Ферменный мост

Не путать с эстакадным мостом .

Ферменный мост

Мост с фермами, которым управляет Southern Pacific Railroad в округе Контра-Коста, Калифорния, переоборудован для пешеходного использования и поддержки трубопроводов.
Предок	Балочный мост
Связанный	Никто
Потомок	Консольный мост , ферменный арочный мост , транспортный мост , решетчатый мост
несет	Пешеходы , трубопроводы , автомобили , грузовики , легкорельсовый транспорт , тяжелорельсовый транспорт
Диапазон диапазона	Короткая или средняя – не очень длинная, если только она не непрерывная
Материал	Древесина , железо , сталь , железобетон , предварительно напряженный бетон.
Подвижный	Может быть подвижным - см. разводной мост.
Проектные усилия	Середина
подделка Требуется	Зависит от длины, материалов и степени заводской сборки.

Ферменный мост — это мост , несущая пролетная часть которого состоит из фермы — конструкции из соединенных между собой элементов, обычно образующих треугольные блоки. Соединяемые элементы, обычно прямые, могут подвергаться напряжениям от растяжения , сжатия , а иногда и от того и другого в ответ на динамические нагрузки. Существует несколько типов ферменных мостов, в том числе мосты простой конструкции, которые были одними из первых мостов, спроектированных в 19 и начале 20 веков. Мост с фермами экономически выгоден в строительстве прежде всего потому, что он эффективно использует материалы.

Дизайн

Компоненты типичного ферменного моста

Природа фермы позволяет анализировать ее структуру, используя несколько допущений и применяя законы движения Ньютона в соответствии с разделом физики, известным как статика . Для целей анализа предполагается, что фермы соединены штифтами в местах соединения прямых компонентов, а это означает, что каждое соединение в конструкции по отдельности функционально считается гибким соединением, а не жестким соединением, способным сохранять свою форму. а полученная форма и прочность конструкции сохраняются только за счет соединения компонентов. Это предположение означает, что элементы фермы (пояса, вертикали и диагонали) будут действовать только на растяжение или сжатие. Более сложный анализ необходим там, где жесткие соединения создают значительные изгибающие нагрузки на элементы, как в ферме Виренделя .

В мосту, показанном в информационном окне вверху, вертикальные элементы находятся в растяжении, нижние горизонтальные элементы - в растяжении, сдвиге и изгибе, внешняя диагональ и верхние элементы - в сжатии, а внутренние диагонали - в растяжении. Центральный вертикальный элемент стабилизирует верхний элемент сжатия, предотвращая его коробление . Если верхний элемент достаточно жесткий, то этот вертикальный элемент можно исключить. Если нижний пояс (горизонтальный элемент фермы) достаточно устойчив к изгибу и сдвигу, внешние вертикальные элементы можно исключить, но с добавлением дополнительной прочности к другим элементам в качестве компенсации. Возможность распределять силы различными способами привела к появлению большого разнообразия типов ферменных мостов. Некоторые типы могут быть более выгодными, когда в качестве сжимающих элементов используется древесина, в то время как другие типы легче возводить в определенных условиях места или когда баланс между затратами на рабочую силу, оборудование и материалы имеет определенные благоприятные пропорции.

Включение показанных элементов в значительной степени является инженерным решением, основанным на экономике, поскольку оно представляет собой баланс между затратами на сырье, изготовление за пределами площадки, транспортировку компонентов, монтаж на месте, доступность оборудования и стоимость рабочей силы. В других случаях внешний вид конструкции может иметь большее значение и, таким образом, влиять на проектные решения, выходящие за рамки простых экономических вопросов. Современные материалы, такие как предварительно напряженный бетон , и методы изготовления, такие как автоматизированная сварка , а также изменение цен на сталь по сравнению с ценой на рабочую силу существенно повлияли на конструкцию современных мостов.

Модели мостов

Чистую ферму можно представить как конструкцию со штифтовым соединением, в которой единственными силами, действующими на элементы фермы, являются растяжение или сжатие, а не изгиб. Это используется при преподавании статики для построения моделей мостов из спагетти . Спагетти хрупкие, и хотя они могут выдерживать небольшое усилие натяжения, при сгибании они легко ломаются. Таким образом, модель моста-спагетти демонстрирует использование ферменной конструкции для создания прочной полной конструкции из отдельных слабых элементов.

Соединенные Штаты

В Соединенных Штатах , поскольку древесина была в изобилии, в ранних ферменных мостах обычно использовались тщательно подогнанные бревна для элементов, воспринимающих сжатие, и железные стержни для натяжных элементов , обычно построенных как крытый мост для защиты конструкции. В 1820 году была запатентована простая форма фермы, решетчатая ферма Тауна , которая имела то преимущество, что не требовала ни высоких навыков труда, ни большого количества металла. До 1850 года в США было построено несколько мостов с железными фермами.

Ферменные мосты стали распространенным типом мостов, построенных с 1870-х по 1930-е годы. Примеры таких мостов все еще существуют в США, но их количество быстро сокращается, поскольку они сносятся и заменяются новыми конструкциями. Поскольку металл постепенно начал заменять древесину, из кованого железа в 1870-х годах в США начали массово строить мосты . Мосты с тетивными фермами были распространенной конструкцией ферм в то время с их арочными верхними поясами. Такие компании, как Massillon Bridge Company из Массиллона, штат Огайо , и King Bridge Company из Кливленда , стали широко известны, поскольку они продавали свои разработки в городах и поселках.

Конструкция фермы с тетивой вышла из моды из-за недостаточной прочности и уступила место конструкции фермы Пратта, которая была более прочной. И снова компании по производству мостов продвигали на рынок свои проекты, во главе с компанией Wrought Iron Bridge Company. В 1880-х и 1890-х годах сталь стала заменять кованое железо в качестве предпочтительного материала. В это время использовались и другие конструкции ферм, в том числе верблюжья. К 1910-м годам во многих штатах были разработаны ферменные мосты стандартной схемы, в том числе стальные Уоррена ферменные мосты .

В 1920-х и 1930-х годах Пенсильвания и несколько штатов продолжали строить мосты со стальными фермами, используя массивные стальные мосты со сквозными фермами для больших пролетов. В других штатах, таких как Мичиган , использовались бетонные балочные и балочные мосты стандартного плана, и было построено лишь ограниченное количество ферменных мостов.

Типы дорожного полотна

Ферма может нести дорожное полотно сверху, посередине или внизу фермы. Мосты с земляным полотном вверху или внизу являются наиболее распространенными, поскольку это позволяет придать жесткость как верху, так и низу, образуя коробчатую ферму . Когда земляное полотно находится на ферме, это ферма настила; примером этого был мост через реку Миссисипи I-35W . Когда элементы фермы находятся как над, так и под земляным полотном, это называется сквозной фермой; Примером этого является Pulaski Skyway , где стороны простираются над полотном дороги, но не соединяются, ферма с пони или полусквозная ферма.

Иногда и верхний, и нижний пояса поддерживают земляное полотно, образуя двухэтажную ферму . Это можно использовать для отделения железнодорожного и автомобильного движения или для разделения двух направлений автомобильного движения.

они подвержены воздействию перегрузок Поскольку мосты со сквозными фермами имеют опоры, расположенные над пролетом моста, при использовании на автомагистралях обрушился мост I-5 через реку Скагит . После такого удара ; до обрушения подобные инциденты были обычным явлением и требовали частого ремонта.

Галерея

• 
  Пратт через ферму бывшей железной дороги Приморской воздушной линии , расположенной недалеко от Уиллоу, Флорида ; заброшен с середины 1980-х годов
• 
  Железнодорожный мост с палубными фермами через канал Эри в Локпорте, Нью-Йорк
• 
  Четыре пролета через ферменный мост Генерала Герцога через Оранжевую реку в Аливал-Норт обеспечивают движение автотранспорта.
• 
  Сквозной ферменный мост через реку Скагит на межштатной автомагистрали 5 обрушился после того, как проезжавший грузовик врезался в верхнюю опору.
• 
  Старый ферменный мост через реку Сан-Хасинто в Хамбле, штат Техас
• 
  Пони-ферменный мост из железобетона
• 
  Мост Sky Gate Bridge R в международном аэропорту Кансай , Осака , Япония, является самым длинным двухэтажным ферменным мостом в мире. Он имеет три полосы автомобильного движения сверху и две полосы железнодорожного движения снизу на девяти пролетах ферм.
• 
  Железнодорожный ферменный мост через реку Тринити недалеко от Гудрича, Техас
• 
  Мост Харт, перекинутый через реку Сент-Джонс в Джексонвилле, штат Флорида , представляет собой непрерывный мост с консольными фермами, который сочетает в себе подвесное дорожное полотно на главном пролете длиной 332 метра (1088 футов) и ферменные настилы на прилегающих пролетах подхода.
• 
  Железнодорожный мост с железнодорожными путями в округе Лефлор, штат Миссисипи.
• 
  Мост фермы Уоррена Пони, Чевелон-Крик, Чевелон-Крик, округ Навахо, штат Аризона, построен в 1913 году.
• 
  Вид сбоку на железнодорожный мост с железными фермами через реку Мура в Мурско-Средишче , Хорватия
• 
  Разводной мост с железнодорожными фермами через Буффало-Байу - Хьюстон

Несколько пролетов

Ферменные мосты, состоящие из более чем одного пролета, могут представлять собой либо непрерывную ферму , либо серию простых ферм. В простой ферменной конструкции каждый пролет поддерживается только на концах и полностью независим от соседних пролетов. Каждый пролет должен полностью выдерживать вес любых транспортных средств, проезжающих по нему ( подвижная нагрузка ).

Напротив, непрерывная ферма функционирует как единая жесткая конструкция, опирающаяся на несколько опор. Это означает, что временная нагрузка на один пролет частично воспринимается другими пролетами, и, следовательно, в ферме можно использовать меньше материала. Непрерывные ферменные мосты не были очень распространены до середины 20-го века, поскольку они статически неопределимы , что затрудняет их проектирование без использования компьютеров .

Многопролетный ферменный мост также может быть построен с использованием консольных пролетов, которые поддерживаются только на одном конце, а не на обоих концах, как другие типы ферм. В отличие от непрерывной фермы, консольную ферму не обязательно жестко или вообще соединить в центре. Многие консольные мосты, такие как Квебекский мост, показанный ниже, имеют два консольных пролета, поддерживающих простую ферму в центре. Мост остался бы стоять, если бы простую секцию фермы удалили.

• 
  Многопролетный простой ферменный мост Вивекананда Сету через реку Хугли в Калькутте , Индия.
• 
  Непрерывный ферменный мост, мост Кингстон-Райнклифф через реку Гудзон в Нью-Йорке , США.
• 
  Консольный ферменный мост, Квебекский мост через реку Святого Лаврентия в Квебеке , Канада.

Типы ферм, используемых в мостах

Мосты являются наиболее широко известными примерами использования ферм. Существует много типов, некоторые из них датируются сотнями лет. Ниже приведены некоторые из наиболее распространенных конструкций.

Аллан Трасс

Ферма Аллана

Ферма Аллана , разработанная Перси Алланом , частично основана на ферме Хоу . Первая ферма Аллана была построена 13 августа 1894 года над Гленнис-Крик в Камбервелле, Новый Южный Уэльс, а последний ферменный мост Аллана был построен через Милл-Крик возле Уайзманс-Ферри в 1929 году. Построенный в марте 1895 года мост Тарва, расположенный в Тарве, столичная территория Австралии , был вторым построенным ферменным мостом Аллана, самым старым сохранившимся мостом на австралийской столичной территории и самым старым и самым продолжительным непрерывно используемым ферменным мостом Аллана. Построенный в ноябре 1895 года, мост Хэмпден в Вагга-Вагге, Новый Южный Уэльс , Австралия, первый из ферменных мостов Аллана с подвесными связями, изначально проектировался как стальной мост, но был построен из дерева для снижения стоимости. В своем дизайне Аллан использовал австралийскую железную кору из -за ее прочности. Похожий мост, также спроектированный Перси Алленом, — это мост Виктория на Принс-стрит, Пиктон, Новый Южный Уэльс . Мост, также построенный из железной коры, до сих пор используется для пешеходного и легкого движения.

ферма Бейли

Ферма Бейли над рекой Мёрт во Франции

Основная статья: Мост Бейли

Ферма Бейли была спроектирована британцами в 1940–1941 годах для использования в военных целях во время Второй мировой войны. Небольшой набор сборных модульных компонентов можно легко и быстро комбинировать на суше в различных конфигурациях, чтобы адаптировать их к потребностям на объекте и обеспечить быстрое развертывание готовых ферм. На изображении обратите внимание на использование пар сдвоенных ферм для адаптации к требованиям по пролету и нагрузке. В других случаях фермы можно складывать вертикально и при необходимости складывать вдвое.

Балтиморская ферма

Ферма Балтимора является подклассом фермы Пратта. Балтиморская ферма имеет дополнительные распорки в нижней части фермы для предотвращения коробления сжимающих элементов и контроля прогиба. В основном он используется для железнодорожных мостов, демонстрируя простую и очень прочную конструкцию. В ферме Пратта пересечение вертикалей и нижних горизонтальных натяжных элементов используется для крепления опор короткопролетных балок под путями (помимо прочего). В балтиморской ферме для этого потребуется почти вдвое больше точек, поскольку короткие вертикали также будут использоваться для крепления опор. Таким образом, короткопролетные балки можно сделать легче, поскольку их пролет короче. Хорошим примером балтиморской фермы является мост Амтрак Олд-Сейбрук – Олд-Лайм в Коннектикуте , США.

Ферма Боллмана

Основная статья: Железнодорожный мост с фермами Боллмана

Ферма Боллмана в Сэвидже, штат Мэриленд ; построенный в 1869 году, он был перенесен в Сэвидж в 1887 году и с тех пор постоянно используется как пешеходный мост. 39 ° 8'5,42 дюйма с.ш. 76 ° 49'30,33 дюйма з.д.

Железнодорожный мост Боллмана с фермами в Сэвидже, штат Мэриленд , США, является единственным сохранившимся примером революционной конструкции в истории американского мостостроения. Этот тип был назван в честь его изобретателя Венделя Боллмана , инженера-самоучки из Балтимора . Это была первая успешная конструкция цельнометаллического моста (запатентованная в 1852 году), принятая на вооружение и постоянно используемая на железной дороге. В конструкции используются натяжные элементы из кованого железа и сжимающие элементы из чугуна . Использование нескольких независимых натяжных элементов снижает вероятность катастрофического отказа. Конструкцию также было легко собрать.

Мост Уэллс-Крик-Боллман - единственный мост, спроектированный Венделем Боллманом, который все еще существует, но это ферменная конфигурация Уоррена.

Тетива фермы

Тетива фермы

Мост с тетивой фермы в Лондоне, Онтарио , Канада.

Мост с тетивой фермой был запатентован в 1841 году. Сквайр Уиппл . Несмотря на то, что тетивная ферма внешне похожа на мост со связанной аркой , она имеет диагональные несущие элементы: эти диагонали приводят к созданию конструкции, которая больше соответствует ферме Паркера или ферме Пратта , чем настоящей арке .

Коричневая ферма

Основная статья: Коричневая ферма

Коричневая ферма

В ферме Брауна все вертикальные элементы находятся под напряжением, за исключением концевых стоек. Этот тип фермы особенно подходит для деревянных конструкций, в которых в качестве натяжных элементов используются железные стержни.

Ферма Брюнеля

См. Линзовидную ферму ниже.

Арочная ферма Берра

Основная статья: Ферма Burr Arch

Крытый мост Баумгарденера , ферма арки Берра в округе Ланкастер, штат Пенсильвания.

При этом арка сочетается с фермой, образуя одновременно прочную и жесткую конструкцию.

Консольная ферма

Основная статья: Консольный мост

Мост Форт , пересекающий Ферт-оф-Форт в восточной Шотландии.

У большинства ферм нижний пояс находится под напряжением, а верхний пояс - под сжатием. В консольной ферме ситуация обратная, по крайней мере, на части пролета. Типичный мост с консольными фермами представляет собой «сбалансированную консоль», которая позволяет конструкции двигаться наружу от центрального вертикального лонжерона в каждом направлении. Обычно их строят парами до тех пор, пока внешние секции не будут прикреплены к опорам. Центральный зазор, если он имеется, затем можно заполнить, подняв на место обычную ферму или установив ее на месте с помощью «передвижной опоры». При другом методе строительства внешняя половина каждой сбалансированной фермы возводится на временной опоре. Когда внешние половины завершены и закреплены, можно сконструировать внутренние половины и завершить центральную секцию, как описано выше.

Финк ферма

Основная статья: Ферма Финка

Ферма Fink (полупролет и поперечное сечение)

Ферма Финка была спроектирована Альбертом Финком из Германии в 1854 году. Этот тип моста был популярен на железной дороге Балтимора и Огайо . на Высокий мост Аппоматтокс Норфолкской и Западной железной дороге включал 21 пролет фермы Финка с 1869 года до их замены в 1886 году.

Есть также перевернутые ферменные мосты Финка, такие как Пешеходный мост Муди в Остине, штат Техас.

Хоу ферма

Основная статья: Ферма Хоу

Ферма Хоу с диагональю при сжатии при сбалансированной нагрузке

Ферма Хоу , запатентованная в 1840 году из Массачусетса плотником Уильямом Хоу , включает в себя вертикальные элементы и диагонали, которые наклонены вверх к центру, в отличие от фермы Пратта . В отличие от фермы Пратта, диагональные элементы стенки находятся в сжатом состоянии, а вертикальные элементы - в растяжении. Лишь немногие из этих мостов остались стоять. Примеры включают Джей-Бридж в Джее, Нью-Йорк ; Крытый мост Мельницы МакКоннелла в городке Слиппери-Рок, округ Лоуренс, Пенсильвания ; Крытый мост Сэнди-Крик в округе Джефферсон, штат Миссури ; и мост острова Вестхэм в Дельте, Британская Колумбия , Канада.

• 
  Большая деревянная ферма Хоу в коммерческом здании.
• 
  Джей Бридж демонстрирует конструкцию фермы.
• 
  Мост на острове Вестхэм демонстрирует конструкцию деревянных ферм.

К-образная ферма

К-образная ферма

К -образная ферма I-895 в Балтиморе

K -ферма названа в честь буквы K, образованной в каждой панели вертикальным элементом и двумя наклонными элементами. Примеры включают железнодорожный мост Зюдбрюке через реку Рейн, Майнц, Германия, мост на I-895 (Туннель Балтиморской гавани) в Балтиморе, штат Мэриленд, мост Лонг-Аллен в Морган-Сити, штат Луизиана (мост Морган-Сити) с тремя пролетами длиной 600 футов и мост Wax Lake Outlet в Калумете, Луизиана

Ферма Kingpost

Основная статья: Королевский пост

Королевская ферма

Один из самых простых в реализации стилей ферм, королевский столб состоит из двух угловых опор, опирающихся на общую вертикальную опору.

Решетчатая ферма (Городская решетчатая ферма)

Решетка, или четырехугольная ферма Уоррена, на иллюстрации

Железнодорожный мост Ранкорн , решетчатая ферма

Основная статья: Решетчатый ферменный мост

В этом типе моста используется значительное количество легких элементов, что упрощает задачу строительства. Элементы фермы обычно изготавливаются из дерева, железа или стали.

Чечевицеобразная ферма

Мост на Эйкен-стрит в Лоуэлле, штат Массачусетс , построенный в 1883 году компанией Berlin Iron Bridge Co. , является самым длинным мостом с линзовидными фермами в США с пятью пролетами и вторым по возрасту мостом с линзовидными фермами в Массачусетсе .

Королевский мост Альберта в 1859 году. Строящийся

Чечевицеобразный ферменный мост включает в себя ферму в форме линзы, причем фермы между верхним поясом функционируют как арка, которая изгибается вверх, а затем вниз до конечных точек, и нижним поясом (функционирующим как подвесной трос), который изгибается вниз, а затем вверх, встречаясь с в тех же конечных точках. Там, где арки простираются выше и ниже дорожного полотна, это называется мостом с двояковыпуклыми фермами . Мост с фермами Паули представляет собой особый вариант чечевицеобразной фермы, но эти термины не являются взаимозаменяемыми.

Один тип чечевицеобразной фермы состоит из дугообразных верхних поясов сжатия и нижних звеньев натяжной цепи проушины. Брюнеля Мост Королевского Альберта через реку Тамар между Девоном и Корнуоллом использует один трубчатый верхний пояс. Поскольку горизонтальные силы растяжения и сжатия уравновешены, эти горизонтальные силы не передаются на опорные пилоны (как в случае с большинством типов арок). Это, в свою очередь, позволяет изготовить ферму на земле, а затем поднять ее домкратом по мере возведения опорных каменных пилонов. Эта ферма использовалась при строительстве стадиона. с верхними поясами параллельных ферм, поддерживающих откатываемую крышу. Мост на Смитфилд-стрит в Питтсбурге, штат Пенсильвания , является еще одним примером этого типа.

Старый мост Гроссесселоэ до 1905 года, спроектированный Фридрихом фон Паули.

Примером двояковыпуклого моста с пони-фермой, в котором используются обычные железные пролеты, является мост Turn-of-River, спроектированный и изготовленный компанией Berlin Iron Bridge Co.

Ферма Паули представляет собой вариант двояковыпуклой фермы, «с верхним поясом тщательно профилированной формы, обеспечивающей постоянную силу по всей длине фермы». Он назван в честь Фридриха Августа фон Паули , чей железнодорожный мост 1857 года ( Großhesseloher Brücke ) перекинулся через Изар недалеко от Мюнхена . ( См. также станцию ​​Гроссесселоэ-Изарталь .) Термин «ферма Паули» не является взаимозаменяемым с термином «двояковыпуклая ферма», и, по словам Томаса Бутби, случайное использование этого термина затуманило литературу.

Длинная ферма

Схема HAER длинной фермы

Ферма Лонга была спроектирована Стивеном Х. Лонгом в 1830 году. Конструкция напоминает ферму Хоу , но полностью сделана из дерева, а не из комбинации дерева и металла. Самый длинный сохранившийся пример — крытый мост Элдин к северу от Трои, штат Огайо , длиной 224 фута (68 м). Одним из самых ранних примеров является мост Олд Бленхейм , который с пролетом 210 футов (64 м) и общей длиной 232 фута (71 м) был вторым по длине крытым мостом в Соединенных Штатах, пока он не был разрушен наводнение 2011 года.

Мост Бушинга, который часто ошибочно используют в качестве примера длинной фермы, является примером фермы Хоу, поскольку вертикали представляют собой металлические стержни.

Ферма Паркера (верблюжья спина)

«Верблюжий мост» перенаправляется сюда. Информацию о типе бетонного моста см. в разделе « Бетонный мост с изогнутым поясом через балку» .

Мост Вулси , верблюжья ферма Паркера

Мост с фермами Паркера представляет собой ферменную конструкцию Пратта с многоугольным верхним поясом. «Верблюжья спина» — это подмножество типа Паркера, у которого верхняя хорда состоит ровно из пяти сегментов. Примером фермы Паркера является Транспортный мост в Саскатуне , Канада. Примером верблюжьей фермы является мост Вулси недалеко от Вулси, штат Арканзас .

Ферма куропатки

Конструкция фермы для куропаток

Разработан и запатентован в 1872 году Рубеном Партриджем после того, как местные конструкции мостов оказались неэффективными против дорожного движения и проливных дождей. Он стал стандартом для крытых мостов, построенных в центральном Огайо в конце 1800-х - начале 1900-х годов.

Пеграмская ферма

Пеграмская ферма

Ферма Пеграма представляет собой гибрид ферм Уоррена и Паркера, где все верхние пояса имеют одинаковую длину, а нижние пояса длиннее соответствующего верхнего пояса. Из-за разницы в длине верхнего и нижнего пояса каждая панель не является квадратной. Элементы, которые будут вертикальными в ферме Паркера, варьируются от почти вертикальных в центре пролета до диагональных возле каждого конца, как в ферме Уоррена. Джордж Х. Пеграм , будучи главным инженером компании Edge Moor Iron Company в Уилмингтоне, штат Делавэр , запатентовал эту конструкцию фермы в 1885 году.

Ферма Pegram представляет собой конструкцию типа Parker с вертикальными стойками, наклоненными к центру под углом от 60 до 75 °. Переменный угол стойки и постоянная длина пояса позволили переработать сталь существующих мостов в новый пролет с использованием конструкции фермы Pegram. Эта конструкция также облегчила повторную сборку и позволила отрегулировать мост в соответствии с длиной пролета. Есть двенадцать сохранившихся пролетных мостов Пеграма в Соединенных Штатах: семь в Айдахо , два в Канзасе и по одному в Калифорнии , Вашингтоне и Юте .

Ферма Пенсильвании (Пти)

Мост Фэйр-Оукс является примером ферменного моста Пенсильвании Пти.

Ферма Пенсильвании (Пти) является разновидностью фермы Пратта . Ферма Пратта включает в себя раскосные элементы во всех панелях; Ферма Пенсильвании добавляет к этой конструкции стойки или связи половинной длины в верхней, нижней или обеих частях панелей. Он назван в честь Пенсильванской железной дороги , которая впервые разработала эту конструкцию. Когда-то он использовался на сотнях мостов в Соединенных Штатах, но вышел из моды в 1930-х годах, и сохранилось очень мало примеров этой конструкции. Примеры ферм этого типа включают мост Нижний Трентон в Трентоне, штат Нью-Джерси , мост на Форт-Уэйн-стрит в Гошене, штат Индиана , мост Шелла в Нортфилде, штат Массачусетс , мост с наклонной плоскостью в Джонстауне, штат Пенсильвания , платный мост Истон-Филлипсбург в Истон, штат Пенсильвания , мост через реку Коннектикут в Браттлборо, штат Вермонт , мост Метрополис в Метрополисе, штат Иллинойс , и Мемориальный мост Хилдсбурга в Хилдсбурге, штат Калифорния .

Почтовая ферма

Почтовая ферма

Ферма Поста представляет собой гибрид фермы Уоррена и фермы Пратта с двойным пересечением. Изобретенная в 1863 году Симеоном С. Постом, ее иногда называют патентной фермой Поста, хотя он так и не получил на нее патента. Мост Понакин и мост Белл Форд — два примера этой фермы.

Ферма Пратта

Ферма Пратта

Железнодорожный мост Гаттона, демонстрирующий конструкцию фермы Пратта

Железнодорожный мост через реку Макли , конструкция фермы Пратта в Кемпси в Новом Южном Уэльсе, Австралия.

Ферма Пратта включает в себя вертикальные элементы и диагонали, которые наклонены к центру, в отличие от фермы Хоу . Внутренние диагонали находятся под действием сбалансированной нагрузки, а вертикальные элементы — под сжатием. элементы чистого растяжения (например, проушины Если в диагоналях используются ), то рядом с центром могут потребоваться пересекающиеся элементы, чтобы воспринимать сосредоточенные динамические нагрузки при их прохождении через пролет. Его можно разделить, создав Y- и К-образные узоры. Ферма Праттов была изобретена в 1844 году Томасом и Калебом Праттами. Эта ферма практична для использования с пролетами до 250 футов (76 м) и была обычной конфигурацией для железнодорожных мостов, поскольку ферменные мосты перешли от дерева к металлу. Это статически определенные мосты, которые хорошо подходят для длинных пролетов. Они были распространены в Соединенных Штатах между 1844 и началом 20 века.

Примерами ферменных мостов Пратта являются Губернаторский мост в Мэриленде ; мост Хайден Р.Р. в Спрингфилде, штат Орегон , построенный в 1882 году; Высокий мост через реку Дирборн недалеко от Огасты, штат Монтана, построенный в 1897 году; и мост Фэйр-Оукс в Фэр-Оукс, Калифорния , построенный в 1907–09 годах.

Живописный мост возле Таркио, штат Монтана , является примером моста с фермами настила Пратта, где проезжая часть находится на вершине фермы.

Ферма Queenpost

Основная статья: Королевский пост

королевы столба Ферма

Ферма королевского столба , иногда называемая «королевским столбом» или королевским столбом, похожа на ферму королевского столба тем, что внешние опоры расположены под углом к ​​центру конструкции. Основное отличие заключается в горизонтальном расширении в центре, которое опирается на действие луча для обеспечения механической устойчивости. Этот тип фермы подходит только для относительно коротких пролетов.

ферма Смита

ферма Смита

Ферма Смита , запатентованная Робертом Смитом 16 июля 1867 года. имеет преимущественно диагональные крест-накрест опоры. Компания Смита использовала множество вариантов этого рисунка в построенных ею деревянных крытых мостах.

В то время как большинство всех мостов, построенных в 19 веке в округе Джексон, штат Огайо , использовали конструкцию ферм Смита, крытый мост Джонсон-роуд является последним известным сохранившимся примером в штате.

Ферма Тэчера

Ферменный мост Тэчера

Ферма Тэчера сочетает в себе некоторые характеристики фермы Пратта с диагоналями при растяжении и фермы Хоу с диагоналями при сжатии, что встречается редко.

Ферменная арка

Основная статья: Ферменный арочный мост

Ферменный арочный мост

Ферменная арка может содержать все горизонтальные силы внутри самой арки или, альтернативно, может представлять собой либо упорную арку, состоящую из фермы, либо из двух дугообразных секций, закрепленных на вершине. Последняя форма распространена, когда мост построен в виде консольных сегментов с каждой стороны, как в мосту Навахо .

Ферма Виренделя

Основная статья: Мост Фирендель

Мост Вирендель

Ферма Виренделя , в отличие от обычных ферм с шарнирными соединениями, воздействует на ее элементы значительными изгибающими силами, но это, в свою очередь, позволяет исключить многие диагональные элементы. Это конструкция, элементы которой не имеют треугольной формы, а образуют прямоугольные проемы, и представляет собой каркас с неподвижными шарнирами, способными передавать и противостоять изгибающим моментам. Несмотря на то, что он редко встречается в качестве типа моста из-за более высокой стоимости по сравнению с треугольной фермой, он обычно используется в современном строительстве зданий, поскольку позволяет разрешать грубые сдвиговые усилия, действующие на элементы рамы, сохраняя при этом прямоугольные проемы между колоннами. Это выгодно как с точки зрения гибкости в использовании пространства здания, так и с точки зрения свободы выбора внешней навесной стены здания , что влияет как на внешний, так и на внутренний стиль.

Ферма Уодделла

Ферменный мост Уодделла "А", собранный в 1898 году.

Основная статья: Джон Александр Лоу Уодделл

Запатентовано в 1894 г. ( патент США 529 220 ); его простота облегчает монтаж на месте. Его планировалось использовать в качестве железнодорожного моста.

Одним из примеров был мост с фермами Уодделла «А» в Парквилле, штат Миссури .

Уоррен ферма

Основная статья: Ферма Уоррена

Ферма Уоррена

Ферма Уоррена была запатентована в 1848 году Джеймсом Уорреном и Уиллоуби Теобальдом Монцани и состоит из продольных элементов, соединенных только наклонными поперечинами, образующими попеременно перевернутые равносторонние треугольные пространства по своей длине, гарантирующие, что никакая отдельная стойка , балка или связь подвергается изгибающим или скручивающим деформирующим силам, но только растяжению или сжатию. Нагрузки по диагоналям чередуются между сжатием и растяжением, приближаясь к центру, без вертикальных элементов, тогда как элементы вблизи центра должны выдерживать как растяжение, так и сжатие в ответ на временные нагрузки. Эта конфигурация сочетает в себе прочность с экономией материалов и поэтому может быть относительно легкой. Поскольку балки имеют одинаковую длину, они идеально подходят для использования в сборных модульных мостах. Это улучшение по сравнению с фермой Невилля, в которой используется конфигурация равнобедренных треугольников .

Уиппл ферма

Мост L-158 , железнодорожная ферма Уиппла с двойным пересечением через водохранилище Маскут в Голденс-Бридж, Нью-Йорк.

Ферма Уиппла , названная в честь ее изобретателя Сквайра Уиппла , обычно считается подклассом фермы Пратта, поскольку диагональные элементы предназначены для работы на растяжение. Основная характеристика фермы Whipple заключается в том, что натянутые элементы удлинены, обычно тонкие, расположены под небольшим углом и пересекают два или более пролета (прямоугольные секции, определяемые вертикальными элементами).

Ферма Вихерта

Мост Homestead Greys через реку Мононгахела в Питтсбурге

Ферма Вихерта представляет собой модифицированный тип неразрезной фермы , который статически определен и помогает избежать некоторых других недостатков неразрезных ферм. Он был запатентован в 1930 году инженером-строителем из Питтсбурга Эдвардом Мартином Вихертом (1883–1955).

Отличительной особенностью ферм этого типа является шарнирная секция в форме воздушного змея над каждой промежуточной опорой. Всего было построено около десяти ферменных мостов Вихерта, в основном в Пенсильвании и Мэриленде. Из них одним из самых известных является мост Хомстед Грейс в Питтсбурге.

Видео ферменного моста

Duration: 22 seconds.0:22Проезд по ферменному мосту: на видео показан вид на проезжую часть моста со сквозными фермами через реку Уилламетт в Гаррисберге, штат Орегон . Мост состоит из трех свободно опирающихся пролетов фермы Паркер.

Ссылки

• Исторический американский инженерный рекорд (1976). «Фермы: исследование Historic American Engineering Record» (PDF) . Служба национальных парков . Проверено 29 мая 2015 г.

Внешние ссылки

• Исторические мосты Мичигана и других мест . На этом информативном веб-сайте, посвященном в основном ферменным мостам, доступно множество фотографий ферменных мостов.
• Исторические мосты Айовы - иллюстрированный список различных типов архитектурных мостов, найденных в Айове, США. Многие из них являются ферменными мостами.
• Исторические мосты США – огромная база данных исторических мостов. Здесь перечислено более 17 400 ферменных мостов.
• Железные и ранние стальные мосты Огайо. Полный перечень всех оставшихся ферменных мостов в Огайо. Включает карты, фотографии и предлагает посетителям помощь в выявлении сохранившихся или снесенных мостов.
• Компания Matsuo Bridge: Типы мостов – фермы
• План управления историческими мостами в Вирджинии: обновление 2017 года — план Министерства транспорта Вирджинии по управлению историческими мостами, включая мосты с металлическими фермами. Обновление включает разделы, посвященные результатам исследования, таким как «Общие вопросы, касающиеся металлических мостов и мостов с металлическими фермами (включая потенциальный срок службы»), «Проблемы с покрытиями для мостов с металлическими фермами: покраска, металлизация и цинкование» и «Пропускная способность ферменных мостов и потенциал перегрузки». ."
• structurae.de База данных Structurae по мостам.