Broer er generelt tenkt som statiske strukturer. Sannheten er at de faktisk fungerer mer som dynamiske, levende vesener. De endrer seg hele tiden, reagerer på forskjellige belastninger, værmønstre og andre typer stress for å fungere. I noen tilfeller, akkurat som en person som gjennomgår et traume, må broer «reagere» på ekstremt stressende hendelser som ulykker, eksplosjoner, branner, jordskjelv og orkaner for å overleve.I denne artikkelen ser vi på hvordan ulike typer broer er konstruert for å håndtere stress. Vi vil også undersøke noen av de vanligste kreftene som legger stress på broer. Disse stressfaktorer kan ha en stor innvirkning på hvordan broer alder, falle i nedgang, og potensielt mislykkes.Forstå dem Kan hjelpe ingeniører utvikle holdbare strukturer og inspektører og vedlikeholdspersonell gjør eksisterende strukturer vare lenger.

gravitasjonsdilemmaet

den mest dype kraften som påvirker broer er tyngdekraften, som stadig trekker på dem og prøver å dra dem ned til jorden. Gravity er ikke så stor når det gjelder bygninger, inkludert store som skyskrapere, fordi bakken under dem alltid skyver tilbake.

det er ikke tilfelle når det gjelder broer. Deres terrassebord spenner over åpen plass. «Space» gir ingen støtte mot tyngdekraften. Større broer som spenner over lengre mellomrom er mer utsatt for tyngdekraften enn kortere. På samme måte er tyngre strukturer mer sannsynlig å bli offer for tyngdekraften enn lettere.

Brofeil er en relativt sjelden forekomst. Så, hva er det som holder dem fra å falle ned på grunn av tyngdekraften?Svaret er ganske mye det samme uansett hvilken type struktur: Komprimering (en kraft som skyver eller klemmer innover) er nøye balansert med spenning (en kraft som strekker seg og trekker utover).denne balanseringen skjer ved å kanalisere lasten (broens totale vekt) på abutmentene (støttene i hver ende av broen) og brygger (støttene som går under broen langs lengden).

disse kreftene er fordelt på en rekke måter på ulike typer broer:

Bjelke Bro

en bjelke bro har sitt dekk (bjelke) i spenning og kompresjon. (Strålen kan klemmes og strekkes avhengig av forholdene.) Abutmentene er i kompresjon, noe som betyr at de alltid blir presset.

Buebro

en buebro støtter belastninger ved å distribuere komprimering over og ned i buen. Strukturen presser alltid inn på seg selv.

Hengebro

tårnene (bryggene) på en hengebro er i kompresjon og dekket henger fra kabler som er i spenning. Selve dekket er i både spenning og kompresjon.

skråstagsbro

en skråstagsbro ligner på en hengebro. Dekket henger imidlertid direkte fra bryggene på kabler. Bryggene er i kompresjon og kablene er i spenning. Dekket opplever begge krefter.

Truss bridge

en truss bridge er en variant av en bjelke struktur med forbedrede forsterkninger. Dekket er i spenning. Takstolene håndterer både spenning og forståelse, med de diagonale i spenning og de vertikale i kompresjon.

en buebro støtter belastninger ved å distribuere komprimering over og ned i buen. Strukturen presser alltid inn på seg selv.

Cantilever bridge

en cantilever bridge er en av de enklere formene å forstå. I utgangspunktet adresserer den spenningskreftene (trekker) over brodekket og kompresjonskreftene (skyver) under.

Sjekk ut disse broene som styrer krefter på unike måter:

The Rolling Bridge, London

denne skulpturelle strukturen er en type bro som ofte refereres til som en curling bridge. Den består av åtte trekantede seksjoner som er hengslet sammen. Broen er i stand til å «uncurl» for å tillate fotgjengere å krysse den og «krølle opp» for å la båter passere.

når strukturen er i sin» uncurled » tilstand, ser den ut og fungerer som en truss bro. Et system med hydrauliske stempler brukes til å rulle det inn i sin lukkede, åttekantede form.

Av Loz Pycock , via Wikimedia Commons

The Gateshead Millennium Bridge, Newcastle

Denne innovative strukturen blir ofte referert til som en «tilt» bro. Den bruker et avansert hydraulisk system for å løfte det ut av veien når båtene passerer.

selv om dette virker enkelt nok, må denne broen håndtere unike spennings-og komprimeringsproblemer. Det utnytter funksjoner av suspensjon og kabel-oppholdt design som er presset (og strukket) til ekstreme grenser når broen er i bevegelse. Denne strukturen gir en ny dimensjon til standard broteknikk.

Brodesign er enkel og kompleks på samme tid. En bro balanserer konstant kompresjonskrefter på bestemte steder med strekkstyrker i andre, slik at ingen overveldende kraft, spesielt tyngdekraften, overvinter strukturen når som helst, noe som fører til skade eller sammenbrudd.

Stressorer utover tyngdekraften

den kompliserende faktoren er at kompresjon og spenning på en bro stadig skifter på grunn av stressorer som:

Endre belastninger

det ville være lett å bygge broer hvis belastningene på dem forblir statiske. Kreftene på dem ville aldri forandre seg. Virkeligheten er at lastene kan variere dramatisk og dynamisk gjennom dagen og over tid.

Broer frakter alt fra tog, biler, lastebiler og fotgjengere til vannlinjer og annen infrastruktur. Mengden av trafikk og verktøy volum skift i løpet av dagen, forårsaker betydelige variasjoner i live belastning, som kan øke og redusere strekk-og trykkrefter over hele strukturen.

Eksempel: Når en jernbane reiser over en bro, strukturen bøyer og bøyer, deretter tilbake til sin opprinnelige avslappet tilstand når toget passerer.

miljøkrefter

Broer reagerer konstant på Mors Natur. Miljøkilder til stress inkluderer: Tidevann, bølger og vann back-ups. Vann er en av de mektigste kreftene på jorden. Ingeniører setter ofte åpninger i broanlegg for å tillate vann å strømme gjennom i stedet for å presse mot dem.