Көпірлер: кабельді көпірлердің құрылысы, ерекшеліктері, артықшылықтары. Бұрыш тәрізді немесе параллель кабельдермен жабдықталған, ұзын көпірлерге арналған.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Мұнаралардан тікелей кабельдері бар көпір түрі
Type of bridge with cables directly from towers
Кабельді көпірдің бір немесе бірнеше мұнарасы (немесе пилондары) бар, олар көпір палубасын ұстап тұрады. Оның ерекшелігі – мұнарадан тікелей палубаға созылатын кабельдер немесе тұтқалар, әдетте желдейтін пішінде немесе параллель сызықтар тізбегін құрайды. Бұл қазіргі заманғы аспалы көпірден өзгеше, онда палубаны ұстап тұратын кабельдер негізгі кабельден тік түсіріліп, көпірдің екі шетіне бекітіліп, мұнаралар арасында жүреді. Кабельді көпірлер консольді көпірлерге қарағанда ұзын, ал аспалы көпірлерге қарағанда қысқа аралықтар үшін тиімді. Консольді көпірлердің салмағы осы аралықта тез артады, ал аспалы көпірлердің кабельдері қымбатқа түседі. Кабельді көпірлерді 16 ғасырдың соңында жобалап, салып бастаған, ал бұл конструкция 19 ғасырдың соңында кеңінен қолданыс тапқан. Бруклин көпірі сияқты алғашқы мысалдар көбінесе кабельді және аспалы конструкциялардың элементтерін біріктірген. 20 ғасырдың басында кабельді конструкциялар сұраныстан қалды, себебі үлкен аралықтарды таза аспалы конструкциялармен, ал қысқаларын арматуралы бетоннан жасалған түрлі жүйелермен көпірлеу мүмкін болды. 20 ғасырдың соңында жаңа материалдардың пайда болуы, құрылыс машиналарын үлкейту және ескі көпірлерді ауыстыру қажеттігі осы конструкциялардың құнын төмендеткенде, кабельді көпірлер қайтадан танымал болды.
A cable stayed bridge has one or more towers (or pylons), from which cables support the bridge deck. A distinctive feature are the cables or stays, which run directly from the tower to the deck, normally forming a fan like pattern or a series of parallel lines. This is in contrast to the modern suspension bridge, where the cables supporting the deck are suspended vertically from the main cable, anchored at both ends of the bridge and running between the towers. The cable stayed bridge is optimal for spans longer than cantilever bridges and shorter than suspension bridges. This is the range within which cantilever bridges would rapidly grow heavier, and suspension bridge cabling would be more costly. Cable stayed bridges were being designed and constructed by the late 16th century, and the form found wide use in the late 19th century. Early examples, including the Brooklyn Bridge, often combined features from both the cable stayed and suspension designs. Cable stayed designs fell from favor in the early 20th century as larger gaps were bridged using pure suspension designs, and shorter ones using various systems built of reinforced concrete. It returned to prominence in the later 20th century when the combination of new materials, larger construction machinery, and the need to replace older bridges all lowered the relative price of these designs.
Тарих
Кабельді көпірлер 1595 жылға дейін бар еді, онда Фаусто Веранционың, хорват-венециялық өнертапқыш жазған «Machinae Novae» кітабында суреттері табылды. Көптеген ерте аспалы көпірлер кабельді конструкция болды, соның ішінде 1817 жылғы Дрибург аббаттығының жаяу көпірі, Джеймс Дредждің патенттелген Виктория көпірі (Бат, 1836), сондай-ақ кейінірек салынған Альберт көпірі (1872) және Бруклин көпірі (1883). Олардың инженерлері технологиялардың үйлесімділігі көпірді мықтырақ ететінін анықтады. Джон А. Роэблинг Ниагара шарлауындағы аспалы көпірде теміржол жүктемелерінен туындаған деформацияларды шектеу үшін осы мүмкіндікті тиімді пайдаланды. АҚШ-та сақталған ең ерте кабельді көпірдің мысалы – Э. Э. Рунионның 1890 жылы Блафф-Дейлде салынған, ағаш тіреулері мен палубасы бар, көбінесе толық сақталған болат немесе темір аспалы көпірі, немесе одан бірнеше апта бұрын, бірақ бүлінген Бартон-Крик көпірі (1889 немесе 1890) арасындағы көпір. 20 ғасырда кабельді көпірлердің алғашқы мысалдарының бірі – А. Гисклардтың ерекше Кассаньес көпірі (1899), онда кабельдің көлденең күші жеке көлденең байланыс кабельімен теңестіріледі, бұл палубада маңызды қысымды болдырмайды, сондай-ақ Г. Лейнекугель ле Кок салған Бретаньдегі Лезардриеудегі көпір (1924). Эдуардо Торрожа 1926 жылы Темпулда кабельді акведукты жобалады. Альберт Каконың 1952 жылы Пьерлаттедегі Донзере-Мондрагон каналы арқылы салынған бетонды палубалы кабельді көпірі – қазіргі заманғы типтің алғашқы үлгілерінің бірі, бірақ ол кейінгі дамуға көп әсер етпеді. Моно-конструкция мұнараларынан бір ғана кабельді пайдаланады және бұл типтегі көпірлердің сирек кездесетін мысалы болып табылады. Арфа немесе параллель конструкциясында кабельдер шамамен параллель болып орналасқан, сондықтан олардың мұнараға бекітілу биіктігі мұнарадан палубаға дейінгі қашықтыққа пропорционалды. Желдеткіш конструкциясында барлық кабельдер мұнаралардың жоғарғы жағына немесе осы жаққа жиналады. Желдеткіш конструкциясы мұнараларға ең аз моментті түсіреді, бірақ практикалық себептерге байланысты, модификацияланған желдеткіш (жартылай желдеткіш деп те аталады) көбірек қолданылады, әсіресе көптеген кабельдер қажет болған жағдайда. Модификацияланған желдеткіш конструкциясында кабельдер мұнараның жоғарғы бөлігіне жақын орналасқан, бірақ олардың арасында жақсы бекітілуіне, қоршаған ортаны қорғауды жақсартуға және техникалық қызмет көрсету үшін жеке кабельдерге оңай қол жеткізуге мүмкіндік беретіндей аралық қалдырылады. Жұлдыз тәрізді конструкцияда, тағы да сирек кездесетін конструкцияда, кабельдер мұнарада арфа конструкциясы сияқты бір-бірінен бөлек орналасқан, бірақ палубада бір немесе жақын орналасқан бірнеше нүктелерге қосылады. Тірек бағаналары үшін жеті негізгі конфигурация бар: бір, екі, порталды, А тәрізді, H тәрізді, кері Y және M тәрізді. Соңғы үш конфигурация – екі конфигурацияны біріктіретін гибридтік конструкциялар.
Cable stayed bridges date back to 1595, where designs were found in Machinae Novae, a book by Croatian Venetian inventor Fausto Veranzio. Many early suspension bridges were cable stayed construction, including the 1817 footbridge Dryburgh Abbey Bridge, James Dredge's patented Victoria Bridge, Bath (1836), and the later Albert Bridge (1872) and Brooklyn Bridge (1883). Their designers found that the combination of technologies created a stiffer bridge. John A. Roebling took particular advantage of this to limit deformations due to railway loads in the Niagara Falls Suspension Bridge. The earliest known surviving example of a true cable stayed bridge in the United States is E. E. Runyon's largely intact steel or iron Bluff Dale Suspension bridge with wooden stringers and decking in Bluff Dale, Texas (1890), or his weeks earlier but ruined Barton Creek Bridge between Huckabay, Texas and Gordon, Texas (1889 or 1890). In the twentieth century, early examples of cable stayed bridges included A. Gisclard's unusual Cassagnes bridge (1899), in which the horizontal part of the cable forces is balanced by a separate horizontal tie cable, preventing significant compression in the deck, and G. Leinekugel le Coq's bridge at Lézardrieux in Brittany (1924). Eduardo Torroja designed a cable stayed aqueduct at Tempul in 1926. Albert Caquot's 1952 concrete decked cable stayed bridge over the Donzère Mondragon canal at Pierrelatte is one of the first of the modern type, but had little influence on later development. The mono design uses a single cable from its towers and is one of the lesser used examples of the class. In the harp or parallel design, the cables are nearly parallel so that the height of their attachment to the tower is proportional to the distance from the tower to their mounting on the deck. In the fan design, the cables all connect to or pass over the top of the towers. The fan design is structurally superior with a minimum moment applied to the towers, but, for practical reasons, the modified fan (also called the semi fan) is preferred, especially where many cables are necessary. In the modified fan arrangement, the cables terminate near the top of the tower but are spaced from each other sufficiently to allow better termination, improved environmental protection, and good access to individual cables for maintenance. In the star design, another relatively rare design, the cables are spaced apart on the tower, like the harp design, but connect to one point or a number of closely spaced points on the deck. There are also seven main arrangements for support columns: single, double, portal, A shaped, H shaped, inverted Y and M shaped. The last three are hybrid arrangements that combine two arrangements into one.
Экстрадозалық көпір
Экстрадозалық көпір – кабельдік көпірдің бір түрі, оның қақпағы (декі) қатаң әрі берік болғандықтан, кабельдерді мұнараға жақын жерде қысқартуға және мұнаралардың жалқы ұзындығына сәйкес биіктігін төмендетуге мүмкіндік береді. Алғашқы экстрадозалық көпірлер Швейцариядағы Гантер көпірі мен Сунниберг көпірі болды. АҚШ-тағы алғашқы экстрадозалық көпір – Перл-Харбор ескерткіш көпірі, ол I 95 тас жолын Коннектикут штатының Нью-Хейвен қаласындағы Квиннипиак өзені арқылы өткізу үшін салынды және 2012 жылдың маусым айында ашылды.
An extradosed bridge is a cable stayed bridge with a more substantial bridge deck that, being stiffer and stronger, allows the cables to be omitted close to the tower and for the towers to be lower in proportion to the span. The first extradosed bridges were the Ganter Bridge and Sunniberg Bridge in Switzerland. The first extradosed bridge in the United States, the Pearl Harbor Memorial Bridge was built to carry I 95 across the Quinnipiac River in New Haven, Connecticut, opening in June 2012.
Қылқанды кабельді көпір
Бөлмелі жүйе жіптерді көпір палубасынан көпір палубасына дейін, үздіксіз элемент ретінде тасымалдайды, бұл пилондардағы бекіткіштерді қажетсіз етеді. Әрбір эпоксидпен қапталған болат жіп 2,54 см диаметріндегі болат түтікшеде орналасқан. Әр жіп жеке-жеке жұмыс істейді, бұл жеке жіптерді алып тастауға, тексеруге және ауыстыруға мүмкіндік береді. Осындай алғашқы екі көпір – 2006 жылы құрылысы аяқталған Penobscot Narrows Bridge және 2007 жылы аяқталған Veterans' Glass City Skyway.
A cradle system carries the strands within the stays from the bridge deck to bridge deck, as a continuous element, eliminating anchorages in the pylons. Each epoxy coated steel strand is carried inside the cradle in a one inch (2.54 cm) steel tube. Each strand acts independently, allowing for removal, inspection, and replacement of individual strands. The first two such bridges are the Penobscot Narrows Bridge, completed in 2006, and the Veterans' Glass City Skyway, completed in 2007.
Өздігінен бекітілген аспалы көпір
Өзін-өзі бекітетін аспалы көпірдің кабельді тіреулі типпен принципінде ұқсастығы бар, себебі палубаның төмен түсуін болдырмайтын кернеу күштері мұнарада тік, ал палуба құрылымында көлденең қысым күштеріне айналады. Ол сондай-ақ аспалы көпірмен де байланысты, себебі оның иісті негізгі кабельдері мен аспалы кабельдері бар, бірақ өзін-өзі бекітетін типте қарапайым аспалы көпірге тән ауыр кабельдік бекіткіштері жоқ. Кабельді тіреулі көпірден немесе аспалы көпірден өзгеше, өзін-өзі бекітетін аспалы көпірді құрылыс кезінде уақытша тіреулермен қолдау керек, сондықтан оның құрылысы қымбатқа түседі.
A self anchored suspension bridge has some similarity in principle to the cable stayed type in that tension forces that prevent the deck from dropping are converted into compression forces vertically in the tower and horizontally along the deck structure. It is also related to the suspension bridge in having arcuate main cables with suspender cables, although the self anchored type lacks the heavy cable anchorages of the ordinary suspension bridge. Unlike either a cable stayed bridge or a suspension bridge, the self anchored suspension bridge must be supported by falsework during construction and so it is more expensive to construct.