Cantilever bridge - Cantilever bridge

Cantilever bro
Pierre Pflimlin Bridge er en balansert utkraging av betong, vist her under konstruksjon.
Den Pierre Pflimlin broen er en balansert utkraget laget av betong, som er vist her under bygging.
Forfedre Bjelkebro , fagverksbro
I slekt Ingen
Etterkommer Svingbru
Bærer Fotgjengere , biler , lastebiler , bybane , tung jernbane
Spennvidde Medium
Materiale Jern , stålkonstruksjon , forspent betong
Flyttbar Nei
Designinnsats Medium
Falsework kreves Veldig lite eller ingen

En cantilever bridge er en bro bygget med cantilevers , strukturer som projiserer horisontalt inn i rommet, støttet i bare den ene enden. For små gangbroer kan utkragene være enkle bjelker ; Imidlertid bruker store utkragbroer som er designet for å håndtere vei- eller jernbanetrafikk, takstoler bygget av strukturelt stål , eller boksebjelker bygget av forspent betong . Stålstolpen broen var et stort teknisk gjennombrudd da den først ble satt i praksis, da den kan strekke seg over avstander på over 1500 fot (460 m), og kan lettere bygges ved vanskelige kryssinger i kraft av lite eller ingen falske arbeider .

Opprinnelse

Den opprinnelige stilen på utkragbroen

Ingeniører på 1800-tallet forsto at en bro som var kontinuerlig over flere støtter, ville fordele lastene blant dem. Dette ville resultere i lavere belastninger i bjelken eller bindingsverket og betydde at lengre spenn kunne bygges. Flere ingeniører fra 1800-tallet patenterte kontinuerlige broer med hengselpunkter midt i spennet. Bruken av et hengsel i flerspantsystemet ga fordelene med et statisk bestemt system og en bro som kunne håndtere differensiell avregning av fundamentene. Ingeniører kunne lettere beregne krefter og spenninger med et hengsel i bjelken.

Heinrich Gerber var en av ingeniørene som fikk patent på en hengslet bjelke (1866) og er anerkjent som den første til å bygge en. Den Hassfurt Bridge over Hoved elv i Tyskland med en sentral spenn på 124 fot (38 meter) ble ferdigstilt i 1867 og er anerkjent som den første moderne cantilever bridge.

Menneskelig demonstrasjon av prinsippet

Den High Bridge of Kentucky ved C. Shaler Smith (1877), den Niagara Cantilever Bridge av Charles Conrad Schneider (1883) og Poughkeepsie Bridge av John Francis O'Rourke og Pomeroy P. Dickinson (1889) var alle viktige tidlige anvendelser av utkrag design. Kentucky River Bridge strakte seg over en kløft som var 275 fot (84 meter) dyp og utnyttet fullt ut det faktum at falsearbeid, eller midlertidig støtte, ikke er nødvendig for hovedspennet til en utkragbro.

Den mest berømte tidlige utkragbroen er Forth Bridge . Denne broen hadde rekorden for det lengste spennet i verden i tjueni år til den ble overgått av Quebec Bridge . Benjamin Baker illustrerte de strukturelle prinsippene til den hengende utkrageren på bildet til høyre. Det suspenderte spennet, der Kaichi Watanabe sitter, ses i sentrum. Behovet for å motstå kompresjon av nedre akkord sees i bruken av trestolper mens spenningen til øvre akkord vises med de utstrakte armene. Handlingen av de ytre fundamentene som ankere for utkrageren er synlig i plasseringen av motvektene.

Funksjon

Cantilever Bridge. - En struktur hvor minst en del fungerer som et forankring for å opprettholde en annen del som strekker seg utenfor støttebryggen.

-  John Alexander Low Waddell , Bridge Engineering

Et enkelt utkragespenn er dannet av to utkragearmer som strekker seg fra motsatte sider av et hinder som skal krysses, og møter i sentrum. I en vanlig variant, det hengende spennet , møtes ikke utkragearmene i midten; i stedet støtter de en sentral bindingsverksbro som hviler på endene av utkragearmene. Det hengende spennet kan bygges utenfor stedet og løftes på plass, eller konstrueres på plass ved hjelp av spesielle reisestøtter.

Et diagram over delene av John P. Grace Memorial Bridge

En vanlig måte å konstruere stålstolper og forspente betongutkragespenner på er å motveie hver utkragearm med en annen utkragearm som rager motsatt retning og danner en balansert utkraging . når de festes til et solid fundament kalles motbalansearmene ankerarmer . I en bro bygget på to fundamentpier er det således fire utkragbare armer: to som spenner over hinderet, og to ankerarmer som strekker seg vekk fra hinderet. På grunn av behovet for mer styrke ved den balanserte utkragestøttene, tar brooverbygningen ofte form av tårn over grunnbryggene. The Commodore Barry broen er et eksempel på denne type av selvbærende bru.

Stålstolper utkragere støtter belastning ved spenning av de øvre delene og kompresjon av de nedre. Vanligvis fordeler strukturen spenningen via ankerarmene til de ytterste støttene, mens kompresjonen bæres til fundamentet under sentraltårnene. Mange fagverksbroer bruker festede ledd og er derfor statisk bestemt uten at deler bærer blandet last.

Forspente betongbalanserte utkragingsbroer bygges ofte ved hjelp av segmentkonstruksjon .

Byggemetoder

Noen stålbuebroer (som Navajo Bridge ) er bygget ved hjelp av rene utkragespenner fra hver side, uten verken underarbeid under eller midlertidige støttetårn og kabler over. Disse blir deretter sammenføyd med en stift, vanligvis etter å ha tvunget fagforeningspunktet fra hverandre, og når knekter fjernes og brodekket er lagt til, blir broen en fagverksbue . Slike ikke-støttede konstruksjoner er bare mulig der det er passende bergarter tilgjengelig for å støtte spenningen i spennets øvre akkord under konstruksjonen, og vanligvis begrenser denne metoden til spredning av smale kløfter.

Det gamle østlige spennet til San Francisco – Oakland Bay Bridge , avbildet i august 2014, er dekonstruert i nesten omvendt rekkefølge av konstruksjonen. Lignende midlertidige støtter ble brukt under hver ankerarm under broens konstruksjon.

Liste etter lengde

Verdens lengste utkragbroer (etter lengste spenn):

  1. Quebec Bridge ( Quebec , Canada , 1919) 549 m
  2. Forth Bridge ( Firth of Forth , Skottland , 1890) 521 m (2 x 1710 fot)
  3. Minato Bridge ( Osaka, Japan , 1973) 510 m
  4. Commodore Barry Bridge ( Chester, Pennsylvania , USA, 1974) 501 m
  5. Crescent City Connection (doble spenn) ( New Orleans, Louisiana , USA, 1958 og 1988) 480 m (1,575 fot)
  6. Howrah Bridge ( Kolkata , Vest-Bengal , India, 1943) 457 m
  7. Gramercy Bridge ( Gramercy, Louisiana , USA, 1995) 445 m
  8. Tokyo Gate Bridge ( Tokyo, Japan , 2012) 440 m
  9. JC Van Horne Bridge ( Campbellton, New Brunswick & Pointe-à-la-Croix, Quebec , Canada, 1961) 380 m
  10. Horace Wilkinson Bridge ( Baton Rouge, Louisiana , USA, 1968) 376 m
  11. Tappan Zee Bridge ( South Nyack, New York & Tarrytown, New York , USA, 1955–2017) 369 m
  12. Lewis og Clark Bridge ( Longview, Washington & Rainier, Oregon , USA, 1930) 1200 fot (366 m)

Eksempler

Referanser

Eksterne linker