Történelmi Híd Alapítvány

Bevezetés

A hidakat sokféleképpen építik, és gyakran a felhasznált anyagok és az ezek felhasználásával készült tervek alapján azonosítják őket. Az alábbi ábrák segíthetnek az utazásaid során esetleg látott hidak azonosításában.

Megjegyzés a hídformákról

A mérnöki tervezés legegyszerűbb szintjén a hidaknak három alapvető formája van: gerenda, ív és függőhíd. Ebből a három alapvető hídformából számos különböző hídtípus keletkezik, amelyeket az alábbiakban ismertetünk. Egyes hídtípusok tovább oszlanak különböző konfigurációkra és felépítményi elrendezésekre. Számos hídtípust mechanikus elemekkel lehet kiegészíteni, amelyek lehetővé teszik, hogy mozogjanak, hogy a hajók számára szabad teret biztosítsanak. A mozgatható hidakat a mozgásukat lehetővé tevő mechanikus kialakítás szerint kategorizálják, és a számos mozgatható hídtípus is többféle konfigurációban létezik.

Híd alapjai

Hídalkatrészek

Fesztávtípusok

Az egyszerű fesztávoknál egy szerkezetileg független felépítmény alkotja a híd egyes fesztávjait.

A folytonos fesztávú hidaknál az egyfesztávú felépítmény látszatát kelti, de egy vagy több ponton pillérek támasztják alá.

A konzolos fesztávok olyan fesztávok, amelyek egy alépítményelemtől kifelé nyúlnak, és egy alépítményelem által nem alátámasztott helyen végződnek. Ezeket a kifelé nyúló konzolos karokat a támaszrendszer másik fele, amely a pillérrel ellentétes irányba nyúlik, és egy horgonykart alkot.

Néhány konzolos fesztávú fesztávnak vannak olyan konzolos karjai, amelyek ahelyett, hogy egészen a szemben lévő konzolos karral való találkozásig nyúlnának, a középpont előtt rövid időre megállnak, hogy a felfüggesztett fesztávot a helyén tartsák.

Felépítményi elrendezések

A híd elrendezések a híd fedélzetének (útpályájának) a híd felépítményéhez viszonyított helyzetére vonatkoznak.
Nem minden hídtípus használja ezt a nómenklatúrát. Ezeket a kifejezéseket általában a rácsos hidaknál használják, két kifejezést pedig az ív- és gerendahidaknál is.

Az áthidaló hídnál a felépítmény az úttest mellett van. A gerendahidaknál a felső merevítésnek is jelen kell lennie ahhoz, hogy a híd átmenő gerendahídnak minősüljön.

A függőhídnál a felépítmény az úttest felett és mellett van, de nincs felső merevítés. A “póni” kifejezést általában csak a gerendahidak leírásakor használják, bár egyes gerenda- és ívhidak is előfordulnak ebben a formában, még ha jellemzően nem is így írják le őket. Ami “lógerendás” vagy “lóíves” hídnak tűnik, azt általában “átmenő gerendás” vagy “átmenő íves” hídként írják le.”

A fedélzeti híd esetében a felépítmény, valamint az esetleges merevítések az úttest alatt helyezkednek el.

Gerenda- és gerendahidak

A többgerendás hidakhoz képest a fedélzeti gerendás hidak nagyobb és kevesebb gerendával rendelkeznek, és az úttest a gerendák között húzódó keresztirányú padlógerendákon nyugszik.

Az átmenő gerendás hidak kialakítása hasonló a fedélzeti gerendákéhoz, azzal a különbséggel, hogy a gerendák az úttest fölé emelkednek. A keresztirányú födémgerendák a fedélzet alatt maradnak.

A beton T-gerenda a beton gerendahidak egy gyakori típusa, ahol a gerendákat a fedélzettel egybeöntve, keresztirányú nézetben ismétlődő “T” alakot alkotnak.

A födémhídnál a hidat egy olyan felépítmény támasztja alá, amely egyetlen tömör gerendaként viselkedik az akadály felett. Bár leggyakrabban vasbetonhoz társítják, faanyag is használható.

Gerendahidak

A gerendahidak a gerendahidak egy formája, ahol egy háromszög alakú, tagokból és húrokból álló vázszerkezet alkot egy nagy gerendaként funkcionáló szerkezetet. A gerendahidakat a gerendák elrendezése szerint jellemzik: fedélzeti gerendák (az útpálya alatt), gerendahidak (az útpálya felett, de felső merevítés nélkül) és átmenő gerendák (az útpálya felett, felső merevítéssel). A kutatóknak érdemes megjegyezniük, hogy történelmileg az átmenő gerendás hidakat néha magas gerendáknak, a lógerendás hidakat pedig alacsony gerendáknak nevezték.

Gerendahíd alkatrészek

Fémtuskóhíd-konfigurációk

A fémtuskóhidak az alábbiakban bemutatott elrendezések és konfigurációk széles skáláján léteznek. Az alábbi rácsszerkezetek többsége J.A.L. Waddell 1916-os Bridge Engineering című könyvében megjelentekből származik, és nagyrészt ma is érvényesek, csak az alábbiakban említett kisebb név- és osztályozási változtatásokkal.

Pratt: A Pratt rácsszerkezet az egyik leggyakoribb rácsszerkezet.

Pratt fél-csípő: Egyes Pratt-féle lógerendás fahidakból hiányoznak a csípő függőleges elemek, ezeket fél-csípő Pratt fahidaknak nevezik.

Whipple (Double-Intersection Pratt): A Prattnak ez a változata a 19. században a hosszabb fesztávoknál volt elterjedt.

Howe: Az átlósok a Prattéval ellentétes tájolást követnek. A Pratt inkább a fém tartószerkezeteken, míg a Howe inkább a fa tartószerkezeteken volt gyakori.

Parker: Pratt fácska poligonális felső húrral. Hosszabb fesztávoknál használják.

Camelback: Olyan Parker-gerendács, amelynek felső húrja (a végoszlopokkal együtt) pontosan öt lejtéssel rendelkezik.

Baltimore: Pratt-truss alábontott panelekkel. Két gyakori formája fentebb látható.

Pennsylvania (Petit) Truss: Parker-feszítőváz, alábontott panelekkel. Két gyakori formája látható a fentiekben. Ma a felső húr öt lejtésű Pennsylvania truss hídjait általában egyszerűen “Pennsylvania” trussnak nevezik, de “Camelback Pennsylvania truss” néven is feljegyezhetjük. A pennsylvaniai rácsszerkezeteket hosszú fesztávolságokra használták, beleértve a valaha épített leghosszabb egyszerű fesztávolságok némelyikét.

Warren: Bár Waddell könyvében különbséget tett a “háromszög alakú” és a “Warren” típusú rácsszerkezet között, ma már minden változatot Warren rácsos hídként ismerünk.

Warren (függőlegesekkel): A legtöbb Warren-gerendás híd függőleges tagokat mutat, bár a függőlegesek gyakorisága változhat. A Warren-rácsok (függőlegesekkel vagy anélkül) gyakori rácsszerkezet-típus voltak.

Dupla keresztmetszetű Warren: Ezt a kialakítást úgy lehet elképzelni, mint két Warren-rácsot egymásra helyezve és egymáson eltolva.

Lattice Truss: Triple-Intersection, Quadruple Intersection, és Quintuple Intersection Warren trusses általában egyszerűen “rácsos fürtös fürtösnek” nevezik. Néha a Négyszeres metszésű Warren-t Négyszögletű Warren-nek is nevezik.

K-truss: A Quebec-híd építése során feltalált K-Truss többféleképpen is elrendezhető, a fenti két orientáció látható. A felső akkordnak nem kell sokszögűnek lennie.

Bollman: A legkorábbi vaskos vasúti hidak némelyikénél használt szokatlan rácsszerkezet.

Fink: A legkorábbi vaskos vasúti hidak némelyikénél használt szokatlan tartószerkezet.

Bowstring (Parabolic): Ez a fácsforma jellemzően ívelt felső húrral rendelkezik, és néha “íves fácsnak” is nevezik. Leggyakrabban az 1870-es években használt korai fém fácsforma.

Királyoszlop: Nagyon rövid fesztávoknál használták.

Queenpost: Nagyon rövid távoknál használatos. Lehet, hogy középen átlós “X” mintázatú, vagy nem.

Waddell “A” traverz:

Lenticular: A legtöbb példányt az Egyesült Államokban a connecticuti East Berlin Iron Bridge Company szabadalmaztatott tervei alapján építették.

Kellogg: Archaikus és ritka fácsforma.

Post:

Pegram:

Thacher: Archaikus és ritka fürtös forma. A pontos forma kissé eltérhet, egyetlen létező példány sem követi pontosan az Edwin Thacher által szabadalmaztatott konstrukciót.

Stearns: Egy archaikus és ritka rácsszerkezeti forma.

Fém rácsszerkezeti kapcsolatok

A fém rácsszerkezetű hidakat tovább osztályozzák a tagok egymáshoz való kapcsolódásának módja szerint. Az összeköttetések lehetnek szegecselt, szegecselt, csavarozott vagy hegesztett.

A kb. 1870 és 1910 között elterjedt tűs kapcsolatok könnyen összeszerelhetők voltak a terepen, egy nagy menetes csapból álltak, amely minden tagon áthalad, és a végeken anyákkal rögzítették.

A szegecselt kapcsolatokat a merevebb kötést biztosító szegecselt kapcsolatok elterjedése tette feleslegessé. A szegecselt kapcsolatoknál a rácsos tartóelemeket a tagok összekapcsolása érdekében egy kötőlemezhez szegecselték. Később a szegecsek helyett csavarokat vagy hegesztéseket alkalmaztak, hogy a tagokat a kötőlemezekhez rögzítsék. A csavaros és hegesztett kapcsolatok részletei hasonlóak a fent bemutatott szegecselt kapcsolathoz.

Fedett hídszerkezetek

A fából készült fedett hidak olyan fából épített gerendahidak, amelyeket nem szerkezeti tető- és falrendszerrel fednek. A tető és a fal alatt gerendavázas tagok vannak. A fém rácsos hidakhoz hasonlóan a fedett hidak is különböző konfigurációjúak. Bár van némi átfedés a fém és a fedett fagerenda-konfigurációk között, az azonos nevű fagerenda-konfigurációk részletei eltérhetnek a fedett és a fém fagerenda között, és számos olyan fedett fagerenda-konfiguráció létezik, amelyet a fém fagerendaépítésben nem használtak. Azt is meg kell jegyezni, hogy bár a fedett hidaknál az uralkodó anyag a fa, korlátozott területeken néha vasat is használtak (a vas jobban teljesített, mint a fa a húzóelemeknél), és néha vasat használtak a faelemek összekötésére.

Multiple Kingpost

Ívhidak

Az ívhidak többféle kialakításúak, az építés során használt anyagtípustól függően. A kő, a beton vagy a fém a három leggyakoribb anyag, bár fát is használhatnak.

A boltíves hidakat kétféle elrendezésben írják le: Fedélzeti ívek, amelyeknél az ív az úttest alatt van, és átmenő ívek, amelyeknél az ív az úttest fölé emelkedik legalább a fesztáv egy részén.

Ívhidak típusai

A legtöbb ívhíd úgy működik, hogy az erőket ferdén nyomja a támaszok vagy pillérek oldalába a fesztávok mindkét végén. Mint ilyenek, gyakran rendelkeznek ferde csapágyazással, amelyet ferde hátoldalnak neveznek.

Az acél ívhidakat és a beton átmenő ívhidakat néha “kötött” ívhidakként tervezik, ahol egy nagy gerenda köti össze az ív mindkét végét. Ezekben az esetekben a híd a pilléreken vagy támpilléreken nyugodhat, mint egy gerendahíd, és egy vízszintes csapágy függőlegesen küldi az erőket az alépítménybe.

Beton ívhíd-konfigurációk

Open Spandrel Arch: A fedélzeti ívhíd egyik típusa, mint a fenti ábrán látható, függőleges oszlopokkal köti össze a fedélzetet az ívvel.

Zárt támpilléres híd: A fedélzeti ívhíd olyan típusa, amely tömör betonfalakkal köti össze a fedélzetet az ívvel. A Closed Spandrel Arch hidak gyakran tartalmaznak a fedélzet és a felépítmény által alkotott beton “doboz” belsejébe rejtett földkitöltést, amely egy olyan széles ívből áll, mint maga a híd. Alternatív megoldásként, ha a híd a fedélzet alatt ismétlődő ív alakú gerendák megjelenését mutatja, akkor “bordázott” ívhídnak nevezik.

Átmenő (szivárvány) ív: Beton ívhidaknál, amikor az ív az úttest felett van, gyakran szivárványívnek nevezik.

Kőíves hídkonfigurációk

A kőíves hidak szinte mindig fedélzeti ívek, és zárt karéjos kialakításúak. A mérnökök a kőíves hidakat az ív alakja (félköríves, szegmensíves vagy ellipszis alakú) alapján kategorizálhatják.

A félköríves ív olyan ívből áll, amely félkör alakú.

A szegmentális ív olyan ívből áll, amely a félkörnél kisebb alakú.

Az elliptikus ív olyan ívből áll, amely fél ovális alakú.

Acél ívhidak kialakításai

Az acél ívhidak, a beton ívhidakhoz hasonlóan, elrendezhetők fedélzeti ívhídként vagy átmenő ívhídként. Az acél ívhidakat tovább kategorizálják az ívborda kialakítása, a zsanérok megléte és az esetleges merevítések alapján.

Ha az ívborda tömör vagy dobozos gerenda, akkor “tömör bordás” ívhídról van szó.

Ha az ívborda sok különböző tagból és akkordból van kialakítva, hasonlóan a rácsos hídhoz, a híd “merevített bordás” ívhíd.

A fedélzeti ívhidak néha a függőleges oszlopok mellett átlós merevítéseket is tartalmaznak. Ezekben az esetekben a hidat gerendagerendás ívhídnak nevezik.

A acél ívhidak kialakításában lehetnek óriási csapok, úgynevezett “zsanérok”. A hídnak csak a ferdehátakon (csapágyakon) lehetnek zsanérok (kétcsuklós ívhíd).

Az acél ívhídnak lehet egy harmadik csuklója is a koronánál (a fesztáv közepénél), így három csuklós ívhíd lesz.

Ha nincsenek zsanérok, az acél ívhidat zsanérok nélküli ívhídnak nevezik.

Függőhidak

A függőhíd olyan fedélzetből áll, amelyet a fedélzet fölé magasodó tornyokból a fesztáv fölé kifeszített főkábelek tartanak. A fedélzet a főkábelhez függesztőkábeleken keresztül kapcsolódik, amelyek a fedélzetet a főkábelekről “lelógatják”. A főkábel távolabbi végeit (az úgynevezett backstays) rögzítőelemek tartják a helyükön. A függőhidak jellemzően három, a függesztőrendszer által a helyén tartott gerendából állnak, amelyek egy központi gerendából állnak, amelyet “horgonyzó” vagy “oldalsó” gerendák szegélyeznek. Magát a fedélzetet a szél és a hídon áthaladó terhek hatására merevítő rendszer tartja merevségben. A merevítő rendszer különböző egyszerű hídtípusok formájában valósulhat meg. A történelmi hidaknál a merevítő rendszer jellemzően rácsos (csüngő, átmenő vagy fedélzeti) vagy gerendás (átmenő vagy fedélzeti) gerendák formájában valósul meg.

Függőhíd-konfigurációk

A függőhíd leggyakoribb konfigurációja a háromtámaszú függőhíd, amelynek mindhárom támaszát egy-egy főkábelre függesztik.

Egy ritka kialakítású függőhíd kiküszöböli a nagyméretű rögzítések használatát azáltal, hogy a hidat önmagához kapcsolja: a főkábelek a híd végein közvetlenül a hídfelépítményhez vannak rögzítve, így egy önhorgonyzó függőhíd jön létre.

Néhány függőhídnak csak egyetlen függőfolyosója van. Ebben az esetben a főkábel tehermentes hátsó kötéllé válik, amely közvetlenül a torony tetejéről halad lefelé a lehorgonyzásig. Az egynyílású függőhidaknál egyszerű megközelítési fesztávok találhatók, amelyek a fedélzetet támasztják meg, ahol egy háromnyílású függőhídnál az oldalsó/horgonyzó fesztávok lennének. Ez az elrendezés a fenti ábrán látható.

Főkábel típusok

A főkábel lehet drótkötél, vagy szemléltető lánc. A szemlélőláncos hidak ritkák; a legtöbb függőhídnál a kábel valamilyen formában drótkötelet használnak.

Kötélhíd

A függőhíd alapformájának egyik gyakori típusa a kötélhíd. A kábeles hídnál az egyes függesztőkábelek közvetlenül a toronyból kapcsolódnak a fedélzethez, felsővezetékes főkábel nélkül. A függőfolyosós hidak általában stabilabbak, mint a hagyományos függőhidak, ezért gyakran nem rendelkeznek nagyméretű merevítő fesztávokkal és gerendákkal. A kábeles hidak különböző módon konfigurált kábelekkel rendelkezhetnek.

Kábelkonfigurációk

Toronykonfigurációk

Dupla függőleges sík (párhuzamos): Ha a kábelek a fedélzet mindkét oldalára kettős oszlopokból (egy-egy oszlop a fedélzet mindkét oldalára) terjednek ki, akkor kettős függőleges síkú kábeles hídról van szó.

Kettős függőleges síkú (ferde): A kettős függőleges síkban az oszlopok ferde is lehetnek.

Egyszeres függőleges sík: Ha a kábelek a fedélzet közepén lévő egyetlen oszlopból a fedélzet két oldalára terjednek ki, akkor egyszemélyes függőleges síkú kábeles hídról van szó.

Mozgatható hidak

A fent leírt hídtípusok közül sok olyan mechanikai funkcióval együtt is kialakítható, amely lehetővé teszi, hogy a híd szabaddá tegye a vízi utat, és utat engedjen olyan hajóknak, amelyek egyébként zárt állapotban nem férnének el a híd alatt. Ezeket a mozgatható hidakat a híd mozgását lehetővé tevő mechanikai elemek kialakítása alapján kategorizálják.

Bázishidak

A bázishidak felfelé forognak, hogy megnyíljanak a hajók előtt. Tartalmaznak egy ellensúlyt a fesztáv kiegyensúlyozására, és lehetővé teszik, hogy viszonylag kis motorok emeljék fel a nagy szárnyat.

Ha a fesztáv két felemelkedő baszkuláris szárnyból áll, akkor a híd kétszárnyú baszkuláris. A legtöbb autópálya-baszkuláris híd kétleveles.

Ha a fesztáv két felemelkedő baszkuláris levélből áll, a híd kétleveles baszkuláris. A legtöbb autópálya bazsulahíd kétleveles.

Bazsulahíd-konfigurációk

A mozgatható hídtípusok közül a bazsulahidak mutatják a legnagyobb változatosságot a mechanikai működésben. Az alábbi bazekuláris kialakítások J. A. L. Waddell 1916-ban megjelent Bridge Engineering című könyvében szereplő kialakításokból lettek átvéve, és nagyrészt ma is érvényesek, csak az alábbiakban említett kisebb név- és osztályozási változtatásokkal.

Fixed-Trunnion (chicagói típus): Az ellensúly a szárnyhoz van rögzítve, és a szárny egy rögzített tengely körül forog. Először a londoni Tower-hídon használták, a konstrukciót Chicago városa korszerűsítette és tette népszerűvé.

Scherzer gördülő emelő: Ez a bazkula típus egy sínpályán forog, és egy ellensúlyt rögzítenek a levélhez. Albert Scherzer találta fel 1893-ban, és testvére, William Scherzer tette népszerűvé.

Strauss-baszkula: Joseph Strauss találta fel az ő változatát a csigás bázishídnak, amely arról nevezetes, hogy az ellensúly számára külön csigát tartalmazott. Így az ellensúlyt nem rögzítik a szárnyhoz. Ez a fej feletti ellensúlyos kialakítás olyan kialakításhoz is adaptálható volt, ahol az ellensúlyt az útpálya alá rejtették.

Heel-Trunnion: A Strauss-baszkula e változata párhuzamos alakjáról nevezetes, és jellemzően a fent látható formát veszi fel. Az ellensúly mindig az úttest felett van.

Sz: Ritka baszkuláris kialakítás.

Rall: Ritka bazkula konstrukció.

Lengőhidak

A mozgó hídtípus, a lengőhidakat jellemzően két fő kategóriába sorolják az alapján, hogy hogyan támaszkodnak a lengőpilléren, ahogy az alábbiakban szerepel. A legtöbb lengőhíd szimmetrikus (középső pillér), de ha a pillér nem középen van, akkor a híd bobtail lengőhíd, és a rövidebbik végén egyensúlyozó ellensúly is lehet.

Lengőhíd-konfigurációk

Rim Bearing: A fesztáv a perem körüli körpályán támaszkodik. Jellemzően számos görgő sűrű sorozata van a perem körül.

Középcsapágyazás: A fesztáv a lengőpillér középpontjában lévő egyetlen ponton támaszkodik. Mint ilyen, a perem körül kevesebb görgő lehet, mivel ezek csak a gerenda vezetésére szolgálnak mozgás közben, és nem teherhordóak.

Néhány lengőhidat úgy terveznek, hogy a lengőpillér nem a híd közepén van, az egyik kar a vízi út felett nyújt lengőnyúlványt, a másik rövidebb karon pedig ellensúly van, hogy a híd egyensúlyban maradjon. Ezeket bobtail lengőhidaknak nevezik.

Függőleges felvonóhidak

A függőleges felvonóhidak mozgatható hídtípus, amelyek közvetlenül felfelé emelkednek, hogy a hajók számára szabad helyet biztosítsanak. A két leggyakoribb forma magas tornyokat használ, amelyekben ellensúlyok vannak, amelyek mozognak, hogy egyensúlyban tartsák a fesztávot, miközben motorok emelik. A függőleges emelőhidak e típusait aszerint osztályozzák, hogy hol találhatók ezek a motorok.

Függőleges emelőhidak alkatrészei

A fenti ábra, amelyet a híres függőleges emelőhidak mérnöke, J. A. L. Waddell készített, egy függőleges emelőhíd számos alkatrészét mutatja.

Függőleges emelőhidak konfigurációi

Néhány függőleges emelőhídnál a motorok magán az emelőnyíláson vannak elhelyezve, és egy sor kábel vezet le az emelőnyílásról a toronyra az ellensúly és az emelő (felhúzó) kábelek mozgatására. Az úgynevezett span drive függőleges felvonóhidak általában régebbi függőleges felvonóhidak.

Más függőleges felvonóhidak a motorokat a tornyokon helyezik el, jellemzően a tetején, a tárcsák mellett. Ezeket toronyhajtású függőleges felvonóhidaknak nevezik, és általában újabb függőleges felvonóhidakról van szó.