mosty jsou obecně považovány za statické struktury. Pravdou je, že se ve skutečnosti chovají spíše jako dynamické, živé bytosti. Neustále se mění, reagují na různé zatížení, vzorce počasí a další typy stresu, aby fungovaly. V některých případech, stejně jako člověk prochází trauma, mosty musí „reagovat“ extrémně stresující události jako jsou nehody, výbuchy, požáry, zemětřesení a hurikány, aby přežili.

v tomto článku se podíváme na to, jak jsou různé typy mostů navrženy tak, aby zvládly stres. Budeme také zkoumat některé z nejčastějších sil, které kladou důraz na mosty. Tyto stresory mohou mít velký dopad na to, jak mosty stárnou, upadají a potenciálně selhávají.

jejich pochopení může inženýrům pomoci vyvinout odolné konstrukce a inspektoři a pracovníci údržby, aby stávající struktury vydržely déle.

gravitační dilema

nejhlubší silou ovlivňující mosty je gravitace, která se na ně neustále táhne a snaží se je táhnout dolů k zemi. Gravitace není tak velký problém, pokud jde o budovy, včetně těch velkých, jako jsou mrakodrapy, protože země pod nimi je vždy tlačí zpět.

to není případ, pokud jde o mosty. Jejich palubky pokrývají otevřený prostor. „Prostor“ neposkytuje žádnou podporu proti gravitaci. Větší mosty, které pokrývají delší prostory, jsou zranitelnější vůči gravitaci než kratší. Podobně těžší struktury pravděpodobně padnou za oběť gravitaci než lehčí.

poruchy mostu jsou relativně vzácným jevem. Takže, co je to, že jim brání pád dolů kvůli gravitační síle?

odpověď je v podstatě stejná bez ohledu na typ konstrukce:

• Komprese (síla, která tlačí nebo stlačuje dovnitř) je v rovnováze se napětí (síla, která se táhne a táhne ven).
• Toto vyrovnávání se děje tím, že channeling zatížení (celková hmotnost konstrukce mostu) na opěry (podpěry na obou koncích mostu) a mola (podpěry, které běží pod most podél jeho délky).

Tyto síly jsou distribuovány v mnoha různými způsoby na různé typy mostů:

trámového Mostu

paprsek most má své palubě (paprsek) v tahu a tlaku. (Paprsek může být stlačen a natažen v závislosti na podmínkách.) Opěry jsou v kompresi, což znamená, že jsou vždy stlačeny.

obloukový Most

oblouk mostu podporuje spoustu distribucí komprese napříč a dolů v oblouku. Struktura se neustále tlačí na sebe.

Visutý Most

věže (mola), visutý most, jsou v tlaku a paluby visí z lana, které jsou v napětí. Samotná paluba je v tahu i stlačení.

Kabel-vydržel most

kabel-vydržel most je podobný visutý most. Paluba však visí přímo z mola na kabelech. Mola jsou v tlaku a kabely jsou v tahu. Paluba zažívá obě síly.

Příhradový most

příhradový most je variací nosníku konstrukce se zvýšenou výztuží. Paluba je v napětí. Vazníky zvládají napětí i porozumění, s diagonálními v tahu a vertikálními v tlaku.

obloukový most podporuje zatížení distribucí komprese napříč a dolů po oblouku. Struktura se neustále tlačí na sebe.

Konzolový most

konzolový most je jedním z jednodušší formy pochopit. V zásadě řeší síly napětí (tažení) nad mostovou palubou a síly stlačení (tlačení) níže.

Podívejte se na tyto mosty, které řídí síly v jedinečné způsoby:

Rolling Bridge, Londýn,

Tento sochařské struktura je typ mostu obyčejně odkazoval se na jako curling most. Skládá se z osmi trojúhelníkových částí, které jsou zavěšeny dohromady. Most je schopen „uncurl“, aby chodci mohli překročit a „stočit se“, aby nechali lodě projít.

když je konstrukce ve svém „nevytaženém“ stavu, vypadá a funguje podobně jako příhradový most. Systém hydraulických pístů se používá k jeho převrácení do uzavřeného osmihranného tvaru.

Loz Pycock , prostřednictvím Wikimedia Commons

Gateshead Millennium Bridge, Newcastle

Tento inovativní struktura je často odkazoval se na jako „tilt“ most. Používá pokročilý hydraulický systém, aby jej zvedl z cesty, když projíždějí lodě.

i když se to zdá dost jednoduché, tento most se musí vypořádat s jedinečnými problémy s napětím a kompresí. Využívá vlastnosti závěsných a kabelových konstrukcí, které jsou tlačeny (a nataženy) do extrémních mezí, když je Most v pohybu. Tato konstrukce dodává standardnímu mostnímu inženýrství nový rozměr.

Most design je jednoduchý a složitý zároveň. Most je neustále vyrovnávání tlakových sil v některých místech s pevností ty v jiných, takže žádné drtivé síly, zejména gravitační, překonává struktura v každém okamžiku, což vede k poškození nebo kolaps.

Stresory kromě gravitace

komplikujícím faktorem je, že komprese a napětí na mostě jsou neustále mění, protože stresory, jako je:

Změna zatížení

To by bylo snadné stavět mosty, pokud zatížení na nich zůstal statický. Síly na nich by se nikdy nezměnily. Skutečností je, že zatížení se může dramaticky a dynamicky měnit po celý den a v průběhu času.

mosty nesou vše od vlaků, osobních automobilů, nákladních automobilů a chodců po vodní linky a další inženýrskou infrastrukturu. Množství provozu a užitný objem směny po celý den, což způsobuje značné výkyvy v zatížení, které mohou zvýšit a snížit tahové a tlakové síly celé konstrukce.

příklad: Když železnice cestuje přes most, struktura se ohýbá a ohýbá, poté, co vlak projde kolem, se vrátí do původního uvolněného stavu.

environmentální síly

mosty neustále reagují na Matku přírodu. Environmentální zdroje stresu zahrnují:

• přílivy, vlny a zálohování vody. Voda je jednou z nejsilnějších sil na zemi. Inženýři často vkládají otvory do opěrek mostu, aby voda mohla protékat, spíše než tlačit proti nim.
• větry. Velké poryvy větru mohou způsobit houpání a zkroucení mostů. Moderní jsou lehčí a aerodynamičtější, což jim umožňuje procházet větrem, což jim brání v pohybu.
• zemětřesení. Seismické síly, protože most oddíly se třást a narazit do sebe, které může rozpadat. Návrháři patří tlumiče absorbují vibrace a nárazníky udržet sekce bušit do sebe na mostech v seismicky aktivních zónách.
• hurikány a další velké bouře mohou mít ničivé účinky na exponované oblasti mostů. Stavební týmy často instalují ochranné prostředky kolem zranitelných úseků, jako je inženýrská infrastruktura.
• LED, chlad a vánice. Chladné počasí a mrazivé podmínky způsobují kontrakci některých prvků mostu. Rozmrazování může mít opačný účinek. Dopady expanze a kontrakce se zhoršily v dnešních extrémnějších klimatických podmínkách. Inženýři to vysvětlují začleněním citlivějších a flexibilnějších součástí do mostů postavených na chladných místech.

Havárií a jiných neočekávaných událostí,

Dopravní a stavební nehody, lodě bít opěr, a exploze může vést k významnému most stres a někdy selhání. Stavitelé mohou využít silné, nehořlavé materiály a izolační prvky, aby omezili dopad extrémních událostí na rovnováhu sil ovlivňujících most.

závěr

některé z výše uvedených sil mohou způsobit okamžité katastrofické poškození mostů nebo konečné selhání. Tyto stresory se také časem opotřebovávají na mostech, což vede k dlouhodobému poškození.

podobně jako živé bytosti mají mosty způsoby komunikace, že jsou nadměrně stresované. Inspektoři, manažeři a inženýři musí tyto značky hledat. To jim může pomoci udržet stávající struktury v bezpečí, a poskytnout jim informace, které potřebují, aby se design ještě více odolné a citlivé struktury v budoucnosti.