Мост, построенный из балок, установленных на опорах моста и фундаментных столбах.
Балочный мост — это мост , в котором балки используются в качестве опоры для настила . [1] Два наиболее распространенных типа современных стальных балочных мостов — это пластинчатые и коробчатые. [ требуется ссылка ]
Термин «балка» часто используется взаимозаменяемо с термином «балка» применительно к конструкции моста. [2] [3] [4] [5] Однако некоторые авторы определяют балочные мосты несколько иначе, чем балочные мосты. [6]
Балка может быть сделана из бетона или стали. Во многих более коротких мостах, особенно в сельской местности, где они могут подвергаться воздействию воды и коррозии, используются бетонные коробчатые балки. Термин «балка» обычно используется для обозначения стальной балки. В балочном или балочном мосту сами балки являются основной опорой для настила и отвечают за передачу нагрузки вниз на фундамент. Тип материала, форма и вес влияют на то, какой вес может выдержать балка. Из-за свойств второго момента площади высота балки является наиболее значимым фактором, влияющим на ее грузоподъемность. Более длинные пролеты, большее движение или более широкое расстояние между балками напрямую приведут к более глубокой балке. В мостах с фермами и арками балки по-прежнему являются основной опорой для настила, но нагрузка передается через ферму или арку на фундамент. Эти конструкции позволяют мостам перекрывать большие расстояния, не требуя увеличения глубины балки сверх того, что является практически возможным. Однако с добавлением фермы или арки мост перестает быть настоящим балочным мостом.
История
Балочные мосты существуют уже тысячелетия в различных формах в зависимости от доступных ресурсов. Древнейшие типы мостов — это балочные , арочные и разводные мосты, и они строятся и по сей день. Эти типы мостов строились людьми с древних времен, изначальная конструкция была намного проще той, что мы используем сегодня. По мере развития технологий методы совершенствовались и основывались на использовании и манипуляции скалами, камнями, раствором и другими материалами, которые служили бы прочнее и дольше.
В Древнем Риме методы строительства мостов включали в себя забивание деревянных столбов, которые служили в качестве колонн моста, а затем заполнение пространства колонн различными строительными материалами. Мосты, построенные римлянами, в то время были простыми, но очень надежными и прочными, а также служили очень важной цели в общественной жизни.
С наступлением и окончанием промышленной революции стали использоваться новые материалы с улучшенными физическими свойствами, а кованое железо было заменено сталью из-за ее большей прочности и более широкого спектра применения.
Дизайн
Все мосты состоят из двух основных частей: подконструкции и надстройки. Надстройка — это все, от опорных площадок, вверх — это то, что поддерживает нагрузки и является самой видимой частью моста. Подконструкция — это фундамент, который передает нагрузки от надстройки на землю. Оба должны работать вместе, чтобы создать прочный, долговечный мост.
Надстройка состоит из нескольких частей:
Настил — это поверхность дороги или пешеходной дорожки. В дорожном применении это обычно литая железобетонная плита, но также может быть стальной сеткой или деревянной доской. Настил включает в себя любые дорожные полосы, разделительные полосы, тротуары, парапеты или перила, а также различные элементы, такие как дренаж и освещение.
Опорная конструкция состоит из стальной или бетонной системы, поддерживающей настил. Она включает в себя сами балки, диафрагмы или поперечные связи и (если применимо) ферменную или арочную систему. В балочном мосту это будет включать только балки и систему связей. Балки являются основной опорой нагрузки, в то время как система связей позволяет балкам действовать вместе как единое целое и предотвращает падение балок.
Задача опорных подушек — позволить надстройке двигаться несколько независимо от подструктуры. Все материалы естественным образом расширяются и сжимаются под воздействием температуры — если бы мост был полностью жестким, это вызвало бы ненужное напряжение в конструкции и могло бы привести к отказу или повреждению. Закрепляя надстройку на одном конце, позволяя другому концу пролета свободно двигаться в продольном направлении, мы снимаем термические напряжения и увеличиваем срок службы моста.
Бетонная балочная опора моста во время строительства до установки мостового настила и парапетов, состоящая из нескольких угловых опор для поддержки (внизу), горизонтального бетонного колпака (в центре) и балок (вверху) с временными деревянными распорками.
Подконструкция также состоит из нескольких частей:
Устой — это основание, которое переносит конструкцию моста на проезжую часть или пешеходную дорожку на твердом грунте. Столб — это промежуточная опора.
Крышка — это часть, которая поддерживает опорные площадки. В зависимости от типа опорной конструкции крышка может быть или не быть. Стеновые опоры и устои-заглушки не требуют крышки, в то время как многоколонные, молотковые или свайно-изогнутые опоры будут иметь крышку.
Ствол или стержень — это основная часть фундамента. Он передает нагрузку от надстройки через цоколь вниз к подножию .
Подножие — это конструкция, которая передает нагрузки в грунт. Существует два основных типа систем: разнесенное подножие, которое представляет собой простую бетонную плиту, покоящуюся на коренной породе; или свайный наголовник, который использует стальные сваи для достижения прочной коренной породы, которая может находиться глубоко под землей. Другая система использует кессоны или железобетонные «столбы» под стволом.
Типы балок
Выступы на восточном конце моста Данн-Мемориал дают хорошее представление о поперечном сечении балочной конструкции моста.
Прокатная стальная балка — это балка, которая была изготовлена путем прокатки стального цилиндра через ряд штампов для создания желаемой формы. Они создают стандартизированные формы двутавровой балки и балки с широкими полками [7] длиной до 100 футов.
Плоская балка — это балка, которая была изготовлена путем сварки пластин вместе для создания желаемой формы. Изготовитель получает большие пластины стали желаемой толщины, а затем отрезает полки и стенку от пластины желаемой длины и формы. Плоские балки могут иметь большую высоту, чем балки из прокатной стали, и не ограничиваются стандартизированными формами. Возможность настраивать балку в соответствии с точными условиями нагрузки позволяет сделать конструкцию моста более эффективной. Плоскую балку можно использовать для пролетов от 10 метров до более 100 метров (от 33 футов до более 330 футов). Иногда между сжатой полкой и стенкой привариваются ребра жесткости для повышения прочности балки.
Коробчатая балка или «балка-корпус», как следует из названия, имеет форму коробки. Они состоят из двух вертикальных стенок, коротких верхних полок на каждой стенке и широкой нижней полки, соединяющей стенки вместе. Коробчатая балка особенно устойчива к кручению и, хотя и дорогая, используется в ситуациях, когда стандартная балка может поддаться кручению или опрокидыванию.
