Historic Bridge Foundation

Wprowadzenie

Mosty są konstruowane na wiele różnych sposobów i często są identyfikowane przez materiały, z których są zbudowane i projekty zbudowane przy użyciu tych materiałów. Poniższe diagramy mogą być użyte do pomocy w identyfikacji mostów, które możesz zobaczyć podczas swoich podróży.

A Note On Bridge Forms

Na najprostszym poziomie projektowania inżynieryjnego, mosty występują w trzech podstawowych formach: belki, łuku i zawieszenia. Z tych trzech podstawowych form mostów wynika wiele różnych typów mostów opisanych poniżej. Niektóre typy mostów są dalej podzielone na różne konfiguracje i układy konstrukcji nośnej. Do wielu typów mostów można dodać elementy mechaniczne, aby umożliwić ich przesuwanie w celu zapewnienia prześwitu dla łodzi. Mosty ruchome są skategoryzowane zgodnie z konstrukcją mechaniczną, która umożliwia ich ruch, a kilka typów mostów ruchomych występuje również w różnych konfiguracjach.

Podstawy mostu

Części mostu

Typy przęseł

Przęsła proste charakteryzują się konstrukcyjnie niezależną konstrukcją nośną tworzącą każde przęsło mostu.

Przęsła ciągłe charakteryzują się tym, co ma wygląd konstrukcji nośnej z jednym przęsłem, ale jest wsparte na filarach w jednym lub więcej punktach.

Przęsłami wspornikowymi są przęsła, które rozciągają się na zewnątrz od elementu konstrukcji nośnej i kończą się w miejscu niepodpartym przez element konstrukcji nośnej. Te wysunięte na zewnątrz ramiona wspornikowe są równoważone przez drugą połowę systemu przęseł, która rozciąga się w kierunku przeciwnym do mola, tworząc ramię kotwiące.

Wiele przęseł wspornikowych ma ramiona wspornikowe, które zamiast rozciągać się aż do spotkania z przeciwległym ramieniem wspornikowym, zatrzymują się krótko w środku, tak aby utrzymać zawieszone przęsło w miejscu.

Układy konstrukcji nośnej

Układy mostu odnoszą się do położenia pokładu (jezdni) względem konstrukcji nośnej mostu.
Nie wszystkie typy mostów wykorzystują tę nomenklaturę. Terminy te są powszechnie stosowane w przypadku mostów kratownicowych, a dwa z nich są powszechnie stosowane również w przypadku mostów łukowych i dźwigarowych.

W przypadku mostu przelotowego konstrukcja nośna znajduje się obok jezdni. W przypadku mostów kratownicowych stężenie nad głową musi być również obecne, aby most był uważany za kratownicę przelotową.

W przypadku mostu kucykowego konstrukcja nośna znajduje się nad jezdnią i obok niej, ale nie ma stężenia nad głową. Termin „pony” jest zwykle używany tylko do opisywania mostów kratownicowych, chociaż można zauważyć, że niektóre mosty kratownicowe i łukowe również występują w tej formie, nawet jeśli nie są zwykle opisywane jako takie. To, co wydaje się być mostem typu „pony girder” lub „pony arch” jest zwykle opisywane jako „through girder” lub „through arch.”

W przypadku mostu pomostowego, konstrukcja nośna, jak również wszelkie stężenia, znajdują się poniżej jezdni.

Mosty belkowe i dźwigarowe

W porównaniu z mostami wielodźwigarowymi, mosty z dźwigarami pomostowymi mają większe i mniej belek, a jezdnia spoczywa na poprzecznych belkach stropowych, które rozciągają się pomiędzy dźwigarami.

Mosty z dźwigarami przelotowymi są podobne w konstrukcji do dźwigarów pokładowych, z tym wyjątkiem, że dźwigary wznoszą się ponad jezdnię. Poprzeczne belki stropowe pozostają pod pokładem.

Betonowa belka teowa jest powszechnym typem betonowego mostu belkowego, w którym belki są odlewane integralnie z pokładem, tworząc powtarzający się kształt litery „T” w widoku poprzecznym.

W moście płytowym most jest podparty przez konstrukcję nośną, która działa jak pojedyncza lita belka nad przeszkodą. Mosty kratownicowe są formą mostu belkowego, w którym trójkątna rama z elementów konstrukcyjnych i pasów tworzy konstrukcję, która działa jak duża belka. Mosty kratownicowe są opisywane w zależności od układu kratownic: kratownice pomostowe (poniżej jezdni), kratownice typu pony (powyżej jezdni, ale bez stężeń nad głową) oraz kratownice przelotowe (powyżej jezdni, ze stężeniami nad głową). Naukowcy mogą zauważyć, że historycznie mosty przelotowe były czasami nazywane kratownicami wysokimi, a kratownice kucykowe były czasami nazywane kratownicami niskimi.

Części mostów kratownicowych

Konfiguracje metalowych mostów kratownicowych

Metalowe mosty kratownicowe występują w wielu różnych układach i konfiguracjach, jak pokazano poniżej. Większość z poniższych konstrukcji kratownicowych została zaadaptowana z tych, które pojawiły się w książce J.A.L. Waddella z 1916 r. zatytułowanej Bridge Engineering (Inżynieria mostowa) i w przeważającej części pozostają one aktualne do dziś, z niewielkimi tylko zmianami w nazewnictwie i klasyfikacji, jak zauważono poniżej.

Kratownica Pratta: Kratownica Pratta jest jedną z najbardziej powszechnych konfiguracji kratownicowych.

Kratownica Pratta półbiodrowa: W niektórych mostach kratownicowych typu Pratt brakuje pionowych elementów biodrowych i są one znane jako półbiodrowe mosty kratownicowe typu Pratt.

Kratownica Whipple (podwójnie przecinająca się kratownica Pratta): Ta wariacja na temat Pratta była powszechna dla dłuższych przęseł w XIX wieku.

Howe: Przekątne podążają w kierunku przeciwnym do orientacji Pratta. Kratownica Pratta była częściej spotykana na kratownicach metalowych, natomiast Howe na kratownicach drewnianych.

Parker: Kratownica Pratta z wielokątnym pasem górnym. Stosowana w przypadku większych rozpiętości.

Camelback: Kratownica Parkera o dokładnie pięciu nachyleniach do pasa górnego (łącznie ze słupkami końcowymi).

Baltimore: Kratownica Pratta z podzielonymi panelami. Dwie popularne formy pokazane powyżej.

Kratownica Pensylwanii (Petit): Kratownica Parkera z podzielonymi panelami. Dwie popularne formy pokazane powyżej. Obecnie kratownice pensylwańskie z pięcioma połaciami pasa górnego nazywane są po prostu „kratownicami pensylwańskimi”, ale mogą być również nazywane „kratownicami pensylwańskimi typu Camelback”. Kratownice pensylwańskie były używane do budowy długich przęseł, w tym jednych z najdłuższych prostych przęseł, jakie kiedykolwiek zbudowano.

Warren: Podczas gdy książka Waddella rozróżniała kratownice typu „Triangular” i „Warren”, dziś wszystkie odmiany są znane jako mosty kratownicowe Warrena.

Warren (z pionami): Większość mostów kratownicowych Warrena posiada pionowe elementy konstrukcyjne, chociaż częstotliwość występowania pionów może być różna. Kratownice Warrena (z pionami lub bez) były powszechnie stosowanym typem kratownic.

Kratownice Warrena z podwójnym przecięciem: Ta konstrukcja może być postrzegana jako dwie kratownice Warrena nałożone na siebie i przesunięte względem siebie.

Kratownica kratowa: Kratownice Warrena o potrójnym przecięciu, poczwórnym przecięciu oraz poczwórnym przecięciu są powszechnie nazywane po prostu „kratownicami”. Czasami kratownica Warrena z poczwórnym przecięciem nazywana jest również kratownicą czterokątną.

K-Truss: Wynaleziona podczas budowy mostu Quebec, K-Truss może być ułożona na kilka różnych sposobów, z dwoma orientacjami pokazanymi powyżej. Pas górny nie musi być wielokątny.

Bollman: Niezwykła konstrukcja kratownicowa stosowana na niektórych z najwcześniejszych żelaznych mostów kolejowych.

Fink: Niezwykła konstrukcja kratownicy stosowana na niektórych z najwcześniejszych żelaznych mostów kolejowych.

Kratownica łukowa (paraboliczna): Ta forma kratownicy ma zazwyczaj zakrzywiony pas górny i czasami nazywana jest również kratownicą łukową. Najczęściej stosowana w latach 70. XIX wieku jako wczesna forma kratownicy metalowej.

Słupek królewski: Używany na bardzo krótkich odcinkach.

Queenpost: Używany dla bardzo krótkich przęseł. Może, ale nie musi mieć układu „X” z przekątnymi w środku.

Kratownica Waddell „A”: Kratownica ta, czasami nazywana kratownicą A-Frame, była budowana w małych ilościach.

Lenticular: Większość przykładów w Stanach Zjednoczonych została zbudowana według opatentowanego projektu przez Berlin Iron Bridge Company z East Berlin, Connecticut.

Kellogg: Archaiczna i rzadka forma kratownicowa.

Post: Archaiczna i rzadka forma kratownicowa.

Pegram: Archaiczna i rzadka forma kratownicowa.

Thacher: Archaiczna i rzadko spotykana forma kratownicowa. Dokładna forma może się nieznacznie różnić, żaden z istniejących przykładów nie jest dokładnie zgodny z projektem opatentowanym przez Edwina Thachera.

Stearns: Archaiczna i rzadko spotykana forma kratownicy.

Metalowe połączenia kratownicowe

Metalowe mosty kratownicowe są dalej klasyfikowane według sposobu, w jaki elementy konstrukcyjne są ze sobą połączone. Połączenia mogą być sworzniowe, nitowane, skręcane lub spawane.

Połączenia sworzniowe, powszechne od około 1870 do 1910 roku, były łatwe do zmontowania w terenie, składały się z dużego gwintowanego sworznia, który przechodził przez wszystkie elementy konstrukcyjne i był mocowany na końcach za pomocą nakrętek.

Połączenia nitowe stały się przestarzałe wraz z pojawieniem się połączeń nitowych, które oferowały bardziej sztywne połączenie. W przypadku połączeń nitowanych elementy kratownicy były nitowane do blachy węzłowej w celu połączenia elementów. Później nity zastępowano śrubami lub spoinami w celu przymocowania elementów do blach węzłowych. Szczegóły połączeń śrubowych i spawanych są podobne do połączeń nitowanych pokazanych powyżej.

Konfiguracje kratownicowe mostów krytych

Drewniane mosty kryte to mosty kratownicowe zbudowane z drewna i pokryte niekonstrukcyjnym systemem dachu i ścian. Pod dachem i ścianą znajdują się elementy kratownicowe. Podobnie jak metalowe mosty kratownicowe, mosty kryte mają różne konfiguracje. Chociaż konfiguracje kratownic metalowych i krytych w pewnym stopniu pokrywają się, szczegóły konfiguracji kratownic o tej samej nazwie mogą różnić się w przypadku kratownic krytych i metalowych, a ponadto istnieje wiele konfiguracji kratownic krytych, które nie były wykorzystywane w konstrukcji kratownic metalowych. Należy również zauważyć, że podczas gdy dominującym materiałem stosowanym w krytych mostach jest drewno, żelazo było czasami używane w ograniczonych obszarach (żelazo lepiej niż drewno sprawdzało się w przypadku elementów rozciąganych) i żelazo było czasami używane do łączenia elementów drewnianych.

.

.

Mosty łukowe

Mosty łukowe dzielą się na różne konfiguracje, w zależności od rodzaju materiału użytego do budowy. Kamień, beton lub metal to trzy najbardziej powszechne materiały, chociaż drewno może być również używane.

Mosty łukowe są opisane w dwóch układach: Łuki pokładowe, z łukiem poniżej jezdni, oraz łuki przelotowe, z łukiem wznoszącym się ponad jezdnią przez co najmniej część przęsła.

Rodzaje mostów łukowych

Większość mostów łukowych funkcjonuje poprzez wciskanie sił pod kątem w bok przyczółków lub filarów na każdym końcu przęsła. Jako takie, często posiadają łożyska skośne zwane skewbacks.

Konfiguracje betonowych mostów łukowych

Otwarty łuk spandrelowy: Typ mostu łukowego z pokładem, jak pokazano powyżej, wykorzystuje pionowe kolumny do połączenia pokładu z łukiem.

Zamknięty łuk spandrelowy: Typ mostu łukowego, w którym do połączenia pokładu z łukiem użyto pełnych ścian betonowych. Mosty typu Closed Spandrel Arch często zawierają ziemne wypełnienie ukryte wewnątrz betonowego „pudełka” utworzonego przez pokład i konstrukcję nośną, składające się z łuku, który jest tak szeroki jak sam most. Alternatywnie, jeśli most ma wygląd powtarzających się belek w kształcie łuku pod pokładem, jest znany jako „żebrowany” most łukowy.

Przechodzący (tęczowy) łuk: W przypadku betonowych mostów łukowych, gdy łuk znajduje się nad jezdnią, jest często znany jako łuk tęczowy.

Konfiguracje kamiennych mostów łukowych

Kamienne mosty łukowe są prawie zawsze łukami pokładowymi i zamkniętymi spandrelami w konfiguracji. Inżynierowie mogą kategoryzować kamienne mosty łukowe w oparciu o kształt łuku (półokrągły, segmentowy lub eliptyczny).

Łuk półokrągły składa się z łuku, który ma kształt półkola.

Łuk segmentowy składa się z łuku, który jest w kształcie mniej niż połowy koła.

Łuk eliptyczny składa się z łuku, który jest w kształcie połowy owalu.

Jeżeli żebro łukowe jest belką pełną lub skrzynkową, jest to most łukowy „pełnożebrowy”.

Jeżeli żebro łukowe jest zaprojektowane z wielu różnych elementów i pasów, podobnie jak w przypadku mostu kratownicowego, most jest mostem łukowym „stężonym żebrowym”.

Pokładowe mosty łukowe zawierają czasami stężenia ukośne oprócz pionowych słupów. W takich przypadkach most jest znany jako spandrel-braced arch bridge.

Stalowe mosty łukowe mogą mieć gigantyczne sworznie zwane „zawiasami” w projekcie. Most może mieć zawiasy tylko przy skośnych plecach (łożyskach) (most łukowy z dwoma zawiasami).

Stalowy most łukowy może mieć również trzeci zawias w koronie (w środku przęsła), co czyni go trójzawiasowym mostem łukowym.

Jeśli nie ma żadnych zawiasów, stalowy most łukowy jest znany jako most łukowy bez zawiasów.

Mosty wiszące

Most wiszący składa się z pokładu, który jest utrzymywany pod głównymi linami, które są rozciągnięte na przęśle z wysokich wież, które wznoszą się ponad pokładem. Pomost jest połączony z linami głównymi za pomocą szelek, które „zawieszają” pomost na linach głównych. Dalekie końce lin głównych (tzw. podpory) są utrzymywane w miejscu za pomocą kotwic. Mosty podwieszone składają się zazwyczaj z trzech przęseł utrzymywanych w miejscu przez system zawieszenia, składający się z przęsła centralnego, flankowanego przez przęsła „kotwiczne” lub „boczne”. Sam pomost jest utrzymywany w sztywności pod wpływem wiatru i obciążeń przenoszonych przez most dzięki systemowi usztywniającemu. System usztywniający może mieć formę różnych prostych typów mostów. W przypadku mostów historycznych system usztywniający ma zazwyczaj postać kratownicy (kuca, przelotowej lub pomostowej) lub dźwigara (przelotowego lub pomostowego).

Konfiguracje mostów wiszących

Most wiszący o trzech przęsłach, z każdym z trzech przęseł podwieszonych do głównej liny, jest najbardziej powszechną konfiguracją mostu wiszącego.

Rzadko spotykana konstrukcja mostu wiszącego eliminuje użycie dużych zakotwień poprzez połączenie mostu z samym sobą: główne kable są przymocowane bezpośrednio do konstrukcji nośnej mostu na końcach mostu, tworząc samozakotwiczony most wiszący.

Niektóre mosty wiszące mają tylko jedno przęsło. W takim przypadku lina główna staje się nieobciążoną liną spiętrzającą, która biegnie bezpośrednio od szczytu wieży w dół do zakotwienia. W przypadku mostów podwieszonych jednoprzęsłowych można spotkać proste przęsła dojazdowe podpierające pokład w miejscu przęseł bocznych/ kotwiących w moście podwieszonym trzyprzęsłowym. Ten układ jest pokazany powyżej.

Typy kabli głównych

Kabel główny może mieć postać kabla stalowego lub łańcucha oczkowego. Mosty łańcuchowe są rzadkie; większość mostów wiszących używa jakiejś formy liny stalowej jako liny.

Mosty wantowe

Jednym z powszechnych typów podstawowego mostu wiszącego jest most wantowy. W mostach wantowych, poszczególne liny nośne łączą się bezpośrednio z wieżą do pomostu, bez udziału głównej sieci trakcyjnej. Mosty wantowe są zwykle bardziej stabilne niż tradycyjne mosty wiszące, dlatego też często nie posiadają dużych kratownic i dźwigarów usztywniających. Mosty wantowe mogą posiadać kable skonfigurowane w różny sposób.

Konfiguracje kabli

Konfiguracje wież

Podwójna płaszczyzna pionowa (równoległa): Jeżeli kable rozchodzą się na obie strony pomostu od podwójnych słupów (po jednym słupie na każdą stronę pomostu), jest to most wantowy o podwójnej płaszczyźnie pionowej.

Podwójna płaszczyzna pionowa (pochylona): W podwójnej płaszczyźnie pionowej, słupy mogą być również pochylone.

Single Vertical Plane (pojedyncza płaszczyzna pionowa): Jeżeli liny rozchodzą się po obu stronach pomostu od pojedynczych słupów w środku pomostu, jest to most wantowy o pojedynczej płaszczyźnie pionowej.

Mosty ruchome

Wiele z opisanych powyżej typów mostów może być zaprojektowanych wraz z elementami mechanicznymi, które pozwalają mostowi oczyścić drogę wodną i zrobić miejsce dla łodzi, które w przeciwnym razie nie zmieściłyby się pod mostem w stanie zamkniętym. Te ruchome mosty są skategoryzowane na podstawie projektu cech mechanicznych, które umożliwiają ruch mostu.

Mosty baskwilowe

Mosty baskwilowe obracają się, aby otworzyć się dla łodzi. Zawierają one przeciwwagę, aby zrównoważyć przęsło i umożliwić stosunkowo małym silnikom podniesienie dużego skrzydła.

Jeśli przęsło składa się z dwóch skrzydeł, które podnoszą się do góry, most jest dwuskrzydłowy. Większość mostów drogowych to mosty dwuskrzydłowe.

Jeśli przęsło składa się z dwóch skrzydeł, które podnoszą się do góry, most jest dwuskrzydłowy. Większość autostradowych mostów baskwilowych jest dwuskrzydłowa.

Konfiguracje mostów baskwilowych

Wśród typów mostów ruchomych, mosty baskwilowe wykazują największą różnorodność w działaniu mechanicznym. Poniższe konstrukcje są zaadaptowane z tych, które ukazały się w książce J.A.L. Waddella z 1916 roku Inżynieria mostowa i w większości pozostają aktualne do dziś, z niewielkimi tylko zmianami nazw i klasyfikacji, jak zauważono poniżej.

Przeciwwaga stała – zębata (typ chicagowski): Przeciwwaga jest przymocowana do skrzydła, a skrzydło obraca się wokół stałego przegubu. Po raz pierwszy zastosowana w londyńskim Tower Bridge, konstrukcja ta została zmodernizowana i spopularyzowana przez miasto Chicago.

Podnośnik obrotowy Scherzera: Ten typ baskili obraca się na szynie i ma przeciwwagę przymocowaną do skrzydła. Wynaleziony w 1893 roku przez Alberta Scherzera i spopularyzowany przez jego brata Williama Scherzera.

Baskule Straussa: Joseph Strauss wynalazł swoją odmianę mostu baskwilowego, który charakteryzuje się tym, że posiada oddzielny czop dla przeciwwagi. W związku z tym przeciwwaga nie jest przymocowana do skrzydła. Ta konstrukcja napowietrznej przeciwwagi była również przystosowana do konstrukcji, w której przeciwwaga była ukryta pod jezdnią.

Heel-Trunnion: Ta odmiana baskili Straussa charakteryzuje się równoległobocznym kształtem i zazwyczaj przybiera formę widoczną powyżej. Przeciwwaga znajduje się zawsze nad jezdnią.

Strona: Rzadko spotykana konstrukcja baskilowa.

Rall: A rare bascule design.

Swing Bridges

A movable bridge type, swing bridges are typically classified into two major categories based upon how they rest on the swing pier as noted below. Większość mostów obrotowych jest symetryczna (środkowy pomost), ale jeśli pomost nie znajduje się w centrum, wówczas most jest mostem obrotowym typu bobtail, a przeciwwaga równoważąca może być obecna na krótszym końcu.

Konfiguracje mostów obrotowych

Nośność obręczy: Przęsło opiera się na torze okrężnym wokół obręczy. Zazwyczaj ma gęstą serię licznych rolek wokół obręczy.

Łożysko środkowe: Span ponosi na jednym punkcie w centrum pomostu huśtawki. W związku z tym może być mniej rolek wokół obręczy, ponieważ służą one jedynie do prowadzenia kratownicy podczas ruchu i nie są nośne.

Niektóre mosty obrotowe są zaprojektowane w taki sposób, że pomost obrotowy nie znajduje się w środku mostu, z jednym ramieniem zapewniającym rozpiętość nad drogą wodną, a inne krótsze ramię posiada przeciwwagę utrzymującą most w równowadze. Są one znane jako mosty obrotowe typu bobtail.

Pionowe mosty podnoszone

Typ mostu ruchomego, pionowe mosty podnoszone wznoszą się bezpośrednio do góry, aby zapewnić prześwit dla łodzi. Dwie najbardziej powszechne formy wykorzystują wysokie wieże, w których znajdują się przeciwwagi, które poruszają się, aby utrzymać przęsło w równowadze, gdy jest ono podnoszone przez silniki. Te typy pionowych mostów podnoszących są kategoryzowane na podstawie miejsca, w którym znajdują się silniki.

Części pionowych mostów podnoszących

Powyższy diagram, stworzony przez słynnego inżyniera pionowych mostów podnoszących J. A. L. Waddell pokazuje wiele części pionowego mostu podnoszącego.

Konfiguracje pionowych mostów podnoszących

Wiele pionowych mostów podnoszących posiada silniki na samym przęśle podnoszącym, z serią kabli prowadzących z przęsła i na wieżę do poruszania przeciwwagi i kabli podnoszących (uphaul). Są to starsze pionowe mosty podnoszące, nazywane mostami o napędzie przęsłowym.

Inne pionowe mosty podnoszące posiadają silniki na wieżach, zazwyczaj na szczycie obok kół pasowych. Są one znane jako pionowe mosty podnoszące z napędem wieżowym i zwykle są to nowsze pionowe mosty podnoszące.