当你在网上预订时,10%的折扣!

桥梁的类型

桥梁的类型

从悉尼港到横跨泰晤士河的塔桥,再到金门大桥,桥梁把我们连接在一起,把我们联系在一起。它们是通往发现的大门,也是我们许多人每天上班的方式。无论是简单的人行天桥,功能性收费桥,还是复杂的吊桥,它们都发挥着重要作用。

桥可以是最简单的结构,也可以是巨大的、令人惊叹的艺术作品,或者介于两者之间的任何东西。只要它能让我们跨越原本很难(甚至不可能)跨越的跨度,桥就有它独特的用途。

7不同类型的桥梁

  1. 拱桥
  2. 梁式桥
  3. 悬臂桥
  4. 吊桥
  5. 斜拉桥
  6. Tied-Arch桥
  7. 桁架桥

从第一个横跨河床的树干开始,多年来,人类创造了越来越复杂的桥梁设计。创新导致了不同的结构和材料种类用于跨越水道和峡谷。

现在,我们经常能看到巨大而复杂的现代桥梁,它们跨越的距离之远令人震惊。世界上最长的桥梁是中国造价85亿美元的丹阳-昆山大桥(Danyang-Kunshan Grand bridge),它承载着100多英里的高速铁路。

桥梁的工作原理是通过平衡物理的力量上层建筑(大梁,桁架等),承担桥面及其荷载,以及一个子结构柱子、桥台、桥墩和底座),将货物打入土中。

一座桥需要抵抗移动,这样它才能提供一个稳定的表面来跨越分水岭。正确的工程和桥梁施工能保持完美的平衡,让桥立着。

1.拱桥

拱桥

罗马人建造了1000多石拱桥,其中一些仍然保存下来,如Pont-Saint-Martin桥位于意大利的奥斯塔山谷(建于公元前一世纪)。这座桥的设计可以追溯到3000多年前。混凝土现在也被用来建造现代拱桥。

一座桥的负载是桥本身的重量(称为静载),再加上它所承载的任何东西的重量活载).拱桥利用荷载和重力的力量来支撑桥梁,否则可能会使桥梁向下翻滚。

拱桥的工作原理是将向下的重力压力向内传递到结构的中心——朝向一个叫做拱顶石的中心石头——而不是直接向下。这个原理叫做压缩,它使下面的拱支撑表面,或甲板,在它上面。

固定的拱桥可能会因温度波动而不稳定,所以拱的设计有时会在每个底部甚至跨度的中心修改铰链。这有助于较长的拱桥适应温度急剧变化时材料的膨胀或收缩。

2.梁式桥

梁式桥

的简单性梁式桥使它成为有史以来第一种类型的桥。它仍然是建造成本最低的。你所需要的是一个横梁覆盖整个跨度,两端有一个桥台支撑。梁桥的一种是钢梁桥,它采用钢梁作为钢筋。

在建造一座桥梁时,重力是一个更大的挑战,因为与建筑不同,桥梁下面的大部分地方都是空的。一座梁桥可能只由两个支撑两端各有一个,以抵消重力并承担其全部负载。

但梁桥的危险在于:桥越长,承载的人、车和其他东西越多,它的总载荷就越重。桥台之间的距离越远,结构的稳定性就越差。

通过在中间添加支撑,称为皮尔斯支柱,并在它们之间连接部分,您可以创建一个非常长,稳定的桥。例如加利福尼亚州萨克拉门托附近3.2英里的约洛堤道,或24英里的约洛堤道庞恰特雷恩湖堤道在路易斯安那州。

在梁桥中,压缩力将荷载向内推到桥中间的桥墩上。的拉力或拉伸力张力将荷载向外拉向桥两端的桥台。

3.悬臂桥

悬臂桥

有些桥是用悬臂建设。这种类型使用一个垂直锚定到地面的支柱来支撑一个水平甲板,从一个或两个方向跨越跨度延伸出去。负载通常由上下两层支撑。跳水板或平台是悬臂结构的一个很好的例子。

世界上最长的悬臂跨度属于加拿大的魁北克大桥,它建于1919年,延伸1800英尺。它超过了1890年建成的苏格兰福斯桥的长度。

在美国,市中心康德·b·麦卡洛纪念桥在俄勒冈州的库斯湾是一个悬臂。旧金山-奥克兰海湾大桥的东段也是如此(不要与金门大桥混淆)。许多悬臂桥与其他类型的桥相结合,以跨越一个跨度。

悬臂桥通常用桁架.桥梁桁架将荷载从桥面上转移到支撑墩和桥台上,帮助悬臂承受上部支撑的拉力和下部支撑的压缩。

(阅读更多关于桁架结构下面,在部分桁架桥.)

4.吊桥

吊桥

一个吊桥也许是美国最知名的桥梁类型,这要归功于标志性的金门大桥在旧金山。它于1937年完工,每年吸引超过1000万游客,惊叹于它746英尺高的双子橙色塔楼和广泛的装饰艺术效果。

吊桥就像它的名字一样:它们是垂直的柱子连接悬挂电缆.与这些主电缆相连的是更小的垂直电缆背带裤用张力支撑桥面,张力是支撑悬索桥的主要力量。

虽然第一座悬索桥是由简单的绳索支撑木板制成的,但现在的悬索桥技术在宽阔的通道上支撑着大跨度的桥梁。但由于这些桥只有几个地方(塔或柱)是固定在地面上的,当交通繁忙时,它们会在风中摇摆或振动。

风或桥上的运动可以产生振动。当它们达到一定频率时,就会引起一种叫做共振同样的道理,如果一个受过训练的歌手唱出一个足够高的音,杯子就会碎。如果振动足够强烈,它们会破坏桥梁的交叉并导致倒塌。

悬索桥也会受到扭转这种扭转力通常是由风等环境因素引起的,可以产生危险的运动。如果游客在桥上时,桥的表面扭曲得足够厉害,他们可能会被甩下去。

当扭转在垂直平面上产生压力时,剪切横向呈现相似效果。当环境力以相反的方向对桥梁固定的单一部分施加压力时,就会发生这种情况,就像双手夹着木棍一样将其折断。

5.斜拉桥

斜拉桥

一个斜拉桥是悬索桥的一种变体,它将横梁或桥面直接连接到柱子或塔上。没有主电缆,只有大量的垂直吊裤带固定在塔顶。这些吊带利用张力来帮助保持桥面的稳定和到位。

Stromsund桥它被认为是瑞典第一座现代斜拉桥。三跨结构于1956年完工。它的钢和混凝土甲板由两个塔架上的斜缆悬挂。

玻璃装饰的日晷桥建于2004年,横跨加州雷丁的萨克拉门托河,利用斜拉索技术与悬臂和悬挂元素相结合。著名的布鲁克林大桥于1883年开放,是一座混合斜拉桥和悬索桥。

6.系拱桥(弓弦)

系弓桥(弓弦)

一个tied-arch桥结合了拱桥和悬索桥的特点。它利用两侧的水平推力来支撑拱形结构,就像普通拱桥一样。但是,拱形结构不是从下面支撑结构,而是从道路上方升起,垂直的绳索下降以增加对桥面的支撑。

这些也被称为弓弦的桥梁因为从侧面看像弓。弓形桥利用垂直缆绳的张力和拱的压缩力来支撑负载,使桥梁保持稳定。

加拿大安大略省伦敦的黑修士街桥是这种风格的一个例子。自1875年建成以来,它一直承载着车辆流量,直到2013年被永久关闭。

美国的弓弦桥包括皮特堡大桥匹兹堡的莫农加希拉河,明尼阿波利斯密西西比河上的洛瑞大道大桥,以及密尔沃基的丹尼尔·w·霍恩纪念桥。

7.桁架桥

桁架桥

一个桁架桥将负载分配到一系列安装在一起的小部件上。桥梁桁架由小型桥梁的结构梁或大型桥梁的箱梁组成,通常由一系列三角形的焊接或铆接节点连接在一起。

垂直的钢或木支撑有助于利用拉力支撑桥梁,而对角桁架支撑则通过压缩来增加稳定性,将负载导向中心,类似于拱门。

相当便宜的桁架设计已经存在很长一段时间了。大多数桁架桥是在19世纪用木头建造的,后来才改用铁架和钢架.熟悉的普拉特桁架设计特点是对角线段向桥的中心倾斜。它是由托马斯·威利斯·普拉特在1844年提出的。

卡顿伍德河普拉特桁架桥位于堪萨斯州的杉点镇,是这种实用且广泛应用的设计的经典例子。它由密苏里河谷桥梁公司于1916年建造,并被列入美国国家史迹名录。

其他类型的桁架设计包括:

  • 巴尔的摩桁架
  • 豪桁架
  • 长桁架
  • 空腹桁架
  • 沃伦桁架

日本的一木桥拥有世界上最长的连续桁架跨度。它于1991年完工,高度为1300英尺。横跨巴尔的摩港的弗朗西斯·斯科特大桥是这种设计的另一个著名例子。

按机动性划分的桥梁类型

固定桥

固定桥非常简单:它们被固定在某个地方,为跨越河流、峡谷、铁路线、道路或其他障碍提供一个稳定、安全的通道。上面描述的许多桥式都属于这一类。

工字梁梁可以提供稳定的梁桥,如公路立交桥,但箱梁-封闭管,通常是矩形-提供更好的抗扭转保护。

临时桥梁

浮筒的桥梁战时最常用于运送部队、物资和军用车辆。浮筒通常是直接漂浮在水面上的临时结构,浮筒是装满空气以提供浮力的容器。

它们是古代将船只或木筏端到端排列成桥的做法的继承者。浮桥的一个缺点是,因为它们直接停留在水面上,它们阻碍了任何试图通过它们的海峡的船只。

可移动的桥梁

活动桥的范畴包括吊装桥和摆式桥。这使得结构的一部分移开,允许水路上的高船通过。下面是一些例子:

  • 一个垂直升降桥架是一种桁架桥,用固定在桥面上的电缆升起。这使得它可以通过连接在水道两侧的塔或塔的顶部的滑轮来提升。甲板在上升时保持水平,其最大高度由塔的高度决定。
  • 甲板上的吊桥,或吊桥相比之下,它是由液压装置从底座上举起来的,就像一扇向上摆动的门。
  • 摇摆不定的桥梁也允许船只通过,但使用不同的方法:它们在基座上水平旋转,或像打开的门一样摆动。它们不那么常见,但它们偶尔会被用在对升降桥来说太宽的地方。
  • 转盘的桥梁使用悬臂,可以滚动在一个通道上的轮子或收回,给一个平台水平移动的效果。

按功能划分的桥梁的常见类型

渡槽/高架桥桥

一个渡槽在拉丁语中是“水桥”。罗马人用拱形的水渠把水从一个地方运到另一个地方。一个高架桥由一系列拱门在较长距离上抬高的巷道。

涵洞严格来说不是桥,但它们很相似。简单的结构通常被土壤或其他填充物包围,这些结构允许水从下面流过,而不是穿过道路、小径或铁路线。它们通常由混凝土制成,但有些是简单的波纹管。

双层桥

一个双层桥可以在人口密集地区容纳更多的交通。中国的扬子江长江大桥于2019年开通,耗资12.7亿美元,是世界上最长的双层悬索桥,高5500英尺。

它的上层甲板为每个方向的高速公路交通提供了六条车道,另外还有人行道和两侧的观光区。下层甲板上有另外四条本地机动车车道,两条非机动车辆车道和两条人行道。

人行天桥

人行天桥,或步行桥可以是横跨峡谷、溪流或道路的简单跨度,宽度足以让一个人(或并排的两个人)通过。最早的桥梁是垫脚石或倒下的树。这种类型还包括摇摆桥和栈道它们通常穿越较低的沼泽或沙地。

管道桥

一个管道桥,如你所料,是用来输送气体或液体的管道。这些管道穿过河流或其他障碍物下不可能修建管道的地方。这些通常是悬索桥。

火车桥

桁架桥在19世纪变得突出,当时铁路是交通的顶峰,所以许多桁架桥承载铁路线也就不足为奇了。另一种火车桥栈桥它由多个端到端的短梁组成,由(通常是木制的)紧密放置在一起的框架支撑,以跨越一个大跨度。

车辆交通桥

一个交通的桥梁它的宽度和坚固程度足以让至少一辆车在一个方向上行驶,尽管通常它至少可以容纳两车道相反的交通。

桥梁材料种类

在世界各地,桥梁几乎是用手边的任何材料建造的,包括绳索、藤蔓、即使是垃圾.以下是桥梁建筑中最常用的材料:

  • 在19世纪,木材是桁架和支架的流行材料,也被用于架桥。它的使用让位于更耐用的选择,不容易弯曲、开裂和白蚁。
  • 石头-石头是一种低维护和耐用的选择,通常用于拱桥,在罗马时代经常用于桥梁建造。
  • 混凝土和钢铁-在现代,混凝土和钢的组合最常用于高速公路立交桥等。
  • 先进材料-建筑材料正在不断发展,以适应特定的环境条件,并减少维护。这些材料包括纤维增强塑料、高性能混凝土和复合材料。

影响不同桥梁设计的力量

是什么决定了在一个特定的地方建造的桥梁的类型?桥梁设计不仅仅基于美学。除了将要建造桥梁的地形和后勤条件之外,还有自然的力量需要考虑。作用于桥梁的一些自然力有:

  • 重力-桥梁的向下拉力比建筑物更大。与住宅或摩天大楼不同,桥下的大部分地方都是空的。
  • 负载-桥本身的重量与它所承载的任何东西的重量相结合。桥越长,承载的人、车和其他东西越多,它的负荷就越重。
  • 压缩-推动或挤压的力量,产生向中心的内部运动,压缩是帮助保持拱形桥梁站立的原因。但过大的压力会导致桥梁弯曲。
  • 张力-在相反的方向上,张力是产生远离中心的向外运动的拉力或拉伸力。垂直缆绳的张力是支撑悬索桥的力量。但如果张力太大,桥就会断裂。
  • 扭转-这种扭转力通常是由风等环境力引起的,可能会导致悬索桥等结构的危险运动。如果游客在桥上时,桥的表面扭曲得足够厉害,他们可能会被甩下去。
  • 剪切-当扭转在垂直平面上产生应力时,剪切是一种力,赋予类似的效果,但在水平平面上。当环境力以相反的方向对桥梁的固定部分施加压力时,就会发生这种情况。
  • 振动/共振-当风或桥上的运动与振动的固有频率相匹配时,就会引起一种叫做共振的现象。如果振动足够剧烈,它们会破坏十字路口并导致坍塌。

这些力的相互作用看起来像这样:重力向下拉在桥梁结构上。压缩力将荷载向内推到桥中间的桥墩上。拉力将荷载向外拉到桥两端的桥台上。

当这些力以相反的方向作用于桥梁的某一部分时,就会因剪切而造成破坏。风和重载会在桥梁上产生扭转或振动/共振,这两者也都可能是危险的。现代桥梁的设计就是为了抵消这些潜在的威胁条件。

结论

桥,像建筑物一样,为我们提供实用和美观的服务。它们不仅仅是从一个地方到另一个地方的方法;它们还可以作为地标性建筑.不仅如此,它们还成为地理和建筑符号,帮助我们在文化和历史上定义人类。

所以下次你走近桥的时候,仔细看一下。很少有地方能像桥一样将艺术和科学如此无缝地融合在一起。

相关的帖子

为您的团队提供10个基本的施工沟通技能

四种钢:它们的不同之处?

施工风险管理指南

叉车是如何工作的

拆除建筑物的科学

11起重机安全提示防止事故

美国人在建造什么根据谷歌

承包商与分包商:主要区别是什么?

沥青重铺7个简单步骤

什么是建筑管理?

从“思考大博客”获得最新消息,并将其发送到您的收件箱。bob体育娱乐官网

设备租赁指南

下载任何我们的免费租赁指南,并了解如何选择合适的设备,以满足您的项目需求。