Hængebro

Hængebro  - en bro , hvor hovedstøttestrukturen er lavet af fleksible elementer (kabler, reb, kæder osv.), der arbejder i spænding, og vejbanen er ophængt. Hængebroer omtales ofte som "hængebroer", men udtrykket "hængebro" bruges ikke i specialiseret litteratur om arkitektur og konstruktion . De første moderne eksempler på denne type bro blev bygget i begyndelsen af ​​1800-tallet [1] [2] . Simple hængebroer, som mangler lodrette ophæng, har en lang historie i mange bjergrige områder i verden.

Hængebroer finder den mest succesrige anvendelse i tilfælde af en stor brolængde, umuligheden eller faren ved at installere mellemstøtter (for eksempel på sejlbare steder). Broer af denne type ser meget harmoniske ud, et af de mest berømte eksempler er Golden Gate Bridgeplaceret ved indgangen til San Francisco Bay .

De vigtigste bærende kabler (eller kæder) er ophængt mellem pyloner installeret langs bredderne . Lodrette kabler eller bjælker er fastgjort til disse kabler, hvorpå vejbedet af broens hovedspænd er ophængt. Hovedkablerne fortsætter bag pylonerne og forankres i jordhøjde. Kabelforlænger kan bruges til at understøtte to ekstra spænd.

Under påvirkning af en koncentreret belastning kan den bærende struktur ændre sin form, hvilket reducerer broens stivhed. For at undgå nedbøjninger i moderne hængebroer er kørebanen forstærket med langsgående bjælker eller spær , der fordeler belastningen.

Der anvendes også konstruktioner, hvor vejbanen er understøttet af et system af lige reb, der er fastgjort direkte på pylonerne. Sådanne broer kaldes skråstag .

Fordele ved hængebroer

• Hovedspændet kan gøres meget langt med et minimum af materiale. Derfor er brugen af ​​et sådant design meget effektivt til konstruktion af broer over brede kløfter og vandbarrierer. I moderne hængebroer er ståltove og tove lavet af højstyrkestål med en trækstyrke på omkring 2-2,5 GPa (200-250 kgf/mm²) i vid udstrækning, hvilket reducerer broens egenvægt betydeligt.
• Hængebroer kan bygges højt over vandet, så selv høje skibe kan passere under dem.
• Der er ingen grund til at installere mellemstøtter, hvilket giver store fordele, for eksempel i tilfælde af bjergfejl eller floder med stærk strøm.
• Da de er relativt formbare, kan hængebroer bøje under kraftig vind eller seismiske belastninger uden at gå på kompromis med den strukturelle integritet, mens mere stive broer skal bygges stærkere og tungere.

Ulemper ved hængebroer

• Hængebroen er i princippet en vinge . Og dette kræver, når du designer og linker til installationsstedet, en obligatorisk beregning af dets aerodynamiske egenskaber . På grund af broens utilstrækkelige stivhed kan det være nødvendigt at blokere trafikken i stormvejr (se History of the Tacoma Bridge ).
• I hård vind udsættes pælene for et stort drejningsmoment , så de kræver et godt fundament, især i blød jord.
• Brodækket synker kraftigt, hvis belastningen koncentreres i et afsnit væsentligt mere end i andre. På grund af dette er hængebroer mindre almindeligt anvendt som jernbanebroer end andre typer. Der er dog mange eksempler på at kombinere vej- og jernbanetrafik (normalt i forskellige etager) på en hængebro: Manhattan-broen i New York , 25. april-broen i Lissabon og mange andre. andre

Konstruktionsstruktur

Hovedspændingerne i en hængebro er trækspændinger i hovedkablerne og trykspændinger i understøtningerne, spændingerne i selve spændet er små. Næsten alle kræfterne i understøtningerne er rettet lodret nedad og stabiliseres af kabler, så understøtningerne kan være meget tynde. Den relativt enkle fordeling af laster over forskellige konstruktionselementer forenkler designet af hængebroer.

Under påvirkning af deres egen vægt og vægten af ​​brospændet hænger kablerne sammen og danner en bue tæt på en parabel . Et ubelastet kabel ophængt mellem to understøtninger har form af et såkaldt. " kontaktledning ", som ligger tæt på en parabel i et næsten vandret snit. Hvis vægten af ​​kablerne kan negligeres, og vægten af ​​spændet er jævnt fordelt langs broens længde, har kablerne form af en parabel. Hvis kablets vægt er sammenlignelig med vejbanens vægt, vil dets form ligge mellem en køreledning og en parabel.

• Forskelle mellem typer hængebroer

• Hængebro

• Skråstagsbro ,
  struktur i "Bunch" stil

• Skråstagsbro,
  design i stil med "Fan"

Historisk disposition

Ideen om at bruge fleksible strakte elementer af planteoprindelse (lianer, bambus) til at blokere floder og kløfter opstod tilsyneladende ved begyndelsen af ​​det menneskelige samfund. Der er tilstrækkeligt pålidelige historiske data om konstruktionen af ​​sådanne broer i det gamle Egypten , Sydøstasien , Japan , Central- og Sydamerika .

I Tibet og Bhutan blev mere end halvtreds hængebroer bygget af Tangtong Gyalpo (1385-1464 eller 1361-1485), som brugte smedede stålkæder i byggeriet. (Det menes, at han byggede 108 jernkædebroer (ifølge andre kilder - 58 hængebroer) [3] ) Især en af ​​hans hængebroer Chushul Chakzam , bygget i 1430 over Yarlung Tsangpo-floden , 65 km. fra Lhasa , havde en længde på omkring 140 meter og eksisterede indtil midten af ​​det 20. århundrede. Broens hovedelementer var ifølge beskrivelsen to tykke kæder fastgjort til kraftige træbjælker monteret på søjler, sektioner af fire meter lange reb blev spændt over kæderne, hvortil der blev fastgjort træplanker på 1 m x 30 cm, således at en person kunne passere. Nogle broer bygget af Thangtong Gyalpo i Tibet og Bhutan er stadig i drift i dag. For eksempel er hængebroen over Pho -floden ved Punakha , 30 meter over jorden og 300 meter lang, den længste hængebro i Bhutan og er stadig i brug i dag.

Inkaernes hængebroer er gentagne gange rapporteret i hans bøger af Cieza de León ( 1553 ):

"På hver flodbred blev der installeret to store mægtige sten, fuldstændig udgravet med meget dybe og stærke fundamenter, for at bygge en bro lavet af grene, der er vævet ind i et reb, som reb, ved hjælp af hvilke vand udvindes gennem et hjul på pumper. Og de er så stærke, at uløselige heste kan gå på dem, som om de gik på broen til Alcantara eller Córdoba. Da jeg krydsede den, var den 166 fod lang." [fire]

Ciesas sti løb langs inkavejen ( 3000 km lang fra Cusco til Quito ), hvor han mødte næsten uberørt, og som om den var strakt i én linje, arkitektoniske monumenter og hængebroer , hvis trækketeknik var forud for den dengang moderne ingeniørtanke i flere århundreder. [5]

Overgangen fra primitive strukturer af hængebroer til moderne systemer går tilbage til det 17.-18. århundrede. og er forbundet med navnene på spanieren Verrantius , franskmanden Poyet og englænderen James Finley . Sidstnævnte modtog patent på sit ophængningssystem i 1801. [6] .

De første hængebroer, der viste sig at kunne opfylde moderne krav, blev bygget i Nordamerika i slutningen af ​​det 18. århundrede . Den første hængebro blev bygget af James Finlay i Pennsylvania i 1796  . I begyndelsen af ​​det 19. århundrede var der allerede en del sådanne broer i denne stat. Den største af disse var broen over Schuylkill -floden nær Philadelphia . Britiske ingeniører fulgte amerikanernes eksempel med det resultat, at der i løbet af den første fjerdedel af det 19. århundrede blev bygget mange sådanne broer i England. Den største af dem - broen over Menai , der forbinder Wales ' kyst med øen Anglesey , med et gennemsnitligt spænd på 165 m, blev designet og bygget af Thomas Telford . Byggeriet blev udført fra 1822 til 1826  . En af de første jernhængebroer på det europæiske kontinent blev bygget på Wissekere-slottets område i det nuværende Belgien, designet af ingeniøren Jean-Baptiste Wyfken i 1824 [7] .

I det 20. århundrede blev der bygget et stort antal hængebroer, de vigtigste resultater inden for teknologien til deres konstruktion er som følger:

• I 1929 blev Ambassador Suspension Bridge, 564 m lang, bygget  i Detroit , som kom ud i toppen blandt alle brosystemer med hensyn til spændvidde og overgik Quebec Bridge med en spændvidde på 548 m (et metal cantilever-ophængt truss).
• I 1931  blev den 1.067 m lange George Washington-bro på tværs af Hudson bygget, den første bro, der oversteg en kilometers spændvidde, og endelig konsoliderede ophængningssystemernes overlegenhed.
• I 1937 blev Golden Gate Bridge bygget  i San Francisco , 1280 m lang, et objekt af national stolthed af amerikanerne (150.000 mennesker samledes ved fejringen af ​​50-års jubilæet for broen i 1987), modtog mange præmier for skønhed, en særlig effekt fra det orange kabel på blå havbaggrund.
• I 1965 blev Verrazano-broen , 1298 m lang, bygget  i New York - den sidste amerikanske verdensrekord, som stadig er den amerikanske rekord.
• I 1997  i Japan , mellem øerne Shikoku og Honshu , blev Akashi-Kaikyo-broen bygget , som kom ind i Guinness Rekordbog to gange : som den længste hængebro - længden af ​​et spænd er 1991 m - og som den højeste bro , da dens pyloner stiger til 297 m, hvilket er højere end en 90-etagers bygning. Den samlede længde af denne unikke struktur med tre spænd er 3910 m. På trods af broens enorme størrelse er dens konstruktion stærk nok til at modstå vindstød op til 80 m pr. sekund og jordskælv op til 8 punkter på Richter-skalaen , som er ikke ualmindeligt i Fjernøsten.

Hængebroer i Rusland

Byggeriet af de første hængebroer i Rusland begyndte i 1820'erne. Den første kædebro blev bygget i St. Petersborg i Ekateringof - parken i 1823 efter P. P. Bazins design . Det var en lille gangbro med et spænd på 15,25 m [8] . I St. Petersborg varede byggeriet af kædebroer kun få år  ( 1823-1826 ) . Et lignende designskema blev brugt af Tretter i konstruktionen af ​​små broer over Moika , Griboedov-kanalen og Fontanka : Egyptian , Panteleimonovsky , Pochtamtsky , Bankovsky og Lvino [6] .

Kædebroer blev bygget ikke kun i Skt. Petersborg - i Kuzminki -  ejendommen nær Moskva byggede arkitekten D. I. Gilardi en kædebro i 1825 , som i design ligner postkontorets bro . Ingeniør P. Ya. Devitte byggede i 1825 en fodgængerbro over Yauza i Moskva med støttekabler lavet af ledninger [9] .

I 1853 blev der bygget en bro over floden. Velikaya i byen Ostrov  er de eneste kædetransportbroer fra midten af ​​det 19. århundrede, der har overlevet på Ruslands territorium [10] .

I 1934 - 1936  . Ininsky-broen blev bygget over Katun-floden  - den første hængebro med dobbelt kredsløb i USSR [11] .

En af de mest berømte russiske hængebroer er Krimbroen over Moskva-floden (1938, arkitekt A. V. Vlasov , ingeniør B. P. Konstantinov ).

I Rusland har hængebroer ikke fået så stor udvikling som i USA, England, Frankrig, Japan og andre lande. For det første dukkede de op i Rusland meget senere (1823). Forsinkelsen i dette område skyldes mange årsager, hvoraf en er fraværet af relativt store vandbarrierer, der ville kræve konstruktion af så store spænd [12] . Da det meste af Ruslands territorium er beliggende i områder med vinterisdannelse på floder og frysning af jorden, er konstruktionen af ​​mellemstøtter om vinteren ikke særlig vanskelig, i modsætning til lande med et varmt klima, hvor installationen af ​​mellemliggende understøtninger støtter i bunden af ​​reservoirer kræver kunstig frysning.

Fodgængerhængebroer

Broer til brug af fodgængere kan overvejes separat, da der under deres konstruktion ikke er strenge krav til lærredets plan, dets bøjning er tilladt. Et eksempel er Charles Kuonen gangbroen .

Skråstagsbroer

En skråstagsbro er en type hængebro, der består af en eller flere pyloner forbundet med kørebanen ved hjælp af stålkabler - stag. I modsætning til hængebroer, hvor kørebanen er understøttet af lodrette kabler, der er fastgjort til de bærende hovedkabler, der er strakt langs hele broens længde, er skråstagsbroers kabler (afskærmninger) forbundet direkte med pylonen.

Fordelen ved skråstagsbroer i forhold til ophængsbroer er kørebanens lavere mobilitet, hvilket gør dem velegnede til brug som jernbaneoverskæringer.

Den russiske bro i Vladivostok  er en skråstagsbro med det længste hovedspænd i verden .

Levende rodbroer

Levende rodbroer er almindelige i regionen Cherrapunji , Meghalaya i det østlige Indien , og repræsenterer et af de ældste eksempler på arboarkitektur . De er traditionelt skabt ud fra luftrødderne af den gummiagtige ficus af Khasi- og Jantiya-folkene [ [13] . I det 20. århundrede, uden at miste deres transportmæssige betydning, blev disse hængebroer et lysende vartegn for regionen, som uvægerligt tiltrækker turister.

Den største fordel ved rodbroen i det fugtige klima i troperne er, at mens træet er i live, er broen beskyttet mod forrådnelse [14] . Desuden, jo ældre ficus, jo stærkere bro. En ret gammel og stærk levende bro kan tåle en belastning på op til 50 personer [15] . Hvis træet er sundt, kan levetiden for en sådan selvhelbredende bro være op til flere hundrede år [16] .

De længste hængebroer

Broens længde beregnes efter længden af ​​hovedspændet (over 1000 meter).

1. Canakkale Bridge , Tyrkiet . 2023m, bygget i 2022 .
2. Akashi-Kaikyo- broen , Japan . 1991 m, bygget i 1998 .
3. Xihoumen-broen , Kina . 1650 m, bygget i 2009 .
4. Storebæltsbroen , Danmark . 1624 m, bygget i 1998 .
5. Lee Sunshin Bridge , Republikken Korea . 1545 m, bygget i 2012 .
6. Junyang Bridge , Kina 1490 m, bygget i 2005
7. Humber Bridge , England . 1410 m, bygget i 1981 (var den største fra 1981 til 1998 ).
8. Bridge of Sultan Selim the Terrible , Tyrkiet . 1408 m, bygget i 2016 (betragtes som den bredeste hængebro i verden).
9. Jiangyin Bridge , Kina , r. Yangtze . 1385 m, bygget i 1997 .
10. Jing Ma Bridge , Hong Kong . 1377 m, bygget i 1997 (med jernbanespor og metro).
11. Verrazano Bridge , USA . 1298 m, bygget i 1964 (var den største fra 1964 til 1981 ).
12. Golden Gate , USA. 1280 m, bygget i 1937 (var den største fra 1937 til 1964 ).
13. Høgakustenbrun-broen , Sverige . 1210 m, bygget i 1997 .
14. Mackinac Bridge , USA. 1158 m, bygget i 1958 .
15. Minami Bisan-Seto Bridge , Japan. 1118 m, bygget i 1988 .
16. Fatih Sultan Mehmed Bridge , Tyrkiet . 1090 m, bygget i 1988 .
17. Bosporusbroen , Tyrkiet. 1074 m, bygget i 1973 .
18. George Washington Bridge , USA. 1067 m, bygget i 1931 (var den største fra 1931 til 1937 ).
19. Kurushima-3-broen , Japan. 1030 m, bygget i 1999 .
20. Kurushima-2-broen , Japan. 1020 m, bygget i 1999 .
21. 25. april Bridge , Portugal. 1013 m, bygget i 1966 .

En bro over Messinastrædet med et centralt spænd på 3300 m vil forbinde Italien og Sicilien , men dens konstruktion er endnu ikke begyndt. Det er også planlagt at skabe broer over Gibraltarstrædet og gennem Sudanstrædet , hvor længden af ​​spændviddene vil nå flere kilometer. En bro over Izmit-bugten ( Marmarahavet , Tyrkiet ) med et hovedspænd på 1668 m kan blive den næstlængste i verden, men fra juni 2009 er dens konstruktion på designstadiet [17] .

Andre hængebroer

• Semipalatinsk hængebro , Kasakhstan . 750 m, bygget i 2001 .

Se også

• Liste over de længste broer

Noter

1. ↑ Chakzampa Thangtong Gyalpo - arkitekt, filosof og jernkædebrobygger Arkiveret 25. maj 2014. af Manfred Gerner. Thimphu: Center for Bhutan Studies 2007. ISBN 99936-14-39-4
2. ↑ Lhasa and Its Mysteries af Lawrence Austine Waddell, 1905, s.313
3. ↑ Nyingma School of Tibetan Buddhism: Its Fundamentals and History , Vol. I, s. 803. Dudjom Rinpoche og Jikdrel Yeshe Dorje. Oversat og redigeret af Gyurme Dorje i samarbejde med Matthew Kapstein. (1991). Wisdom Publications, Boston. ISBN 0-86171-087-8 .
4. ↑ Cieza de Leon, Pedro. Krønike af Peru. Del et. - Kiev, 2008 (oversat af A. Skromnitsky) . Arkiveret fra originalen den 9. juli 2012. (ubestemt)
5. ↑ :: Bienvenidos al web de Rodolfo Pérez Pimentel - Escritor Ecuatoriano (utilgængeligt link) . Dato for adgang: 19. september 2009. Arkiveret fra originalen 31. januar 2012. (ubestemt) 
6. ↑ 1 2 Dr.-Ing.Sergej G.Fedorov. Skt-Petersborg-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 hangen // Ingenieurs en hun erfgoed. - Leuven : SIWE, 2009. - S. 14-15. - 100 sek.
8. ↑ Bunin M.S. Leningrads broer. Essays om historien og arkitekturen af ​​broerne i St. Petersborg - Petrograd - Leningrad .. - L . : Stroyizdat , Leningrad. Afdeling, 1986. - S. 76. - 280 s.
9. ↑ Punin A. L. Arkitektur af indenlandske broer. - L . : Stroyizdat. Leningrad. Afdeling, 1982. - S. 12. - 152 s.
10. ↑ Punin A. L. Arkitektur af indenlandske broer. - L . : Stroyizdat. Leningrad. Afdeling, 1982. - S. 36. - 152 s.
11. ↑ Abakaeva A.V. Chuysky-kanalens rolle i udviklingen af ​​landsbyerne Gorny Altai (som eksempel på landsbyen Inya)  // Bulletin of Young Scientists. - 2010. - Nr. 1 .
12. ↑ Smirnov V. A. Hængebroer med store spænd. - M . : " Højere Skole ", 1970. - S. 10. - 408 s.
13. ↑ Brent Lewin, Indiens levende broer, Reader's Digest Australia, november 2012, s. 82-89
14. ↑ De levende naturlige rodbroer i Meghalaya
15. ↑ De levende broer i staten Meghalaya og Cherrapunji . Hentet 24. maj 2021. Arkiveret fra originalen 10. juli 2019. (ubestemt)
16. ↑ Rodbroer i Cherrapunji . Hentet 24. maj 2021. Arkiveret fra originalen 24. september 2017. (ubestemt)
17. ↑ Izmit-broen Arkiveret 20. april 2013 på Wayback-maskinen Tilgået 3. juni 2009

Links

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

Ordbøger og encyklopædier	Flot dansk Stor russer Britannica (online)
I bibliografiske kataloger BNF : 11977053k GND : 4140629-1 J9U : 987007292568005171 LCCN : sh85016888 NDL : 00573531 NKC : ph412816