Манчестердегі қарапайым көпірлер: жүктемелі кабельдерге іргектелетін, жаяу өткелге арналған конструкция. Техникалық ерекшеліктері мен қолданылуы туралы біліңіз.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Көпірдің түрі
Type of bridge
Манчестердегі көпір
the bridge in Manchester
Қарапайым аспалы көпір (сонымен қатар арқан көпір, серіппелі көпір (Жаңа Зеландияда), ілмелі көпір, аспалы көпір және катенариялық көпір) – көпірдің палубасы екі параллель жүк көтергіш кабельге тірелетін көпірдің алғашқы түрі. Оларда мұнаралар мен тіректер жоқ. Кабельдер көпір палубасындағы динамикалық жүктемелерге байланысты қозғалатын, төмен қарай иілген катенариялық доғаны құрайды. Палубаның доғасы және жүктеме кезіндегі үлкен қозғалысы мұндай көпірлерді көлік құралдары үшін қолайсыз етеді. Қарапайым аспалы көпірлер тек жаяу өту үшін ғана қолданылады. Қауіпсіздік үшін олар екі жағынан қысқа тіректерге бекітілген, жүк көтергіш кабельдерге параллель берік тұтқалармен жабдықталған. Кейде олар негізгі жүк көтергіш элементтер болуы мүмкін, ал палуба төмен ілінген. Қарапайым аспалы көпірлер ауылдық аймақтарда, әсіресе су тасқыны қаупі жоқ жерлерде, мысалы, шатқалдардағы өзендерден өту үшін ең тиімді және тұрақты жоба саналады.
A simple suspension bridge (also rope bridge, swing bridge (in New Zealand), suspended bridge, hanging bridge and catenary bridge) is a primitive type of bridge in which the deck of the bridge lies on two parallel load bearing cables that are anchored at either end. They have no towers or piers. The cables follow a shallow downward catenary arc which moves in response to dynamic loads on the bridge deck. The arc of the deck and its large movement under load make such bridges unsuitable for vehicular traffic. Simple suspension bridges are restricted in their use to foot traffic. For safety, they are built with stout handrail cables, supported on short piers at each end, and running parallel to the load bearing cables. Sometime these may be the primary load bearing element, with the deck suspended below. Simple suspension bridges are considered the most efficient and sustainable design in rural regions, especially for river crossings that lie in non floodplain topography such as gorges.
Басқа түрлермен салыстыру
Кейбір жағдайларда "қарапайым аспалы көпір" термині осы көпір түріне емес, керісінше, палубасы қатайтылмаған "қарапайым" аспалы палубалы көпірге қатысты қолданылады. Қарапайым аспалы көпірлер мен "қарапайым" аспалы палубалы көпірлер көптеген жағынан ұқсас болғанымен, олардың физикалық принциптері әртүрлі. Қарапайым аспалы көпірде негізгі кабельдер (немесе тізбектер) гиперболалық қисық – катенарияны құрайды. Бұл негізгі кабельдердің еркін ілінуіне байланысты. Ал аспалы палубалы көпірде (қарапайым болсын немесе болмасын) негізгі кабельдер параболалық қисық бойымен өтеді. Бұл негізгі кабельдердің төмендегі көпір палубасына біркелкі аралықпен бекітілуінен туындайды (көпір қисығын қараңыз). Осы екі қисық арасындағы айырмашылық 17 ғасырда маңызды мәселе болды және оны Исаак Ньютон зерттеді. Шешімін 1691 жылы Готфрид Лейбниц, Кристиан Гюйгенс және Иоганн Бернулли тапты, олар Якоб Бернуллидің шақыруына жауап ретінде теңдеуді шығарды. Олардың шешімдері 1691 жылғы маусым айындағы Acta Eruditorum журналында жарияланды. Кернеулі ленталы көпірде де бір немесе бірнеше катенария қисығы және негізгі кабельдерге орнатылған палуба болады. Алайда, қарапайым аспалы көпірден айырмашылығы, кернеулі ленталы көпірдің палубасы қатайтылған, әдетте, негізгі кабельдерге қосылған қысым элементтері (бетон плиталары) арқасында. Бұл қатайту көпірдің ауырлығын, енін және тұрақтылығын арттырады.
In some contexts the term "simple suspension bridge" refers not to this type of bridge but rather to a suspended deck bridge that is "simple" in that its deck is not stiffened. Although simple suspension bridges and "simple" suspended deck bridges are similar in many respects, they differ in their physics. On a simple suspension bridge, the main cables (or chains) follow a hyperbolic curve, the catenary. This is because the main cables are free hanging. In contrast, on a suspended deck bridge (whether "simple" or not) the main cables follow a parabolic curve. This is because the main cables are tied at uniform intervals to the bridge deck below (see suspension bridge curve). The differences between these two curves were a question of importance in the 17th century, worked on by Isaac Newton. The solution was found in 1691, by Gottfried Leibniz, Christiaan Huygens, and Johann Bernoulli who derived the equation in response to a challenge by Jakob Bernoulli. Their solutions were published in the Acta Eruditorum for June 1691. A stressed ribbon bridge also has one or more catenary curves and a deck laid on the main cables. Unlike a simple suspension bridge however, a stressed ribbon bridge has a stiff deck, usually due to the addition of compression elements (concrete slabs) laid over the main cables. This stiffness allows the bridge to be much heavier, wider, and more stable.
Тарих
Қарапайым аспалы көпір – аспалы көпірлердің ең ежелгі түрі. Колумбтан бұрынғы транс-океандық байланыс мүмкіндігін ескермесек, Гималайдың кеңінен таралған аймағында және Оңтүстік Америкада қарапайым аспалы көпірдің кем дегенде екі тәуелсіз ойлап табылуы болды. Бұл, жүргендер арқандардың үстінен тікелей өтетін, жүздерше немесе одан да көп арқаннан жасалған қарапайым аспалы көпірлер еді. Кейіннен, екі арқанға төселген тақтайшалардан жасалған жабын пайдаланылды. Сымды кабельді аспалы көпірлердің дамуы 1822 жылы Марк Сегуин мен оның бауырлары Аннонайда салған уақытша қарапайым аспалы көпірмен байланысты. Оның ұзындығы бар болғаны 18 метрді құрады. 18 ғасырдың соңындағы Гархвал Корольдігінің бір бөлігі болған Шринагардағы көпірдің суреті, аспалы жабынды көпірдің болашақ өнертабысын болжайды. Бұл ерекше көпір, су тасқыны алабында салынды, және төбеден ілінген пандустар арқылы мұндағы қарапайым аспалы көпірге қол жеткізуге мүмкіндік берді.
The simple suspension bridge is the oldest known type of suspension bridge and, ignoring the possibility of pre Columbian trans oceanic contact, there were at least two independent inventions of the simple suspension bridge, in the wider Himalaya region and South America. These were simple suspension bridges of three or more cables made from vines, where people walked directly on the ropes to cross. Later, they also used decking made from planks resting on two cables. Development of wire cable suspension bridges dates to the temporary simple suspension bridge at Annonay built by Marc Seguin and his brothers in 1822. It spanned only 18 m. A late 18th century English painting of a bridge in Srinagar, then part of the Garhwal Kingdom, anticipates the invention of the suspended deck bridge. This unusual bridge, built on a floodplain, had suspended deck ramps used to access a simple suspension bridge supported from towers.
Материалдар
Бұл көпір түрі тарихи түрде арқаннан жасалғандықтан арқан көпір деп аталады. Инка арқан көпірлері Оңтүстік Американың кейбір аймақтарында әлі де негізінен арқаннан, жергілікті материалдардан құралады. Материалдардың қызмет ету мерзімі шектеулі болғандықтан, мұндай арқан көпірлерді уақытылы жаңарту қажет, ал арқан бөліктерін отбасылар қоғамдық іске үлес ретінде жасайды. Жаяу адамдар мен малға арналған қарапайым аспалы көпірлер әлі де ежелгі Инка арқан көпірінің үлгісімен, бірақ ағаш емес, сым арқаннан және кейде болаттан немесе алюминийден жасалған торлы жабыннан салынады. Заманауи көпірлерде (талшықты) арқанның орнына сым арқан, тізбек және арнайы буынды болат арқалықтар қолданылады.
This type of bridge is known as a rope bridge due to its historical construction from rope. Inca rope bridges still are formed from native materials, chiefly rope, in some areas of South America. These rope bridges must be renewed periodically owing to the limited lifetime of the materials, and rope components are made by families as contributions to a community endeavor. Simple suspension bridges, for use by pedestrians and livestock, are still constructed, based on the ancient Inca rope bridge but using wire rope and sometimes steel or aluminium grid decking, rather than wood. In modern bridges, materials used instead of (fiber) rope include wire rope, chain, and special purpose articulated steel beams.
Тірі көпірлер
Үндістанның солтүстік-шығысындағы Мегалайя штатында хаси және джайнтия тайпалары ағашты пішіндеудің бір түрі – тірі тамыр көпірлерін жасаған. Бұл жерде, банян ағашының *Ficus elastica* түрінің тамырларын су арналарының үстіне бағыттап, қарапайым аспалы көпірлер құрылады. 52 метрден асатын арақашықтығы бар мысалдары да бар. Тамырлар қалыңдаған сайын олар табиғи түрде өздігінен жаңарып, нығаяды, ал кейбіреулері 500 жылдан астам екені есептеледі. Жапонияның Ия аңғарында вистерия лозаларынан көпірлер салынған. Мұндай көпір салу үшін бұл лозалар өзеннің екі жағына отырғызылып, арақашықтықты толтыру үшін жеткілікті ұзынға созылғанда бір-бірімен тоқылған. Содан кейін тақтайшалар қосылып, пайдалануға жарамды көпірге айналдырылған.
In the northeast Indian state of Meghalaya, Khasi and Jaintia tribal people have created living root bridges, which are a form of tree shaping. Here, simple suspension bridges are made by training the roots of the Ficus elastica species of banyan tree across watercourses. There are examples with a span of over 170 feet (52 m). They are naturally self renewing and self strengthening as the component roots grow thicker and some are thought to be more than 500 years old. In the Iya Valley of Japan, bridges have been constructed using wisteria vines. To build such a bridge, these vines were planted on opposite sides of a river and woven together when they grew long enough to span the gap. The addition of planks produced a serviceable bridge.
Дизайн
Көпір палубасының қисығы көпірдің өзінің салмағына және оның көтеретін жүктемесіне байланысты катенария мен парабола арасында өзгереді. Осы типтегі ең жеңіл көпірлер бір ғана арқаннан тұрады. Бұлар – қатаң және бос сымдар, оларды пайдалану үшін дағды керек. Көбінесе аяқ арқанымен бір немесе екі қол арқаны қосады, олар тік жақтағы арқандармен аралықта жалғасады. Бұл стильді таушылар қолданады және Жаңа Зеландияда кішкентай жолдарда кеңінен қолданылады, онда олар "үш сымды көпір" деп аталады. Сәл ауыррақ нұсқасында палубаны ұстап тұратын екі арқан және екі қол арқан болады. Бұл көпірлер бүйірге және бастан-аяққа тербеліске бейім болғандықтан, оларға қол арқандары қажет. Сирек жағдайларда аяқ арқаны (немесе аяқ арқаны және қол арқандары) сырғанауға немесе кабельдік жолға ұқсас жоғары арқанмен біріктіріледі. Кейбір жағдайларда, мысалы, Капилано аспалы көпірінде, негізгі тіректер палубаның астында қол арқандарының орнында болады. Бұл негізгі тіректер палуба деңгейінде болған кездегіден гөрі палубада көбірек бүйірлік қозғалыс тудырады, бірақ қол арқандарында азырақ қозғалыс болады. Қарапайым аспалы көпірлердің кемшіліктері өте көп. Палубаның орналасуы шектеулі, көбінесе массивті бекіткіштер мен тіректер қажет, ал жүктеме палубаның уақытша деформациясына әкеледі. Бұл мәселелерді шешу палубаны нығайтудың әртүрлі әдістеріне әкелді, нәтижесінде бірнеше басқа аспалы көпірлер пайда болды. Олардың ішінде кернеулі ленталы көпір бар, ол қарапайым аспалы көпірмен тығыз байланысты, бірақ көлік жүруге қолайлы нығайтылған палубаға ие. Жоғары кернеулі кабельдермен салынған өте жеңіл көпір, палубасының көлденең бағыты бойынша аспалы палубалы көпірге жақындауы мүмкін. Көпірді негізгі құрылымдық немесе пайдалы жүктемені көтермейтін, сондықтан салыстырмалы түрде жеңіл кабельдерді қосу арқылы нығайтуға болады. Бұл желде тұрақтылықты да арттырады. Мысалы, Лак-де-Монтейнардтағы Авиньонет өзені арқылы Драк өзенінің көпірі: бұл көпірде палубаның астында және бүйінінде тұрақтандыру кабельдері бар. Пайдаланушылардың әрекетіне жауап ретінде бұрылу қозғалысын азайту үшін көпірдің ортасында, төменгі жерге бекітілген, екі жағынан тік түсіретін кабельдер қолданылуы мүмкін.
The arc of the bridge deck varies between a catenary and a parabola, depending on the weight of the bridge itself versus the load it carries. The very lightest bridges of this type consist of a single footrope and nothing more. These are tightropes and slacklines, and require skill to use. More commonly, the footrope is accompanied by one or two handrail ropes, connected at intervals by vertical side ropes. This style is used by mountaineers and is employed extensively in New Zealand on lesser backcountry walking tracks where examples are referred to as 'three wire bridges'. A slightly heavier variation has two ropes supporting a deck, and two handrail ropes. Handrails are necessary because these bridges are prone to oscillate side to side and end to end. Rarely, the footrope (or footrope plus handrails) is combined with an overhead rope similar to a zip line or cableway. In some cases, such as the Capilano Suspension Bridge, the primary supports form the handrails with the deck suspended below them. This makes for more motion side to side in the deck than when the primary supports are at deck level, but less motion in the handrails. Disadvantages connected with simple suspension bridges are very great. The location of the deck is limited, massive anchorages and piers generally are required, and loading produces transient deformation of the deck. Solutions to these problems led to a wide variety of methods of stiffening the deck, resulting in several other types of suspension bridge. These include a stressed ribbon bridge, which is closely related to a simple suspension bridge but has a stiffened deck suitable for vehicle traffic. A very light bridge, constructed with cables under high tension, may approach a suspended deck bridge in the nearly horizontal grade of its deck. The bridge may be stiffened by the addition of cables that do not bear the primary structural or live loads and so may be relatively light. These also add stability in wind. An example is the bridge across the river Drac at Lac de Monteynard Avignonet: this bridge has stabilizing cables below and to the side of the deck. To reduce twisting motion in response to users a bridge may employ vertical drop cables from each side at the center of the bridge, anchored to the ground below.
Қолдану
Бұл көпірлердің ең жеңілдері тек жаяу жүргіншілерге арналған. Жапсырмасы бар жеңіл көпірлерді, сондай-ақ көпірден өту кезінде секіру сезімін тудырмайтын жеткілікті тартылысы бар көпірлерді жүк көтергіш жануарлар (және басқа да жануарлар), аттылар мен велосипедшілер де пайдалана алады. Мұндай көпірлердің жеңіл түрінен лайықты жылдамдықпен өту үшін ерекше сырғанау қадамы қажет, себебі әдеттегі қадаммен жүргенде толқындар пайда болып, адамды қолайсыз түрде жоғары-төмен немесе оңға-соққа қозғалтады. Бірақ тұрақтандырылған көпірлер мүлдем тұрақты болуы мүмкін. Қарапайым аспалы көпірлер сыртқы демалысқа арналған. Олар ағаш үстіндегі жолдар үшін де, ал жер бедері қолайлы болса, өзендерді кесіп өту үшін де танымал. Көпірдің еркін қозғалысын сақтап, тұрақтандырмау арқылы пайдаланушыға қызықтырақ сезім сыйлауға болады. Зип-лайнмен төмен ілініп немесе ерекше тепе-теңдігі бар адамдар жаяу өтуге болады. Екі негізгі кабель арасына декі (палуба) орнатылған гималайлық көпірдің жетілдірілген түрі – гималайлық жаяу көпір (француз тілінде "passerelle himalayenne") деп аталады. Осы типтің мысалы ретінде француз Альпі тауларындағы Lac de Monteynard Avignonet көліндегі екі көпірді айтуға болады; бұл көпірлер осы типтегі көпірлердің арасында ең ұзындары.
The lightest of these bridges, without decking, are suitable for use only by pedestrians. Light bridges with decking, and sufficient tension that crossing the bridge does not approach climbing, may be used also by pack horses (and other animals), equestrians, and bicycle riders. To walk a lighter bridge of this type at a reasonable pace requires a particular gliding step, as the more normal walking step will induce traveling waves that can cause the traveler to pitch (uncomfortably) up and down or side to side. The exception is a stabilized bridge, which may be quite stable. Simple suspension bridges have applications in outdoor recreation. They are a popular choice for tree top trails and, where the terrain is suitable, for stream crossings. They may be designed without stabilizing so that the free movement of the bridge provides a more interesting experience for the user. Zip lines can be traversed by hanging below, or walked (by individuals with exceptional balance). A more developed version of the pont himalayen, provided with a deck between a pair of main cables, is known as a passerelle himalayenne (French, "Himalayan footbridge"). Examples of this type include two bridges at Lac de Monteynard Avignonet in the French Alps; these bridges are exceptionally long, for bridges of this type.