mosty są ogólnie uważane za konstrukcje statyczne. Prawda jest taka, że faktycznie zachowują się bardziej jak dynamiczne, żywe istoty. Stale się zmieniają, reagując na różne obciążenia, wzorce pogodowe i inne rodzaje stresu, aby funkcjonować. W niektórych przypadkach, podobnie jak osoba przechodząca traumę, mosty muszą „reagować” na bardzo stresujące wydarzenia, takie jak wypadki, wybuchy, pożary, trzęsienia ziemi i huragany, aby przetrwać.

w tym artykule przyjrzymy się, jak różne typy mostów są zaprojektowane tak, aby radzić sobie ze stresem. Zbadamy również niektóre z najczęstszych sił, które obciążają mosty. Te stresory mogą mieć duży wpływ na to, jak mosty się starzeją, upadają i potencjalnie zawodzą.

zrozumienie ich może pomóc inżynierom w opracowaniu trwałych konstrukcji, a inspektorzy i personel konserwacyjny sprawią, że istniejące konstrukcje będą trwać dłużej.

dylemat grawitacyjny

najgłębszą siłą wpływającą na mosty jest grawitacja, która nieustannie je ciągnie, próbując ściągnąć je na ziemię. Grawitacja nie jest tak wielka, jeśli chodzi o budynki, w tym Duże, takie jak drapacze chmur, ponieważ ziemia pod nimi zawsze odpycha.

tak nie jest, jeśli chodzi o Mosty. Ich deski rozciągają się na otwartej przestrzeni. „Przestrzeń” nie zapewnia wsparcia grawitacji. Większe mosty, które obejmują dłuższe przestrzenie, są bardziej podatne na grawitację niż krótsze. Podobnie cięższe konstrukcje częściej padają ofiarą grawitacji niż lżejsze.

awarie mostów są stosunkowo rzadkim zjawiskiem. Co więc powstrzymuje je przed upadkiem z powodu siły grawitacji?

odpowiedź jest prawie taka sama bez względu na rodzaj struktury:

• ściskanie (siła, która popycha lub ściska do wewnątrz) jest starannie zrównoważone napięciem (siłą, która rozciąga się i ciągnie na zewnątrz).
• to równoważenie odbywa się poprzez kierowanie obciążenia (całkowitej masy konstrukcji mostu) na przyczółki (podpory na obu końcach mostu) i filary (podpory biegnące pod mostem wzdłuż jego długości).

siły te są rozłożone na różne sposoby na różnych typach mostów:

most belkowy

most belkowy ma swój pokład (belkę) w naprężeniu i ściśnięciu. (Belka może być ściśnięta i rozciągnięta w zależności od warunków.) Łączniki są w kompresji, co oznacza, że są zawsze ściskane.

most łukowy

most łukowy obsługuje obciążenia, rozprowadzając ściskanie na całym i na dole łuku. Struktura jest zawsze wciska się w siebie.

Most Wiszący

wieże (filary) mostu wiszącego są w kompresji, a pokład zwisa z kabli, które są w napięciu. Sam pokład jest zarówno w naprężeniu, jak i kompresji.

most wantowy

most wantowy jest podobny do mostu wiszącego. Pokład wisi jednak bezpośrednio z pomostów na linach. Filary są w kompresji, a Kable w napięciu. Pokład doświadcza obu sił.

most kratownicowy

most kratownicowy jest odmianą konstrukcji belkowej ze wzmocnionymi wzmocnieniami. Pokład jest w napięciu. Kratownice radzą sobie zarówno z naprężeniem, jak i ze zrozumieniem, z ukośnymi w naprężeniu, a pionowymi w kompresji.

most łukowy obsługuje obciążenia, rozprowadzając ściskanie w poprzek i w dół łuku. Struktura jest zawsze wciska się w siebie.

most wspornikowy

most wspornikowy jest jedną z prostszych form do zrozumienia. Zasadniczo dotyczy to sił naprężenia (ciągnięcia) nad pokładem mostu i sił ściskania (pchania) poniżej.

Sprawdź te mosty, które zarządzają siłami w unikalny sposób:

The Rolling Bridge, London

Ta konstrukcja rzeźbiarska jest rodzajem mostu powszechnie określanego jako most Curlingowy. Składa się z ośmiu trójkątnych sekcji połączonych zawiasami. Most jest w stanie „odkręcić”, aby umożliwić pieszym przejście przez niego i” zwijać się”, aby przepuścić łodzie.

gdy konstrukcja jest w stanie „nie zawiniętym”, wygląda i działa podobnie jak most kratownicowy. System tłoków hydraulicznych służy do toczenia go do zamkniętego, ośmiokątnego kształtu.

autorstwa Loz Pycock , via Wikimedia Commons

the Gateshead Millennium Bridge, Newcastle

Ta innowacyjna konstrukcja jest często określana jako most „tilt”. Wykorzystuje zaawansowany układ hydrauliczny, aby podnieść go z drogi, gdy przepływają łodzie.

chociaż wydaje się to dość proste, ten most musi radzić sobie z unikalnymi problemami z napięciem i kompresją. Wykorzystuje on funkcje zawieszenia i konstrukcji wantowanych kablami, które są popychane (i rozciągane) do ekstremalnych granic, gdy Most jest w ruchu. Ta struktura dodaje nowy wymiar do Standardowej inżynierii mostowej.

projektowanie mostu jest proste i złożone w tym samym czasie. Most stale balansuje siły ściskające w niektórych miejscach z rozciągającymi w innych, więc żadna przytłaczająca siła, zwłaszcza grawitacja, nie pokonuje konstrukcji w dowolnym momencie, prowadząc do uszkodzenia lub upadku.

stresory poza grawitacją

czynnikiem komplikującym jest to, że ściskanie i napięcie na moście stale się zmieniają z powodu takich stresorów jak:

zmiana obciążenia

łatwo byłoby zbudować mosty, gdyby obciążenia na nich pozostały statyczne. Siły na nich nigdy się nie zmienią. Rzeczywistość jest taka, że obciążenia mogą się zmieniać dramatycznie i dynamicznie w ciągu dnia i w czasie.

mosty przenoszą wszystko, od pociągów, samochodów, ciężarówek i pieszych po linie wodne i inną infrastrukturę użyteczności publicznej. Natężenie ruchu i objętość użytkowa zmieniają się w ciągu dnia, powodując znaczne zmiany obciążenia użytkowego, które mogą zwiększać i zmniejszać siły rozciągające i ściskające w całej konstrukcji.

przykład: Kiedy kolej przejeżdża przez most, konstrukcja wygina się i wygina, a następnie powraca do pierwotnego stanu zrelaksowanego, gdy przejeżdża pociąg.

siły środowiskowe

mosty nieustannie reagują na Matkę Naturę. Środowiskowe źródła stresu obejmują:

• pływy, fale i back-upy wody. Woda jest jedną z najpotężniejszych sił na ziemi. Inżynierowie często wstawiają otwory w przyczółki mostów, aby umożliwić przepływ wody zamiast naciskać na nie.
• wiatry. Duże podmuchy wiatru mogą powodować kołysanie się i skręcanie mostów. Nowoczesne są lżejsze i bardziej aerodynamiczne, dzięki czemu przechodzi przez nie wiatr, co uniemożliwia ich poruszanie się.
• trzęsienia ziemi. Siły sejsmiczne powodują, że sekcje mostów trzęsą się i uderzają w siebie, co może sprawić, że się rozpadną. Projektanci obejmują amortyzatory absorbujące wibracje i zderzaki, aby sekcje nie uderzały w siebie na mostach w aktywnych strefach trzęsienia ziemi.
• huragany i inne duże burze mogą mieć niszczący wpływ na odsłonięte obszary mostów. Zespoły budowlane często instalują sprzęt ochronny wokół wrażliwych odcinków, takich jak Infrastruktura użytkowa.
• lód, zimno i śnieżyce. Zimna pogoda i mrozy powodują skurcze niektórych elementów mostu. Rozmrażanie może mieć odwrotny skutek. Skutki ekspansji i kurczenia się zostały zaostrzone w dzisiejszych bardziej ekstremalnych warunkach klimatycznych. Inżynierowie uwzględniają to, wprowadzając bardziej elastyczne i elastyczne komponenty do mostów zbudowanych w zimnych miejscach.

wypadki i inne nieoczekiwane zdarzenia

Wypadki drogowe i budowlane, łodzie uderzające w przyczółki i wybuchy mogą prowadzić do znacznego naprężenia mostu, a czasami do awarii. Budowniczowie mogą wykorzystywać mocne, ognioodporne materiały i elementy izolujące, aby ograniczyć wpływ ekstremalnych zdarzeń na równowagę sił wpływających na most.

wniosek

niektóre siły opisane powyżej mogą spowodować natychmiastowe katastrofalne uszkodzenia mostów lub ostateczną awarię. Te stresory również zużywają się na mostach w czasie, co prowadzi do długotrwałych uszkodzeń.

podobnie jak żywe istoty, mosty mają sposoby komunikowania się, że są nadmiernie zestresowane. Inspektorzy, menedżerowie i inżynierowie muszą szukać tych znaków. Może pomóc im zachować bezpieczeństwo istniejących konstrukcji i dostarczyć im informacji potrzebnych do zaprojektowania jeszcze trwalszych i bardziej elastycznych konstrukcji w przyszłości.