Hängbro

Hängbro  - en bro där den huvudsakliga bärande strukturen är gjord av flexibla element (kablar, rep, kedjor, etc.) som arbetar i spänning och vägbanan är upphängd. Hängbroar kallas ofta för "hängbroar", men termen "hängbro" används inte i specialiserad litteratur om arkitektur och konstruktion . De första moderna exemplen på denna typ av bro byggdes i början av 1800-talet [1] [2] . Enkla hängbroar, som saknar vertikala upphängningar, har en lång historia i många bergsområden i världen.

Hängbroar hittar den mest framgångsrika applikationen i fallet med en stor brolängd, omöjligheten eller faran med att installera mellanstöd (till exempel på navigerbara platser). Broar av denna typ ser väldigt harmoniska ut, ett av de mest kända exemplen är Golden Gate-bron som ligger vid ingången till San Francisco Bay .

De huvudsakliga bärande kablarna (eller kedjorna) är upphängda mellan pyloner som är installerade längs stränderna . Vertikala kablar eller balkar är fästa vid dessa kablar, på vilka vägbädden för brons huvudspänne är upphängd. Huvudkablarna fortsätter bakom pylonerna och är förankrade i marknivå. Kabelförlängningar kan användas för att stödja ytterligare två spann.

Under verkan av en koncentrerad belastning kan den bärande strukturen ändra sin form, vilket minskar styvheten hos bron. För att undvika nedböjningar i moderna hängbroar är vägbanan förstärkt med längsgående balkar eller takstolar som fördelar belastningen.

Konstruktioner används också där vägbanan stöds av ett system av raka linor som är fästa direkt på pylonerna. Sådana broar kallas kabelstag .

Fördelar med hängbroar

• Huvudspännet kan göras mycket långt med en minimal mängd material. Därför är användningen av en sådan design mycket effektiv vid konstruktion av broar över breda raviner och vattenbarriärer. I moderna hängbroar används i stor utsträckning stållinor och linor av höghållfast stål med en draghållfasthet på cirka 2–2,5 GPa (200–250 kgf/mm²), vilket avsevärt minskar brons egenvikt.
• Hängbroar kan byggas högt över vattnet, vilket gör att även höga fartyg kan passera under dem.
• Det finns inget behov av att installera mellanstöd, vilket ger stora fördelar, till exempel vid bergsförkastningar eller floder med stark ström.
• Eftersom de är relativt formbara kan hängbroar böjas under kraftiga vindar eller seismiska belastningar utan att kompromissa med den strukturella integriteten, medan styvare broar måste byggas starkare och tyngre.

Nackdelar med hängbroar

• Hängbron är i princip en vinge . Och detta kräver, när man designar och länkar till installationsplatsen, en obligatorisk beräkning av dess aerodynamiska egenskaper . På grund av brons otillräckliga styvhet kan det bli nödvändigt att blockera trafiken i stormigt väder (se Tacomabrons historia ) .
• I stark vind utsätts stolparna för ett stort vridmoment , så de kräver en bra grund, särskilt i mjuka jordar.
• Brodäcket sjunker kraftigt om belastningen koncentreras till en sektion betydligt mer än i andra. På grund av detta används hängbroar mindre vanligt som järnvägsbroar än andra typer. Det finns dock många exempel på att kombinera väg- och järnvägstrafik (vanligtvis i olika nivåer) på en hängbro: Manhattan-bron i New York , 25 april-bron i Lissabon och många andra. andra

Konstruktionsstruktur

Huvudspänningarna i en hängbro är dragspänningar i huvudkablarna och tryckspänningar i stöden, spänningarna i själva spännet är små. Nästan alla krafter i stöden är riktade vertikalt nedåt och stabiliserade av kablar, så stöden kan vara mycket tunna. Den relativt enkla fördelningen av laster över olika konstruktionselement förenklar designen av hängbroar.

Under påverkan av sin egen vikt och brospannets vikt hänger kablarna ihop och bildar en båge nära en parabel . En obelastad kabel upphängd mellan två stöd har formen av en sk. " kontaktledning ", som ligger nära en parabel i ett nästan horisontellt avsnitt. Om kablarnas vikt kan försummas, och spännvidden är jämnt fördelad längs brons längd, tar kablarna formen av en parabel. Om kabelns vikt är jämförbar med vägbanans vikt, kommer dess form att ligga mellan en kontaktledning och en parabel.

• Skillnader mellan typer av hängbroar

• Hängbro

• Stagbro ,
  konstruktion i "Bunch" stil

• Stagbro,
  design i stil med "Fan"

Historisk översikt

Idén att använda flexibla sträckta element av växtursprung (lianer, bambu) för att blockera floder och raviner uppstod tydligen i början av det mänskliga samhället. Det finns tillräckligt tillförlitliga historiska data om byggandet av sådana broar i det antika Egypten , Sydostasien , Japan , Central- och Sydamerika .

I Tibet och Bhutan byggdes mer än femtio hängbroar av Tangtong Gyalpo (1385-1464 eller 1361-1485), som använde smidda stålkedjor i konstruktionen. (Man tror att han byggde 108 järnkedjebroar (enligt andra källor - 58 hängbroar) [3] ) I synnerhet en av hans hängbroar Chushul Chakzam , byggd 1430 över Yarlung Tsangpo River , 65 km från Lhasa , hade en längd på cirka 140 meter och fanns fram till mitten av 1900-talet. Enligt beskrivningen var brons huvudelement två tjocka kedjor fästa på kraftiga träbalkar monterade på pelare, sektioner av fyra meter långa rep spändes över kedjorna, på vilka träplankor med måtten 1 m x 30 cm fästes så att en person kan passera. Vissa broar byggda av Thangtong Gyalpo i Tibet och Bhutan är fortfarande i drift idag. Till exempel är hängbron över floden Pho vid Punakha , 30 meter över marken och 300 meter lång, den längsta hängbron i Bhutan och är fortfarande i bruk idag.

Inkas hängbroar rapporteras upprepade gånger i hans böcker av Cieza de León ( 1553 ):

"På varje flodstrand installerades två stora mäktiga stenar, helt gruvade med mycket djupa och starka grunder, för att bygga en bro gjord av grenar vävda till ett rep, som rep, med vars hjälp vatten utvinns genom ett hjul på pumpar. Och de är så starka att lösa hästar kan gå på dem, som om de gick på Alcantaras eller Córdobas bro. När jag korsade den var den 166 fot lång." [fyra]

Ciesas väg gick längs inkavägen (3000 km lång från Cusco till Quito ), där han mötte nästan orörd, och som om den sträckte sig i en rad, arkitektoniska monument och hängbroar , vars dragteknik var före den då moderna ingenjörstanken. i flera århundraden. [5]

Övergången från primitiva strukturer av hängbroar till moderna system går tillbaka till 1600-1700-talen. och förknippas med namnen på spanjoren Verrantius , fransmannen Poyet och engelsmannen James Finley . Den senare fick patent på sitt hängsystem 1801. [6] .

De första hängbroarna som visade sig kunna uppfylla moderna krav byggdes i Nordamerika i slutet av 1700-talet . Den första hängbron byggdes av James Finlay  i Pennsylvania 1796 . I början av 1800-talet fanns det redan en hel del sådana broar i detta tillstånd. Den största av dessa var bron över Schuylkill River nära Philadelphia . Brittiska ingenjörer följde amerikanernas exempel, med resultatet att under första kvartalet av 1800-talet byggdes många sådana broar i England. Den största av dem - bron över Menai , som förbinder Wales kust med ön Anglesey , med en genomsnittlig spännvidd på 165 m, designades och byggdes av Thomas Telford . Bygget utfördes från 1822 till 1826  . En av de första hängbroarna i järn på den europeiska kontinenten byggdes på territoriet för slottet Wissekere i nuvarande Belgien, designad av ingenjören Jean-Baptiste Wyfken 1824 [7] .

På 1900-talet byggdes ett stort antal hängbroar, de viktigaste prestationerna i tekniken för deras konstruktion är följande:

• År 1929 byggdes Ambassador Suspension Bridge, 564 m lång,  i Detroit , som kom överst bland alla brosystem när det gäller spännvidd, och överträffade Quebec Bridge med en spännvidd på 548 m (en metall fribärande upphängd fackverk).
• 1931 byggdes  den 1 067 m långa George Washington-bron över Hudson , den första bron som översteg en kilometers spännvidd, som slutligen konsoliderade upphängningssystemens överlägsenhet.
• 1937 byggdes Golden Gate- bron  i San Francisco , 1280 m lång, ett föremål för amerikanernas nationell stolthet (150 000 människor samlades vid firandet av 50-årsjubileet av bron 1987), fick många priser för skönhet, en speciell effekt från den orange kabeln på blå ocean bakgrund.
• 1965 byggdes Verrazano-bron , 1298 m lång,  i New York - det sista amerikanska världsrekordet, som fortfarande är det amerikanska rekordet.
• År 1997  i Japan , mellan öarna Shikoku och Honshu , byggdes Akashi-Kaikyo-bron , som kom in i Guinness rekordbok två gånger : som den längsta hängbron - längden på ett spann är 1991 m - och som den högsta bron , eftersom dess pyloner stiger till 297 m, vilket är högre än en nittio våningar hög byggnad. Den totala längden på denna unika trespannskonstruktion är 3910 m. Trots brons enorma storlek är dess konstruktion stark nog att motstå vindbyar upp till 80 m per sekund och jordbävningar upp till 8 punkter på Richterskalan , som är inte ovanligt i Fjärran Östern.

Hängbroar i Ryssland

Byggandet av de första hängbroarna i Ryssland började på 1820-talet. Den första kedjebron byggdes i St. Petersburg i Ekateringof- parken 1823 enligt designen av P. P. Bazin . Det var en liten gångbro med en spännvidd på 15,25 m [8] . I St. Petersburg varade byggandet av kedjebroar bara några år  ( 1823-1826 ) . Ett liknande designschema användes av Tretter i konstruktionen av små broar över Moika , Griboedovkanalen och Fontanka : Egyptian , Panteleimonovsky , Pochtamtsky , Bankovsky och Lvino [6] .

Kedjebroar byggdes inte bara i St Petersburg - i Kuzminki-  godset nära Moskva byggde arkitekten D. I. Gilardi en kedjebro 1825 , liknande designen som postkontorets bron . Ingenjör P. Ya. Devitte byggde 1825 en gångbro över Yauza i Moskva med stödkablar gjorda av trådar [9] .

1853 byggdes en bro över floden . Velikaya i staden Ostrov  är de enda kedjetransportbroarna från mitten av 1800-talet som har överlevt på Rysslands territorium [10] .

Åren 1934 - 1936  . Ininsky Bridge byggdes över Katunfloden  - den första hängbron med dubbla kretsar i Sovjetunionen [11] .

En av de mest kända ryska hängbroarna är Krimbron över Moskvafloden (1938, arkitekt A. V. Vlasov , ingenjör B. P. Konstantinov ).

I Ryssland har hängbroar inte fått en så stor utveckling som i USA, England, Frankrike, Japan och andra länder. För det första dök de upp i Ryssland mycket senare (1823). Eftersläpningen i detta område beror på många orsaker, varav en är frånvaron av relativt stora vattenbarriärer som skulle kräva byggandet av så stora spännvidder [12] . Dessutom, eftersom det mesta av Rysslands territorium ligger i områden med vinterisbildning på floder och frysning av jorden, är konstruktionen av mellanliggande stöd på vintern inte särskilt svårt, till skillnad från länder med ett varmt klimat, där installationen av mellanliggande stöd stöd i bottenjorden av reservoarer kräver konstgjord frysning.

Hängbroar för fotgängare

Broar för användning av fotgängare kan övervägas separat, eftersom det under deras konstruktion inte finns några strikta krav på dukens plan, dess böjning är tillåten. Ett exempel är Karls Kuonens gångbro .

Stagbroar

En stagbro är en typ av hängbro som består av en eller flera pyloner kopplade till körbanan med hjälp av stålvajrar - stag. Till skillnad från hängbroar, där vägbädden bärs upp av vertikala kablar fästa på de bärande huvudkablarna som sträcks längs hela brons längd, är kablar (höljen) av stagbroar anslutna direkt till pylonen.

Fördelen med stagbroar framför upphängda är den lägre rörligheten på vägbanan, vilket gör dem lämpliga att använda som järnvägskorsningar.

Den ryska bron i Vladivostok  är en kabelstagsbro med det längsta huvudspännet i världen .

Levande rotbroar

Levande rotbroar är vanliga i regionen Cherrapunji , Meghalaya i östra Indien , och representerar ett av de äldsta exemplen på arboarkitektur . De är traditionellt skapade från luftrötterna av gummificusen av folken Khasi och Jantiya [13] . På 1900-talet blev dessa hängbroar ett ljust landmärke i regionen, utan att förlora sin transport betydelse, som alltid lockar turister.

Den största fördelen med rotbron i det fuktiga klimatet i tropikerna är att medan trädet lever är bron skyddad från förfall [14] . Dessutom, ju äldre ficus, desto starkare bron. En ganska gammal och stark levande bro tål en belastning på upp till 50 personer [15] . Om trädet är friskt kan livslängden för en sådan självläkande bro vara upp till flera hundra år [16] .

De längsta hängbroarna

Brons längd beräknas efter huvudspännets längd (över 1000 meter).

1. Canakkale Bridge , Turkiet . 2023m, byggd 2022 .
2. Akashi-Kaikyo- bron , Japan . 1991 m, byggd 1998 .
3. Xihoumen Bridge , Kina . 1650 m, byggt 2009 .
4. Stora Bältsbron , Danmark . 1624 m, byggd 1998 .
5. Lee Sunshin Bridge , Republiken Korea . 1545 m, byggt 2012 .
6. Junyang Bridge , Kina 1490 m, byggd 2005
7. Humber Bridge , England . 1410 m, byggd 1981 (var störst 1981 till 1998 ).
8. Bron av Sultan Selim den förskräcklige , Turkiet . 1408 m, byggd 2016 (anses som den bredaste hängbron i världen).
9. Jiangyin Bridge , Kina , r. Yangtze . 1385 m, byggd 1997 .
10. Jing Ma Bridge , Hong Kong . 1377 m, byggt 1997 (med järnvägsspår och tunnelbana).
11. Verrazano Bridge , USA . 1298 m, byggt 1964 (var störst 1964 till 1981 ).
12. Golden Gate , USA. 1280 m, byggt 1937 (var störst 1937 till 1964 ).
13. Høgakustenbrun Bridge , Sverige . 1210 m, byggd 1997 .
14. Mackinac Bridge , USA. 1158 m, byggd 1958 .
15. Minami Bisan-Seto Bridge , Japan. 1118 m, byggd 1988 .
16. Fatih Sultan Mehmed Bridge , Turkiet . 1090 m, byggd 1988 .
17. Bosporenbron , Turkiet. 1074 m, byggd 1973 .
18. George Washington Bridge , USA. 1067 m, byggd 1931 (var störst 1931 till 1937 ).
19. Kurushima-3-bron , Japan. 1030 m, byggd 1999 .
20. Kurushima-2-bron , Japan. 1020 m, byggd 1999 .
21. 25 april Bridge , Portugal. 1013 m, byggd 1966 .

En bro över Messinasundet med en central spännvidd på 3300 m kommer att förbinda Italien och Sicilien , men byggandet har ännu inte påbörjats. Det är också planerat att skapa broar över Gibraltarsundet och genom Sudansundet , där längden på spännvidden kommer att nå flera kilometer. En bro över Izmit-bukten ( Marmarasjön , Turkiet ) med ett huvudspännvidd på 1668 m kan bli den näst längsta i världen, men från och med juni 2009 är dess konstruktion på designstadiet [17] .

Andra hängbroar

• Semipalatinsk hängbro , Kazakstan . 750 m, byggd 2001 .

Se även

• Lista över längsta broar

Anteckningar

1. ↑ Chakzampa Thangtong Gyalpo - arkitekt, filosof och järnkedjebrobyggare Arkiverad 25 maj 2014. av Manfred Gerner. Thimphu: Center for Bhutan Studies 2007. ISBN 99936-14-39-4
2. ↑ Lhasa och dess mysterier av Lawrence Austine Waddell, 1905, s.313
3. ↑ Nyingmaskolan för tibetansk buddhism: dess grunder och historia , vol. I, sid. 803. Dudjom Rinpoche och Jikdrel Yeshe Dorje. Översatt och redigerad av Gyurme Dorje i samarbete med Matthew Kapstein. (1991). Wisdom Publications, Boston. ISBN 0-86171-087-8 .
4. ↑ Cieza de Leon, Pedro. Krönika av Peru. Del ett. - Kiev, 2008 (översatt av A. Skromnitsky) . Arkiverad från originalet den 9 juli 2012. (obestämd)
5. ↑ :: Bienvenidos al web de Rodolfo Pérez Pimentel - Escritor Ecuatoriano (otillgänglig länk) . Datum för åtkomst: 19 september 2009. Arkiverad från originalet den 31 januari 2012. (obestämd) 
6. ↑ 1 2 Dr.-Ing.Sergej G.Fedorov. St-Petersburg-Leningrad. (2.Auflage) Universitet Karlsruhe (TH) Institut für Baugeschichte- Prof.Dr.-Ing.Wulf Schimmer- Karlsruhe 2000
7. ↑ Alex Baerts, Bruno De Corte, Robin Engels, Karel Haustraete, Stephanie van de Voorde & Patrick Viaene. 2. De ingenieur die het liet hängen // Ingenieurs en hun erfgoed. - Leuven : SIWE, 2009. - S. 14-15. - 100 s.
8. ↑ Bunin M.S. Leningrads broar. Essäer om historien och arkitekturen för broarna i St. Petersburg - Petrograd - Leningrad .. - L . : Stroyizdat , Leningrad. Institutionen, 1986. - S. 76. - 280 sid.
9. ↑ Punin A. L. Arkitektur av inhemska broar. - L . : Stroyizdat. Leningrad. Institutionen, 1982. - S. 12. - 152 sid.
10. ↑ Punin A. L. Arkitektur av inhemska broar. - L . : Stroyizdat. Leningrad. Institutionen, 1982. - S. 36. - 152 sid.
11. ↑ Abakaeva A.V. Chuysky-kanalens roll i utvecklingen av byarna Gorny Altai (i exempel byn Inya)  // Bulletin of Young Scientists. - 2010. - Nr 1 .
12. ↑ Smirnov V. A. Hängbroar med stora spännvidder. - M . : " Högre skolan ", 1970. - S. 10. - 408 sid.
13. ↑ Brent Lewin, Indiens levande broar, Reader's Digest Australia, november 2012, sid. 82-89
14. ↑ De levande naturliga rotbroarna i Meghalaya
15. ↑ De levande broarna i delstaten Meghalaya och Cherrapunji . Hämtad 24 maj 2021. Arkiverad från originalet 10 juli 2019. (obestämd)
16. ↑ Rotbroar av Cherrapunji . Hämtad 24 maj 2021. Arkiverad från originalet 24 september 2017. (obestämd)
17. ↑ Izmit bridge Arkiverad 20 april 2013 på Wayback Machine Tillgång 3 juni 2009

Länkar

• Bridgemeister: Mestadels hängbroar
• Wilford, John Noble . How the Inca Leapt Canyons , New York Times  (8 maj 2007).

Ordböcker och uppslagsverk	Stor dansk Stor ryss Britannica (online)
I bibliografiska kataloger BNF : 11977053k GND : 4140629-1 J9U : 987007292568005171 LCCN : sh85016888 NDL : 00573531 NKC : ph412816