En bro är en vägkonstruktion som är uppförd över något hinder, till exempel över en vattenförekomst , en ravin [1] [2] [3] [4] .
En bro som rests över en väg eller järnvägsspår kallas en överfart [5] , över en ravin eller ravin - en viadukt [6] . Bron är en av mänsklighetens äldsta tekniska uppfinningar.
Som regel består broar av överbyggnader (förenklat spann ) och stöd . Spännkonstruktioner tjänar till att absorbera belastningar och överföra dem till stöd; de kan ha en vägbana, ett övergångsställe, en rörledning och så vidare. Stöden överför laster från överbyggnaderna till botten av bron.
Överbyggnader består av bärande konstruktioner: balkar , takstolar , membran (tvärbalkar) och själva vägbanan. Det statiska schemat för överbyggnader kan vara båge, balk, ram, kabelstag eller kombinerad; det bestämmer typen av bro genom design. Vanligtvis är spännvidden raka, men om det behövs (till exempel under byggandet av överfarter och vägkorsningar) får de en komplex form: spiral , ring , och så vidare.
Överbyggnaderna bärs upp av stöd som vart och ett består av ett fundament och en bärande del. Formerna av stöd kan vara mycket olika. Mellanstöd kallas tjurar , kuststöd . Landfästen tjänar till att förbinda bron med infartsvallarna.
Material för broar är metall ( stål och aluminiumlegeringar ), armerad betong , betong , natursten , trä , rep.
Brodiagrammet är en formel där dimensionerna för de beräknade spännvidden presenteras sekventiellt - avstånden mellan mitten av de bärande delarna av spännkonstruktionerna. Om flera på varandra följande lager är av samma storlek, anges deras antal multiplicerat med storleken på var och en. Till exempel (en fiktiv "bro"), betyder ett broschema på 5+3x10+4 m att brons första spann har en beräknad spännvidd på 5 meter, de kommande tre har 10 meter vardera och den femte har 4 meter [7] .
Tillfälliga broar på flytande stöd kallas flytande eller ponton .
Det finns en och många (två, tre, och så vidare) spännbroar.
Genom syfte [8] särskiljs broar:
Det finns också rörledningsbroar, akvedukter (används för att transportera vatten) och viadukter (broar över raviner eller raviner; koppla samman punkter av samma höjd).
Järnvägsbron över floden Shuya , Karelen
Lode slott . Brodammen för fotgängare över Liivifloden, Estland
Gångbro till fontänen i Tsaritsyno-parken
Enligt det statiska schemat är broar uppdelade i balk, distans och kombinerade.
Vindbroar är en speciell typ av bro. I det frånskilda tillståndet stör bron inte passagen av fartyg. St. Petersburg är känt för sina klaffbroar , där alla broar över Neva , förutom Bolshoi Obukhovsky-bron , är klaffbroar.
Speciella vindbrodesigner:
Den naturliga prototypen av bron var ett träd som föll från en bank till en annan. I huvudsak var primitiva broar som uppstod i antiken , som var en stock (stockar) som kastades över en bäck, desamma .
Senare användes sten som material . De första sådana broarna började byggas under slavsamhällets era . Till en början var bara brostöden gjorda av sten, men sedan blev hela dess struktur sten.
Under medeltiden krävde städernas tillväxt och handelns snabba utveckling ett stort antal hållbara broar. Utvecklingen av ingenjörstanken gjorde det möjligt att bygga broar med bredare spännvidder, grunda valv och mindre breda stöd. De största broarna på den tiden når mer än 70 meter i spännvidd .
Slaverna använder trä istället för sten . " The Tale of Bygone Years " rapporterar byggandet av en bro i Ovruch på 1000-talet :
Yaropolk gick till sin bror Oleg i Derevskaya-landet. Och Oleg gick ut mot honom, och båda sidor blev mätta. Och i slaget som började besegrade Yaropolk Oleg . Oleg sprang med sina soldater till en stad som heter Ovruch , och en bro kastades över vallgraven till stadsportarna, och folk som trängdes på den tryckte ner varandra.
- Sagan om svunna år [9]Under XII-talet dök en flytande bro över Dnepr upp i Kiev . På den tiden var välvda träbroar vanligast i Ryssland [10] .
Samtidigt blir repbroar, som är den enklaste formen av hängbroar , utbredd bland inkafolket .
På 1500- och 1600-talen fanns det ett behov av ännu större broar som kunde passera stora fartyg. Under 1800-talet når höjden på broarnas spännvidd mer än 100 m. Projektet med en enkelbågsbro av trä över Neva , 298 m lång, sammanställd av Ivan Petrovich Kulibin , förblev orealiserade .
Metall har använts för konstruktion sedan slutet av 1700-talet . Den första metallbron byggdes i Coalbrookdale , Storbritannien vid floden Severn 1779. Spännvidden var cirka 30 m, taken var valv av gjutjärn .
Under 1800-talet krävde järnvägarnas tillkomst byggande av broar som kunde motstå betydande belastningar, vilket stimulerade utvecklingen av brobyggande. Efter hand etableras stål och järn som huvudmaterial vid brobyggande . Gustav Eiffel byggde 1877 en valvbro i gjutjärn över floden Douro i Portugal . Spännhöjden på denna bro var 160 m. Den längsta i Europa i slutet av 1800-talet var bron över Volga i Syzran , designad av Nikolai Apollonovich Belelyubsky och uppgick till 1443 m lång. År 1900 tilldelades en bro över Jenisej i Krasnoyarsk (designad av Lavr Dmitrievich Proskuryakov ) en medalj på världsutställningen i Paris .
På 1900-talet byggdes även broar av armerad betong . Detta material kan jämföras med stål genom att det inte kräver regelbunden målning. Armerad betong användes för balkspännvidder upp till 50 m, och välvda - upp till 250 m. Metall fortsätter att användas - på 1900-talet byggdes stora metallbroar - en balkbro över St. Lawrencefloden i Kanada (spännvidd längd 549 m), över Kill Van Strait -Kill i USA (503,8 m), samt Golden Gate- bron i San Francisco , USA (längden på huvudspännet är 1280 m).
Vår tids största broar, inklusive världens högsta Millo-viadukt och Akashi-Kaikyo- bron (längden på huvudspännet är 1991 m), är kabelförsedda och upphängda. Upphängda spännkonstruktioner tillåter att täcka de största avstånden.
Det första (och dyraste - upp till 50% av den totala byggkostnaden) steget i att bygga en bro är uppförandet av stöd. På stranden byggs stöd i dagbrott och i sänkhål . På platsen för varje framtida stöd på botten av en flod , vik eller sund , avlägsnas ett löst lager av silt av mudderverk [11] till en hårdare, helst stenig, monolitisk sten som ligger under denna silt, på vilken sedan med hjälp av caissons , dykare [12] och undervattensrobotar - manipulatorer [13] under vatten [14] formsättning med armering och betong. I lager byggs den armerade betongkonstruktionen upp tills den växer upp ur vattnet till den höjd som krävs för detta stöd.
Vid konstruktion av små och medelstora broar används ofta många pålar som stöd - bärande skal . De körs ner i marken med dieselhammare och elektriska vibratorer . Vid konstruktion av stora broar används huvudsakligen prefabricerade pålskal med en diameter på upp till 3 m. För närvarande är den mest populära grunden på en pålfundament grunden på borrade pålar (BPS), konstruerad genom borrning i ett inventeringsrör. . Denna design används både på land och i vattenområdet.
Spännkonstruktioner installeras vanligtvis på stöd med monteringskranar . Under byggandet av stora broar monteras spännkonstruktionen ofta på stranden och sedan flyttas (skjuts) längs stöden från en strand till en annan. Den gångjärnsförsedda installationsmetoden går ut på att bygga upp strukturen från brostödet till dess spann. I det här fallet används en monterad installation med hjälp av en kran som rör sig längs en redan konstruerad del (för metallöverbyggnader) eller en monterad enhet med tillverkning av enskilda element på fabriken och deras efterföljande transport till objektet (för armerad betong).
Från mitten av 90-talet av XX-talet började tekniken för tillverkning av platta ribbad spännkonstruktioner från monolitisk förspänd armerad betong tillämpas [15] . Denna teknik har ett antal fördelar i jämförelse med konstruktionen av en överbyggnad av prefabricerade element [16] .
Annars sker byggandet av hängbroar: det börjar med installationen av pyloner ; då hängs tillfälliga kablar från dem . Med deras hjälp lindas brons huvudkablar, varefter upphängningarna och förstyvningsbalken monteras.
För att minska kostnaderna för att bygga broar, minskas deras längd genom att fylla upp vissa grunda vattenområden i vikar, sund och flodbäddar med jord. Istället för stora och dyra broar byggs transportdammar och konstgjorda öar , kompletterade med relativt små och billiga broar.
Många broar är enastående monument av arkitektur och ingenjörskonst. I vissa städer, som St. Petersburg eller Prag , är broar en integrerad del av stadsarkitekturen [10] .
Många antika romerska broar är gjorda i klassisk stil: nästan utan dekor, de skapar ändå, på grund av sin massivitet och uttrycksfulla arkitektur, en känsla av styrka och tillförlitlighet ( Alcantara-bron vid floden Tejo , Spanien ).
Under medeltiden var de två dominerande typerna broar med halvcirkelformade (eller cirkulära) bågar och broar med spetsbågar. Den första typen var baserad på den romerska traditionen, den andra lånades från orientalisk arkitektur och förlorade snart popularitet, eftersom den ökade brons höjd i onödan. Ett annat fenomen inom medeltida brobyggande var gatubroar som dök upp i alla större europeiska städer (till exempel Ponte Vecchio i Florens ). Under medeltiden dök dekor upp på broarna (detta hände i slutet av 1300-talet): till exempel Karlsbron i Prag inredd i gotisk stil .
Förbättringen av brobyggnadstekniken under renässansen gjorde det möjligt att avsevärt öka förhållandet mellan valvets tjocklek och spännvidden. På grund av detta har broar blivit högre och lättare i design [10] . Utformningen av stenbroar förbättras: runda valv och lådvalv dyker upp ( New Bridge i Paris ). I allmänhet finns det en tendens att imitera antik arkitektur. Lite senare dök barocken upp , som drogs mot dynamiska kompositioner och frodig dekor. Den barocka Suckarnas bro i Venedig är vida känd .
På 1700-talet var klassicismen populär . Broar byggda i denna stil kännetecknades av tydlig symmetri , noggrann uppmärksamhet på strukturens proportioner och stora spännvidder. Klassicismen var utbredd i Frankrike ( Concorde-bron i Paris) och Ryssland ( Marmorbron i Pushkin ).
Vid mitten av 1800-talet hade huvudformerna av metallbroar bildats. Under denna period blev gallerbalkongstolar utbredda. Betydande utveckling gjordes i utformningen av välvda broar (se till exempel Garabi-viadukten byggd av Gustav Eiffel ). I slutet av 1800-talet blev hängbroar populära : 1883 byggdes Brooklyn Bridge i USA , lite senare - Manhattan . Hängbroar behöll sin popularitet under XX ( Golden Gate Bridge ) och XXI - talet .
Vindbrygga - en byggnad fäst vid barbicanen och fungerar som en korsning över vallgraven som omger befästningen . Det användes flitigt under medeltiden vid byggandet av fästningar och slott . Den äldsta typen av vindbrygga. [17]
PontonbroTills nyligen har vattenbarriärer, främst floder, varit ett allvarligt hinder för markstyrkornas framfart . I detta avseende förblir fiendens tillfångatagande eller förstörelsen av en bro med ett tydligt hot om dess tillfångatagande viktiga militära operationer, inte bara av taktisk, utan också av strategisk betydelse. För att säkerställa byggandet av korsningar eller tillfälliga broar, såväl som deras restaurering i arméerna, skapas en speciell typ av trupper - sapperenheter , som utför ett brett utbud av arbete med att utrusta terrängen.
Anledningen till den spontana kollapsen av bron kan vara dess felaktiga design; när man skapar en brodesign bör en arkitekt alltid ta hänsyn till möjliga naturkatastrofer, såsom starka vindar eller jordbävningar .
Den tidigaste kända stora katastrofen inträffade 1297 , när denna bro under slaget vid Stirling Bridge (Storbritannien) överbelastades av attackerande tunga kavalleri och kollapsade. Senare kollapsade flera broar till följd av överbelastningar, i synnerhet Yarmouth Bridge , (Storbritannien, 1845), samt Silver Bridge (USA, 1967), " Morandi Bridge " i Genua (2018).
Den senaste katastrofen inträffade på Krimbron . Orsaken till katastrofen var explosionen av en lastbil. De första meddelandena och explosionen dök upp klockan 6:05. Från lastbilens explosion kollapsade vägbanan, tanken fattade eld nära det passerande tåget. Bron är avstängd för trafik, färjeöverfarter är öppna.
Under 1800- och början av 1900-talet inträffade flera broolyckor på grund av resonans , vilket inkluderade bron när trupper passerade genom den: när frekvensen av den yttre påverkan (soldaternas steg i foten) sammanfaller med den naturliga frekvensen av brosvängningar sker en kraftig ökning av brosvängningarnas amplitud , och utformningen av bron tål inte detta [18] . På grund av resonansen kollapsade: bron i Angers (Frankrike, 1850); Tacoma Bridge (USA, 1940).
Orsaken till kollapsen kan vara en naturlig katastrof: i det här fallet är arkitekten som skapade projektet skyldig, eftersom brobyggaren måste ta hänsyn till möjligheten till naturkatastrofer. Järnvägsbron över Firth of Tay i Dundee , Storbritannien, kollapsade 1879 på grund av en våldsam storm och dödade 75 människor. 1953 förstörde en lahar en bro över floden Wangaehu i Nya Zeeland och dödade 151 människor. 1989 , under en större jordbävning i Kalifornien , kollapsade viadukten i Oakland (42 offer) och San Francisco Bay Bridge skadades : en del av de bärande strukturerna kollapsade på vägbanan och dödade en person.
Terroristattacker på broar är inte ovanliga : att spränga dem är också ett känt sätt att föra gerillakrigföring . Den största katastrofen i sitt slag inträffade i Indien 2002, när en järnvägsbro över floden Dhava sprängdes , 130 människor dödades.
Resonansfenomen kan orsaka oåterkalleliga skador på olika mekaniska system, till exempel felaktigt utformade broar. Så 1940 kollapsade Tacoma-bron i USA , designad utan att ta hänsyn till vindbelastningen. Tidigare, 1905, kollapsade den egyptiska bron i St. Petersburg när en ryttarskvadron passerade den , vars orsak också anses vara resonans, även om detta inte bekräftas av beräkningar. Det finns dock en regel som tvingar sammansättningen av soldater att bryta steget när man passerar broar. Den 20 maj 2010 dansade bron i Volgograd . Enligt den officiella versionen gick bron i resonans under påverkan av vindbelastningar. En större resonans från redovisningskammaren orsakades dock av ekonomiska kränkningar som begicks under byggandet av bron.
Det finns kända kidnappningar och stölder av broar, särskilt av metall (de stjäl för skrotning):
I östslavernas epos och sagor uppträder Kalinov-bron över floden Smorodina , som enligt en av tolkningarna förbinder de levandes värld med de dödas värld.
Formspråket "bygga broar" på ryska betyder "bekanta dig, upprätta de nödvändiga förbindelserna", och "bränna broar" betyder att helt bryta banden med någon eller något, att beröva sig själv möjligheten att dra sig tillbaka. Man kan säga om ett värdelöst argument: som två får på en bro.
Tematiska platser | ||||
---|---|---|---|---|
Ordböcker och uppslagsverk |
| |||
|
Broar | |
---|---|
Konstruktionstyper | |
Efter användningsområde |
|
Strukturella element | |
Portal: Broar |
Infrastruktur | |
---|---|
Nyckelobjekt | |
Efter typ | |
se även | |
Infrastruktur • Wikimedia Commons |