Навесной арочный мост
Шарнирный арочный мост — это мост, в конструкцию которого встроены петли , позволяющие передвигаться. В строительном проектировании шарнир, по сути, представляет собой «разрез в конструкции», способный выдерживать сжимающие усилия. В стальной арке шарнир обеспечивает свободное вращение. [2] чем-то напоминающий обычный шарнир . Наиболее распространенными разновидностями шарнирно-арочного моста являются двухшарнирный мост с шарнирами в местах пружинения и трехшарнирный мост с дополнительным шарниром на вершине арки; хотя существуют одношарнирные версии с шарниром только на макушке арки. Петли в месте пружинения предотвращают изгибающих моментов передачу на опоры моста. Трехшарнирный мост статически определен , а другие варианты — нет.
Описание
[ редактировать ]Неподвижный арочный мост, то есть мост без шарниров, создает изгибающий момент на опорах, и арка должна воспринимать напряжения, вызванные изменением температуры или усадкой бетона. Двухшарнирная арка имеет шарнир в основании каждой арки (точка пружины), а трехшарнирная арка имеет третий шарнир на вершине арки . [3] Преимущество фиксированных арок в меньших затратах на строительство и обслуживание. [2]
В двухшарнирном арочном мосту изгибающие моменты не передаются на опоры из-за наличия шарнира. Изменение взаимного положения абатментов может вызвать изменение распорной нагрузки, оказываемой аркой на абатменты. Добавление третьего шарнира на коронке, который позволяет вращать элементы арки, означает, что небольшие движения любого из абатментов не влияют на осевые и сдвиговые силы, действующие на абатменты. Поэтому трехшарнирные арочные мосты применяют тогда, когда существует возможность неравномерной посадки устоев. [3] Одношарнирные арочные мосты с шарниром только на макушке также строились, хотя и в относительно небольшом количестве по сравнению с другими типами. [4]
Трехшарнирный мост изостатичен, то есть статически определен ; двухшарнирный мост статически неопределим по одной степени свободы , а фиксированный арочный мост – по трем степеням свободы. [5] [6] Статически определенные трехшарнирные арки были популярны до Второй мировой войны . Послевоенный прогресс в методах расчета позволил широко использовать статически неопределимые схемы. В конце 20-го века трехшарнирные арки вернулись, что связано с использованием клееной древесины (« клееного бруса ») в строительстве мостов: [7] клееную конструкцию необходимо изготовить заранее, использование трехшарнирной конструкции естественным образом делит арку на две половины, которые легче транспортировать. [8]
В то время как в стальных арках шарниры обычно допускают свободное вращение соединяемых частей, в железобетонных мостах типичное применение шарнира предполагает утончение бетонной конструкции с локальным добавлением большего армирования. [2]
История
[ редактировать ]
Ранние арочные мосты представляли собой фиксированные арки. Двухшарнирный мост был разработан инженерами Куш и Салле в 1858 году для кованого моста, несущего железнодорожную линию Париж-Крей через канал Сен-Дени . Они попытались установить третью петлю на макушке, но безуспешно, поскольку толщина арки была недостаточной. [9] Первым трехшарнирным мостом стал мост Унтершпрее в Берлине ( Иоганн Вильгельм Шведлер , 1863), построенный через два года после новаторской теоретической работы Клауса Кёпке . [2] Градецкий мост (1866 г.), вероятно, самый старый трехшарнирный мост, который до сих пор используется. [10]
Навесные мосты пользовались популярностью у железнодорожных компаний, которым часто приходилось строить большие мосты. Арочный мост у Беллоуз-Фолс в Новой Англии, построенный в 1905 году, представляет собой особенно крупный пример трехшарнирного арочного моста. При длине 540 футов (160 м) на момент постройки он был самым длинным в Америке. [4] 1888 года Мост на Хеннепин-авеню в Миннеаполисе был необычен тем, что это был как двух-, так и трехшарнирный мост. Мост был разделен продольно: две половины были построены разными компаниями. Ребра северной арки трехшарнирные, а ребра южной арки - двухшарнирные. [11] Трехшарнирные арочные мосты остаются популярными в современном гражданском строительстве. [12]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Фернандес Трояно, Леонардо (2003). Мостостроение: глобальная перспектива . Томас Телфорд. п. 287. ИСБН 978-0-7277-3215-6 .
- ^ Перейти обратно: а б с д Сливник 2013 , с. 1089.
- ^ Перейти обратно: а б Рейнольдс, Чарльз Э.; Стидман, Джеймс С.; Трелфолл, Энтони Дж. (7 августа 2007 г.). Справочник проектировщика железобетона, одиннадцатое издание . ЦРК Пресс. п. 41. ИСБН 978-0-203-08775-6 .
- ^ Перейти обратно: а б Ноблок, Гленн А. (27 января 2012 г.). Исторические железные и стальные мосты в штатах Мэн, Нью-Гэмпшир и Вермонт . МакФарланд. п. 41. ИСБН 978-0-7864-8699-1 .
- ^ Фернандес Трояно, Леонардо (2003). Мостостроение: глобальная перспектива . Томас Телфорд. п. 272. ИСБН 978-0-7277-3215-6 .
- ^ Чен, Вай-Фа; Дуань, Лиан (24 января 2014 г.). Справочник по проектированию мостов, второе издание: Проектирование надстроек . ЦРК Пресс. п. 320. ИСБН 978-1-4398-5221-7 .
- ^ Сливник 2013 , с. 1094.
- ^ Сливник 2013 , с. 1095.
- ^ Синополи, А. (18 декабря 2020 г.). Арочные мосты . ЦРК Пресс. п. 71. ИСБН 978-1-000-15092-6 .
- ^ Сливник 2013 , с. 1091.
- ^ Замена моста через реку Миссисипи на авеню Хеннепин, Миннеаполис: Заявление о воздействии на окружающую среду . 1986. с. 106.
- ^ Карновский Игорь А.; Лебедь, Ольга (14 марта 2010 г.). Передовые методы структурного анализа . Springer Science & Business Media. п. 77. ИСБН 978-1-4419-1047-9 .
Источники
[ редактировать ]- Сливник, Л. (27 июня 2013 г.). «Трехшарнирные конструкции в исторической перспективе» . Структуры и архитектура . ЦРК Пресс . стр. 1088–1095. дои : 10.1201/b15267-153 . ISBN 978-0-429-15935-0 .