládajícím materiálem používaným u krytých mostů je dřevo, někdy se v omezených oblastech používalo železo (železo mělo lepší vlastnosti než dřevo pro tahové prvky) a někdy se železo používalo pro spojování dřevěných prvků.

Obloukové mosty

Obloukové mosty se dělí na různé konfigurace, v závislosti na typu materiálu použitého při stavbě. Kámen, beton nebo kov jsou tři nejběžnější materiály, i když může být použito i dřevo.

Obloukové mosty jsou popsány ve dvou uspořádáních:

Typy obloukových mostů

Většina obloukových mostů funguje tak, že síly působí pod úhlem do boku opěr nebo pilířů na obou koncích rozpětí. Proto mají často šikmá ložiska nazývaná šikmé opěry.

Ocelové obloukové mosty a betonové průvlakové mosty se někdy navrhují jako „vázané“ obloukové mosty, kde každý konec oblouku spojuje velký nosník. V těchto případech může most spočívat na pilířích nebo opěrách jako trámový most, přičemž vodorovné ložisko vysílá síly svisle do spodní stavby.

Konfigurace betonových obloukových mostů

Otevřený lomený oblouk: Typ palubního obloukového mostu, jak je znázorněno výše, používá svislé sloupy ke spojení mostovky s obloukem.

Zavřený obloukový most: Typ příhradového obloukového mostu, který používá pevné betonové stěny ke spojení mostovky s obloukem. Uzavřené obloukové mosty (Closed Spandrel Arch) často obsahují zemní výplň skrytou uvnitř betonové „krabice“ tvořené mostovkou a nosnou konstrukcí, kterou tvoří oblouk, jenž je stejně široký jako samotný most. Alternativně, pokud má most pod mostovkou vzhled opakujících se obloukových nosníků, je znám jako „žebrový“ obloukový most.

Průchozí (duhový) oblouk: U betonových obloukových mostů, kdy je oblouk nad vozovkou, se často označuje jako duhový oblouk.

Konfigurace kamenných obloukových mostů

Kamenné obloukové mosty jsou téměř vždy palubové oblouky a v konfiguraci uzavřený spandrel. Inženýři mohou kamenné obloukové mosty kategorizovat podle tvaru oblouku (půlkruhový, segmentový nebo eliptický).

Půlkruhový oblouk tvoří oblouk, který má tvar půlkruhu.

Segmentový oblouk tvoří oblouk, který má tvar menší než poloviny kruhu.

Eliptický oblouk tvoří oblouk, který má tvar poloviny oválu.

Konfigurace ocelových obloukových mostů

Ocelové obloukové mosty mohou být podobně jako betonové obloukové mosty uspořádány jako mosty patrové nebo průvlakové. Ocelové obloukové mosty se dále dělí do kategorií podle konstrukce obloukového žebra, přítomnosti závěsů a případného vyztužení.

Pokud je obloukové žebro plné nebo skříňové, jedná se o „plný žebrový“ obloukový most.

Pokud je obloukové žebro navrženo z mnoha různých prutů a pasů, podobně jako příhradový most, jedná se o „vyztužený žebrový“ obloukový most.

Pokladové obloukové mosty někdy obsahují kromě svislých sloupů i diagonální výztuhy. V těchto případech se most označuje jako obloukový most s příčnými výztuhami.

Ocelové obloukové mosty mohou mít v konstrukci obří čepy zvané „závěsy“. Most může mít závěsy pouze u šikmých opěr (ložisek) (dvoukloubový obloukový most).

Ocelový obloukový most může mít třetí závěs také v koruně (uprostřed rozpětí), čímž se stává tříkloubovým obloukovým mostem.

Pokud obloukový ocelový most nemá žádné závěsy, označuje se jako bezzávěsový obloukový most.

Zavěšené mosty

Závěsný most se skládá z mostovky, která je držena pod hlavními lany, jež jsou natažena přes rozpětí z vysokých věží, které se tyčí nad mostovkou. Paluba je spojena s hlavními kabely pomocí závěsných lan, která „zavěšují“ palubu na hlavní kabely. Vzdálenější konce hlavního lana (tzv. backstays) jsou drženy na místě kotvami. Zavěšené mosty se obvykle skládají ze tří polí, která jsou držena na místě závěsným systémem, skládajícím se z centrálního pole, které je lemováno „kotevními“ nebo „bočními“ poli. Samotná mostovka je udržována tuhá při působení větru a zatížení, které přes most přechází, prostřednictvím ztužujícího systému. Ztužující systém může mít podobu různých jednoduchých typů mostů. U historických mostů má ztužující systém obvykle podobu příhradového (konusového, průvlakového nebo patrového) nebo příhradového (průvlakového nebo patrového) nosníku.

Konfigurace zavěšených mostů

Zavěšený most o třech polích, přičemž každé ze tří polí je zavěšeno na hlavním laně, je nejběžnější konfigurací zavěšeného mostu.

Vzácné provedení visutého mostu eliminuje použití velkých kotevních prvků tím, že most spojuje sám se sebou: hlavní lana jsou na koncích mostu připevněna přímo k nosné konstrukci, čímž vzniká samokotvený visutý most.

Některé visuté mosty mají pouze jedno rozpětí. V takovém případě se hlavní lano stává nezatíženým opěrným lanem, které postupuje přímo z vrcholu věže dolů ke kotvení. U visutých mostů s jedním rozpětím se mohou vyskytovat jednoduchá nájezdová rozpětí podpírající mostovku v místech, kde by u visutého mostu se třemi rozpětími byla boční/kotevní rozpětí. Toto uspořádání je znázorněno výše.

Typy hlavních lan

Hlavní lano může mít podobu ocelového lana nebo řetězu s okem. Mosty s okatým řetězem jsou vzácné; většina visutých mostů používá pro lano nějakou formu ocelového lana.

Lanové visuté mosty

Jedním z běžných typů základní formy visutého mostu je most visutý. U lanového mostu se jednotlivá závěsná lana spojují přímo z věže s mostovkou, bez zapojení hlavního trolejového vedení. Lanové mosty bývají stabilnější než tradiční visuté mosty, a proto často nemají velké ztužující příhradové nosníky a vazníky. Lanové mosty mohou mít kabely konfigurované různými způsoby.

Konfigurace kabelů

Konfigurace věže

Dvojitá vertikální rovina (paralelní): Pokud se lana rozprostírají na obě strany mostovky ze zdvojených sloupů (jeden sloup na každou stranu mostovky), jedná se o dvojitý svislý rovinný lanový most.

Dvojitá svislá rovina (šikmá): U dvojité svislé roviny mohou být sloupy i šikmé.

Jediná svislá rovina: Pokud se lana rozprostírají na obě strany mostovky z jednotlivých sloupů uprostřed mostovky, jedná se o lanový most s jednoduchou svislou rovinou.

Pohyblivé mosty

Mnohé z výše popsaných typů mostů mohou být navrženy spolu s mechanickými prvky, které umožňují mostu uvolnit vodní cestu a uvolnit cestu lodím, které by se jinak pod most v zavřeném stavu nevešly. Tyto pohyblivé mosty jsou rozděleny do kategorií podle konstrukce mechanických prvků, které umožňují pohyb mostu.

Baskulové mosty

Baskulové mosty se otáčejí, aby se otevřely pro lodě. Jejich součástí je protizávaží, které vyvažuje rozpětí a umožňuje relativně malým motorům zvedat velké křídlo.

Pokud se rozpětí skládá ze dvou baskulových křídel, která se zvedají nahoru, jedná se o dvoukřídlý baskulový most. Většina dálničních baskulových mostů je dvoukřídlá.

Je-li rozpětí tvořeno dvěma baskulovými křídly, která se zvedají, jedná se o dvoukřídlou baskulu. Většina dálničních baskulových mostů je dvoukřídlá.

Konfigurace baskulových mostů

Mezi pohyblivými typy mostů vykazují baskulové mosty největší rozmanitost v mechanickém provozu. Následující konstrukce baskulí jsou převzaty z konstrukcí, které se objevily v knize J. A. L. Waddella Bridge Engineering z roku 1916, a z větší části zůstávají aktuální i dnes, pouze s drobnými změnami názvů a klasifikace, jak je uvedeno níže.

Pevný příčník (chicagský typ): Protizávaží je pevně spojeno s křídlem a křídlo se otáčí kolem pevného čepu. Poprvé byla tato konstrukce použita na londýnském mostě Tower Bridge, modernizována a zpopularizována byla městem Chicago.

Scherzerův valivý výtah: Tento typ baskule se otáčí na kolejích a má protizávaží připevněné ke křídlu. Vynalezl ho v roce 1893 Albert Scherzer a zpopularizoval jeho bratr William Scherzer.

Straussova baskule: Joseph Strauss vynalezl svou variantu příhradového mostu, který se vyznačuje tím, že má samostatný příhradový most pro protizávaží. Protizávaží jako takové není pevně spojeno s křídlem. Tuto konstrukci s horním protizávažím bylo možné přizpůsobit i konstrukci, kde bylo protizávaží ukryto pod vozovkou.

Heel-Trunnion: Tato varianta Straussovy baskule se vyznačuje paralelogramovým tvarem a obvykle má podobu, kterou vidíme výše. Protizávaží je vždy nad vozovkou.

Stránka: Vzácná konstrukce baskule.

Rall:

Kyvné mosty

Kyvné mosty jsou pohyblivým typem mostu a obvykle se dělí do dvou hlavních kategorií podle toho, jak spočívají na kyvném pilíři, jak je uvedeno níže. Většina kyvných mostů je symetrická (středový pilíř), ale pokud pilíř není uprostřed, pak se jedná o kyvný most a na kratším konci může být přítomno vyvažovací protizávaží.

Konfigurace kyvných mostů

Nosný most: Rozpětí spočívá na kruhové dráze kolem věnce. Obvykle má hustou řadu četných válečků kolem věnce.

Středové uložení: Rozpětí spočívá na jediném bodě ve středu výkyvného pilíře. Proto může být kolem věnce méně válečků, protože slouží pouze k vedení příhradového nosníku při pohybu a nejsou nosné.

Některé kyvné mosty jsou navrženy tak, že kyvný pilíř není ve středu mostu, přičemž jedno rameno nabízí kyvné rozpětí nad vodní cestou a druhé kratší rameno má protizávaží, které udržuje most v rovnováze. Tyto mosty se nazývají bobtailové kyvné mosty.

Svislé zvedací mosty

Pohyblivý typ mostu, svislé zvedací mosty se zvedají přímo vzhůru, aby poskytly volný prostor pro lodě. Dvě nejběžnější formy využívají vysoké věže, v nichž jsou umístěna protizávaží, která se pohybují a udržují rozpětí v rovnováze, když je zvedáno motory. Tyto typy svislých zvedacích mostů se dělí do kategorií podle toho, kde jsou tyto motory umístěny.

Části svislých zvedacích mostů

Výše uvedený diagram, který vytvořil slavný inženýr svislých zvedacích mostů J. A. L. Waddell, ukazuje mnoho částí svislého zvedacího mostu.

Konfigurace svislých zvedacích mostů

Na mnoha svislých zvedacích mostech jsou motory umístěny na samotném zvedacím rozpětí, přičemž řada kabelů vede z rozpětí na věž, kde se pohybuje protizávaží a zvedací (výtahová) lana. Nazývají se Span Drive Vertical Lift Bridges a jedná se zpravidla o starší svislé výtahové mosty.

U jiných svislých výtahových mostů jsou motory umístěny na věžích, obvykle nahoře vedle kladek. Tyto mosty se nazývají vertikální zdvihací mosty s věžovým pohonem a bývají to novější vertikální zdvihací mosty.