Science Fair Projekt zu Brücken
Nachdem Sie diesen Artikel gelesen haben, werden Sie Folgendes lernen: 1. Definition einer Brücke 2. Entwicklungsgeschichte von Brücken 3. Klassifikation 4. Auswahl 5. Schlussfolgerung.
Definition einer Brücke:
Eine Brücke ist eine Struktur, die die Kommunikation wie den Straßen- und Eisenbahnverkehr und andere sich bewegende Lasten über ein Hindernis aufrechterhält, nämlich einen Kanal, eine Straße, eine Eisenbahn oder ein Tal. Die Struktur wird als „Brücke“ bezeichnet, wenn sie den Straßen- und Schienenverkehr oder eine Rohrleitung über einen Kanal oder ein Tal führt, und eine „Brücke“, wenn sie die Verkehrs- oder Rohrleitung über ein Kommunikationssystem wie Straßen oder Eisenbahnen befördert.
Ein „Viadukt“ ist auch eine Brücke, die über einem belebten Ort errichtet wurde, um den Fahrzeugverkehr über das Gebiet zu führen, wobei die Aktivitäten des Bereichs unter dem Viadukt ununterbrochen gehalten werden.
Entwicklungsgeschichte von Brücken:
Die Geschichte der Brückenentwicklung ist eng mit der Geschichte der menschlichen Zivilisation verbunden. Die Kunst des Brückenbaus hat daher seit Beginn der Zivilisation die Aufmerksamkeit der Ingenieure und Bauarbeiter auf sich gezogen.
Es kann durchaus vermutet werden, dass die Idee, eine Brücke über ein Hindernis wie einen Kanal oder einen Wasserlauf zu bauen, im menschlichen Geist durch die Beobachtung natürlicher Phänomene wie eines Baumstamms, der zufällig durch einen Sturm über einen kleinen Wasserlauf oder ein Stück Wasser gefallen ist, entstand Stein in Form eines Bogens über einer kleinen Öffnung, die durch Erosion des Bodens darunter oder einer Reihe von Schlingpflanzen von einem Baum zum anderen, die von Affen verwendet werden, verursacht wird.
Man kann sich auch gut vorstellen, dass ein Mann von Intelligenz und Initiative in jenen alten Tagen möglicherweise durch die oben genannten Naturphänomene ermutigt wurde und Brücken über einen kleinen Wasserlauf gebaut hat, indem er ein Stück Holz auflegte oder ein Bündel langer Kletterpflanzen zusammenbindete mit den Bäumen auf beiden Seiten des Wasserlaufs.
Die beiden obigen Abbildungen zeigen zweifelsfrei, dass die erstere der Vorgänger von Trägerbrücken und die letztere der Vorreiter der Hängebrücken war.
Obwohl die damals angewandten Methoden zur Überwindung des kleinen Wasserlaufs primitiver Natur waren, kann nicht geleugnet werden, dass dies der Beginn der Wissenschaft des Brückenbaus war, die durch ständige Suche und ständige Anstrengung zum gegenwärtigen Stand der Entwicklung gelangt ist Errichtung längerer und stärkerer Brücken durch Verwendung neuer Techniken und besserer Brückenbaustoffe.
Die älteste Brücke, über die berichtet wurde, war die Brücke über den Nil, die von Menes, dem König von Ägypten, um 2650 v. Chr. Gebaut wurde. Fünf Jahrhunderte später wurde eine weitere Brücke von Königin Semiramio von Babylon über den Fluss Euphrat gebaut. Eine Reihe von Bogenbrücken wurden von Mesopotamern, Ägyptern und Chinesen gebaut.
Die Chaochow-Brücke über dem Hsiaoho River wurde von den Chinesen um 600 n. Chr. Etwa 300 km südlich von Peking (jetzt Peking) errichtet. Es war eine einzige Spannweite von 37, 4 m langen Steinbogenbrücken. Die Römer waren bekanntlich die besten Brückenbauer zwischen 200 v. Chr. Und 260 n. Chr. Und einige der von ihnen errichteten Mauerwerksbogenbrücken existieren noch.
Die unter dem Namen Pont-Du-Gard bekannte Bogenbrücke wurde 14 n. Chr. In Frankreich errichtet. Aufgrund der guten Erhaltung und Instandhaltung befindet sich diese Brücke immer noch in einem recht guten Zustand. Im alten Rom nahmen die römischen Kaiser den Titel "Pontifex Maximus" an, was "Chief Bridge Builder" bedeutet, was darauf hindeutet, dass die Römer dem Brückenbau große Bedeutung beimessen.
Es waren eigentlich die Römer, die systematisch den Brückenbau aufnahmen. Sie kannten die Verwendung von Puzzolana und nutzten dies beim Bau von Mauerbrücken. Die Römer bauten große Bögen und Viadukte, aber der schwächste Teil ihrer Brücken war ihr Fundament, da sie keine Kenntnis von Flussräumungen hatten, die zum Zusammenbruch und zu Schäden an den meisten der von ihnen im Laufe der Zeit errichteten Brücken führten.
Die im Mittelalter errichteten Brücken, die besonders erwähnt werden sollten, waren die Thames Bridge in London und Ponte Vecchio über den Fluss Arno in Florenz. Die ehemalige Brücke wurde 1209 gebaut und war mehr als sechs Jahrhunderte in Gebrauch, während die zweite Brücke 1177 erbaut wurde.
Das Besondere an diesen Brücken war, dass diese Brücken zusätzlich zu den Brückendecks dekorative und defensive Türme, Kapellen, Statuen, Geschäfte und Wohnungen bildeten. Die wichtigsten Brücken, die im 16. Jahrhundert erbaut wurden, waren die Santa Trinita-Brücke über den Arno in Florenz (1569) und die Rialtobrücke über den Canal Grande in Venedig (1591).
Die Ära der modernen Brückentätigkeit begann im 18. Jahrhundert, als einige berühmte Brückeningenieure Eisen verwendeten. Ursprünglich wurde Gusseisen für den Bau einer Reihe von Bogenbrücken verwendet, aber das Schmiedeeisen ersetzte allmählich das Gusseisen, das später auch durch Stahl ersetzt wurde, als der Bessemer-Prozess der Stahlherstellung eingeführt wurde.
In dieser Zeit wurde versucht, das Design und die Konstruktion der Brücken auf wissenschaftlichen Theorien zu stützen. Die erste Abhandlung im Brückenbau wurde 1714 vom französischen Ingenieur Rubert Gaiitier veröffentlicht. Das Corps Des Ingenieurs Du Ponts Et Chaussees wurde 1716 zur Förderung des Brückenbaus gegründet.
Die Ecole De Ponts Et Chaussees, die erste Ingenieurschule der Welt, wurde in Paris mit Jean Perronet, dem Vater des modernen Brückenbaus, als erstem Direktor gegründet
Im 18. und 19. Jahrhundert wurde 1779 die erste Eisenbrücke mit einer Spannweite von 30, 5 Metern über den Severn in Coalbrookdale, England von Abraham Derby und John Wilkinson errichtet. Die erste Stahlbrücke war die Eads-Brücke, die 1874 in St. Louis, Missouri, errichtet wurde. Diese Brücke war eine Stahlbogenbrücke mit drei Spannweiten von 153 m, 158 m und 153 m.
Mit der Einführung von Stahl als Brückenbaumaterial anstelle von Eisen wurde die frühere Form von Traversen wie Bollman, Fink, Howe, Pratt, Warren, Whipple usw. durch effizientere Formen wie Baltimore, K-Truss, Parser ersetzt usw.
Mit der Verbesserung der Stahlqualität entwickelte sich der Bau großer Stahlbrücken, insbesondere der Aufhängung sowie der großen Stahlausleger, rasch.
Die britischen Ingenieure Telford, Stephenson usw. bauten viele interessante Brücken, aber sie verfügten nicht über ausreichende Kenntnisse, um die Brücken gegen Schwankungen und Vibrationen zu schützen, die durch starken Wind und die Bewegung starker dynamischer Lasten verursacht werden. Das Ergebnis dieses Mangels an Wissen war der Zusammenbruch vieler Hängebrücken.
Die erste moderne Auslegerbrücke der Welt wurde 1867 über den Main in Haßfurt mit einer Spannweite von 129 m errichtet. Die größte freitragende Brücke der Welt ist die Quebec Bridge, die 1917 über dem St. Lawrence River in Kanada gebaut wurde.
Die Hauptspanne dieser Brücke betrug 549 m. Die erste in Indien gebaute Auslegerbrücke ist die Howrah-Brücke über den Fluss Hooghly in Kalkutta (1943). Diese Brücke ist die viertlängste Auslegerbrücke der Welt mit einer Hauptspanne von 457 Metern. (Foto 1)
Im 19. Jahrhundert wurde durch die Herstellung von Schwerlasthebeanlagen und Hochleistungskompressoren ein pneumatisches Versenken von Caissons in tiefes Wasser möglich. Dadurch konnte der Bau großer Spannweiten in tiefem Wasser aufgenommen werden. Die Brücke über die Schuylkill Falls mit einer Spannweite von 124 Metern wurde 1816 in Philadelphia errichtet.
Die Fribourg Bridge wurde 1834 in der Schweiz mit einer Spannweite von 265 Metern gebaut. Die Cincinnati-Brücke über den Ohio River wurde 1867 und die Brooklyn Bridge in New York City wurde 1883 erbaut. Die ehemalige Brücke hatte eine Hauptspannweite von 322 Metern und die letztere Brücke hatte eine Hauptspanne von 486 Metern.
Die Herstellung von legiertem Stahl und die Herstellung von Zement und schweren Baugeräten zusammen mit den fortgeschrittenen Kenntnissen der Konstruktionstheorie und einem besseren Verständnis der Auswirkungen dynamischer Kräfte wie Wind usw. auf die Gesenkstrukturen führten zum Bau einiger berühmter Bogenbrücken. Kragbrücken und Hängebrücken (Tabelle 1.3).
Stahlbetonbrücken erlangten im 20. Jahrhundert aufgrund ihrer Vielseitigkeit im Bauwesen und der Kosten- und Wartungsfreundlichkeit an Popularität.
Zusätzlich zu den oben genannten Vorteilen können Stahlbetonbrücken in beliebigen geeigneten Formen und Formen gegossen werden, um den architektonischen Anforderungen zu genügen, und sie können lokal verfügbare Materialien wie Steinschläge, Kies, Sand usw. verwenden und können vor Ort gegossen werden, wodurch der Transport entfällt von schweren Brückenkomponenten aus der Fertigungswerkstatt, wie für Stahlbrücken erforderlich.
Aus diesen Gründen hat Stahlbeton praktisch die Verwendung von Stahl als Hauptbaustoff beim Bau von kleinen bis mittleren Brücken, insbesondere Autobahnbrücken, ersetzt, außer bei Brücken mit großer Spannweite, bei denen der Stahl mit seiner verbesserten Qualität die einzige Brücke ist Baumaterial. Stahlbeton findet seinen Platz auch in diesen Brücken in Brückenkomponenten wie Türmen, Decks usw.
Eine der längsten Stahlbetonbrücken ist die 1943 in Schweden gebaute Sando-Brücke mit einer Spannweite von 264 Metern. Erst vor einem Jahrzehnt wurde die neue Sydney Harbour Bridge, eine RCC-Bogenbrücke mit einer Spannweite von 305 Metern, errichtet. Die Herstellung von hochfestem Beton und die Vorspannung desselben durch die Verwendung von hochfesten Stahldrähten verbesserten die Konstruktion von Betonbrücken weiter.
Diese als Spannbetonbrücken bezeichneten Brücken bieten gegenüber den Stahlbetonbrücken einige weitere Vorteile. Sie sind günstiger für mittelspannende Brücken, sie können am Bett oder an den Zufahrten vorgefertigt und von derrickkränen / Kränen abgehoben oder von dort gestartet werden Traversen starten und an ihrer endgültigen Position platzieren, wodurch kostspielige Inszenierungen entfallen.
Diese Brücken eignen sich ideal für tiefe Flüsse, in denen die Inszenierung in tiefem Wasser schwierig ist, und das Einfahren der Träger an ihren jeweiligen Standorten durch die Verwendung von Trussbindern ist die einzige Antwort. Für vergleichsweise größere Spannweiten wurde der Einsatz von Startbindern jetzt durch die Verwendung einer neuen Technik, der "Cantilever-Konstruktion", vermieden .
Eine der ersten vorgespannten Betonbrücken ist die in Frankreich gebaute Marne-Brücke. Die erste vorgespannte Betonbrücke in Indien (Bundesstaat Tamilnadu) ist die Palar-Brücke. Die Spannbetonbrücken mit langer Spannweite in Indien wurden im Cantilever-Verfahren gebaut.
Einige dieser Brücken sind die Barak-Brücke in Silchar, Assam mit einer zentralen Spannweite von 122 m, die Bassein Creek-Brücke in der Nähe von Bombay mit zwei zentralen Spannweiten von jeweils 115 m, die Ganga-Brücke in Patna mit einer Reihe von zentralen Spannweiten von jeweils 121 m. Die längste Spannbetonbrücke, die in Indien in freitragender Bauweise errichtet wurde, ist die Lubha-Brücke in Assam mit einer zentralen Spannweite von 130 m.
Die Entwicklung moderner Brücken wurde kürzlich durch die Schrägseilbrücken ergänzt. Das Konzept und die praktische Anwendung des Prinzips der Schrägseilbrücken waren nicht neu und ein venezianischer Ingenieur namens Verantius baute eine Brücke dieses Typs mit mehreren diagonalen Kettenstreben bereits um 1600 nach Christus
Die Modem-Version der Schrägseilbrücken wurde erstmals 1950 in Deutschland eingesetzt. Bis jetzt wurden in vielen Teilen der Welt eine Reihe von Schrägseilbrücken gebaut. Einige wichtige Schrägseilbrücken in verschiedenen Ländern sind in Tabelle 1.4 dargestellt.
Über den Fluss Hooghly in Kalkutta wird eine der längsten Schrägseilbrücken gebaut. Diese Brücke hat eine Hauptspanne von 457 Metern mit zwei seitlichen Spannweiten von 183 Metern, so dass die Brückenlänge 823 Meter beträgt. Von den Türmen werden Lüfterkabel verwendet, um das Deck abzustützen.
Die Türme bestehen aus Stahlkastenteilen. Das Decksystem besteht aus drei Stahlträgern mit Tragbalken und Querträgern, um das Stahlbetondeck mit geeigneten Tragscheren für die Verbundwirkung unter Last zu unterstützen.
Der Brückenbauer hat immer den Wunsch, eine neue Art von Brücken zu bauen, entweder im Konzept neu oder in der Konstruktionstechnik oder in Form und Form oder in der Verwendung von Baustoffen. Der Brückenbauer hat auch den Wunsch, längere und längere Brücken desselben Typs zu bauen, die die vorherigen Spannweiten überschreiten.
Für ihn ist dies eine Herausforderung, der er sich stellen muss, um zu zeigen, dass sich die Wissenschaft des Brückenbaus ständig weiterentwickelt.
Die Brückenbauer haben verschiedene Brückentypen gebaut, abhängig von der Umgebung, den navigatorischen und anderen technischen Anforderungen, der Materialverfügbarkeit, dem Fundamentzustand usw. Die längsten Spannbrücken der Welt sind in Tabelle 1.5 dargestellt.
Klassifizierung von Brücken:
(i) Einfach unterstützte Festplattenbrücken:
Einfach gestützte Volldeckenbrücken sind im Allgemeinen für Spannweiten von bis zu 9, 0 Metern wirtschaftlich. Diese sind mit einer Stahlbetonplatte von gleichmäßiger Dicke konstruiert, so dass eine einfache Schalung und falsche Bearbeitung sowie ein einfaches Anbringen der Bewehrungsstäbe erforderlich sind.
(ii) Einfach unterstützte Platten- und Balkenbrücken:
Platten- und Trägerbrücken (RC-T-Träger) mit einfach unterstützter Spannweite werden für Spannweiten verwendet, bei denen Volldeckenbrücken unwirtschaftlich sind. Im Allgemeinen können 9, 0 bis 20, 0 Meter Spannweiten für diese Art von Brücken verwendet werden.
(iii) Ununterbrochene Brammen mit fester Platte und Platte & Träger:
Wo Fundamente auf gutem Fels getragen werden können oder wo Fundamentboden so ist, dass die differenzielle Besiedlung der Stützen eliminiert werden kann, ist der Überbau mit durchgehenden Spannweiten eine ideale Lösung. In solchen Fällen sind aufgrund der Kontinuität sowohl die Spannmoment- als auch die Stützmomentmomente im Vergleich zu einem einfach unterstützten Überbau reduziert.
Spannweitenbereich für durchgehende Massivdeckenbrücken liegt zwischen 10, 0 und 20, 0 Metern und für Brammen- und Trägerbrücken zwischen 20, 0 und 40, 0 Metern. Hohlkasten-durchgehende Konstruktionen mit einer Spannweite von bis zu 100 Metern können möglich sein.
(iv) ausgeglichene Auslegerbrücken:
Ausbalancierte Cantilever-Suprastrukturen können vergleichsweise längere Spannweiten abdecken als die einfach unterstützten Suprastrukturen. Anders als durchgehende Spannweiten beeinträchtigen geringfügige unterschiedliche Ablagerungen unter den Pfeilern oder Widerlagern die Sicherheit der Strukturen nicht. Von diesem Typ sind Kastenträger, Brammen und Träger oder Vollbrammen in der bevorzugten Reihenfolge, was die Fähigkeit betrifft, längere Spannweiten zu überbrücken.
Spannweiten von etwa 40, 0 bis 100, 0 Metern sind bei Brückenträgerbrücken keine Seltenheit, während Brammen und Trägerbrücken von 20, 0 bis 40, 0 Metern meistens getroffen werden. Massivdecken-Superkonstruktionen mit einer Spannweite von bis zu 20, 0 Metern können problemlos eingesetzt werden.
(v) Box-Cell-Brücken:
Vollkassetten-Brückenzellenbrücken werden in Straßenunterführungen oder U-Bahnen eingesetzt. Diese können auch in Kanälen verwendet werden, in denen die Wäsche vernachlässigbar ist, oder in Kanälen, in denen die Geschwindigkeit nicht abwascht und nicht verschlammt.
Diese Art von Brücken wird mit Vorteil verwendet, wenn der Fundamentboden in der Nähe des Bettes eine schlechte Tragkraft aufweist, da die Boden- oder Bodenplatte nahezu die gesamte Brückenbreite abdeckt und daher die tatsächliche Belastung pro Flächeneinheit des Bodens verringert.
Die Kastenzellen sind entweder quadratisch oder nahezu quadratisch, so dass die Dicke der Deckplatte, der Bodenplatte und der Senkrechten gleich ist. Der Spannweitenbereich, der normalerweise für solche Bauwerke verwendet wird, liegt zwischen 3, 0 und 9, 0 Metern.
(vi) Portal-Frame-Brücken:
Ähnlich wie bei den durchgehenden Spannbrücken benötigt diese Art von Überstruktur unnachgiebige Fundamentmaterialien wie gutes Gestein, auf dem die Fundamente ruhen, andernfalls kann die unterschiedliche Besiedlung schädliche Auswirkungen auf die Sicherheit der Konstruktionen haben.
Deshalb ist diese Art von Brücken in gewöhnlichen Böden nicht geeignet. Der Überbau des Portalrahmens mit Brammen und Trägern kann für Spannweiten zwischen 20, 0 und 40, 0 Metern nützlich sein. Die Spannweite des Überbaus der Portalrahmen aus Massivdecken sollte im Allgemeinen 25, 0 Meter nicht überschreiten. Diese Art von Strukturen eignet sich ideal für Überbrücken und Unterführungen oder U-Bahnen.
(vii) zusammengesetzte Brücken:
Bei Stahlbetondecken und Trägerbrücken überträgt die Bodenplatte nicht nur die überlagerte Last durch Querbiegen auf die Stützträger, sondern wirkt auch als Flansch des T-Trägers, um Biegemomenten in Längsrichtung zu widerstehen. Da der Beton eine gute Kompression aufweist, nimmt die Deckplatte aufgrund der Längsbeugung der Träger fast die gesamte Druckkraft auf.
Bei Brücken mit Deckplatten, die einfach auf vorgefertigten Trägern, entweder Stahl oder Beton, ruhen, kann ein solcher Vorteil nicht genutzt werden, es sei denn, die vor Ort gegossene Deckplatte wird mit den vorgefertigten Trägern mit mechanischen Mitteln monolithisch gemacht.
Dies wird durch die Verwendung von "Scherverbindungen" erreicht, die die beiden Einheiten monolithisch machen.
Auswahl des Brückentyps:
Für jede Brücke erfordert die Auswahl der zu übernehmenden Struktur eine sorgfältige Prüfung aller Faktoren, die Wirtschaftlichkeit, Sicherheit, Haltbarkeit, Montagezeit, Verfügbarkeit von Materialien und Ausrüstungen, Instandhaltungskosten usw. bestimmen.
In der Regel verlangt die Wirtschaftlichkeit, dass die Anzahl der Spannweiten für Brücken so gering wie möglich sein sollte, wenn schwierige Bedingungen beim Bau der Fundamente erwartet werden und dies zusätzlich zu zusätzlichen Kosten führt.
Darüber hinaus verbessert die Bereitstellung einer geringeren Anzahl von Pfeilern im Fluss den Wasserfluss. Es ist jedoch auch bei der Entscheidung über die Spannweiten zu berücksichtigen, dass längere Spannweiten höhere Kosten pro Längeneinheit des Aufbaus bedeuten.
Es ist daher wichtig, die Kosten sowohl des Aufbaus als auch der Unterkonstruktion einschließlich des Fundaments zu vergleichen, so dass ein Kostenvorteil erzielt wird, der gleichzeitig anderen Anforderungen genügt.
Die Auswahl des an einem bestimmten Standort zu übernehmenden Brückentyps hängt von folgenden Überlegungen ab:
(i) Kanalmerkmale, dh Bettmaterial, Wassertiefe während der Trockenzeit oder Hochwassersaison, Änderung der Gezeiten, Abraumtiefe usw.
(ii) Hydraulische Daten wie Geschwindigkeit, Konstruktionsentladung usw.
(iii) Untergrundzustand und Tragfähigkeit
(iv) Häufigkeit und Dauer der Flut
(v) Verkehrsaufkommen
(vi) Navigationsanforderungen
(vii) Verfügbarkeit des Fonds
(viii) Verfügbarkeit von Arbeitskräften und Materialien sowie deren Stückkosten
(ix) Bauzeit
(x) Transport- und Montageeinrichtungen verfügbar
(xi) strategische Überlegungen
(xii) Ästhetische Überlegungen
(xiii) Wartungskosten.
Wahl zwischen temporärer Brücke und permanenter Brücke:
Für den Bau einer dauerhaften Brücke sind mehr Mittel erforderlich. Daher ist eine vorübergehende Überbrückung eine kurzfristige Lösung, wenn die Mittel nicht ausreichen. Eine temporäre Brücke kann auch auf einer weniger wichtigen Straße gebaut werden, bei der das Verkehrsaufkommen den Bau einer dauerhaften Brücke zu höheren Kosten kaum rechtfertigt.
Die temporäre Brücke kann durch eine dauerhafte Brücke ersetzt werden, wenn sich die Fondsposition verbessert oder wenn das erhöhte Verkehrsaufkommen den Bau einer dauerhaften Brücke erfordert.
Wahl zwischen Tauchbrücke und High Level Bridge:
„Unterwasserbrücken“, wie der Name schon sagt, bleiben während der Hochwasser überschwemmt, und der Verkehr muss für einige Stunden oder Tage und ein paar Mal pro Jahr ausgesetzt werden.
Wenn keine ausreichenden Mittel zur Verfügung stehen, können daher Tauchbrücken über einem Strom gebaut werden, bei denen die Unterbrechung der Verkehrsbewegung so gering wie möglich ist oder wenn das Verkehrsaufkommen derart ist, dass eine solche Unterbrechung des Verkehrs das öffentliche Interesse nicht wesentlich beeinträchtigt.
Es ist daher offensichtlich, dass der Bau einer Unterwasserbrücke auf den National Highways oder State Highways nicht wünschenswert ist. Diese Brücken können auf Dorfstraßen oder weniger wichtigen Stadtteilstraßen gebaut werden. Wenn temporäre Brücken oder Unterwasserbrücken nicht für das öffentliche Interesse unter Berücksichtigung des Verkehrsaufkommens gebaut werden können, ist der Bau von Brücken auf hoher Ebene die einzige Wahl.
Wahl zwischen Platten, Balken, Bögen, Schrägseilen oder Hängebrücken:
Plattenbrücken sind für kleine Spannweiten konstruiert; Träger-, Bogen- und Fachwerkbrücken sind für mittlere bis mittelgroße Spannweiten und die zuletzt genannten zwei Brücken gebaut. Schrägseilbrücke: - und Hängebrücken sind für große Spannweiten ausgelegt. Daher werden Plattenbrücken ausgewählt, bei denen die Bettentfernung vernachlässigbar ist und die Gründungskosten viel geringer sind als bei Flachfundamenten (Abb. 4.1).
Die Wahl von Träger- und Fachwerkbrücken kann gerechtfertigt sein, wenn aus Gründen der Gieß- und Bodenschichten tiefe Fundamente erforderlich sind, die Schifffahrtsfreigabe oder das Freifahren jedoch vergleichsweise geringer ist als bei der Mokamah-Brücke (Abb. 4.12a) oder der Howrah-Brücke (Abb. 17.8).
Im letzteren Fall beträgt das Freibord über dem höchsten Tidenstand 8, 84 Meter. In einer engen Schlucht, in der an beiden Ufern gute Felsen vorhanden sind, bietet sich eine Bogenbrücke an (Abb. 4.12b). Bogenbrücken sind an Orten ungeeignet, an denen Stoßfundamente großen Bewegungen sowohl nach unten als auch seitwärts ausgesetzt sind.
Seilzug- und Hängebrücken werden bevorzugt, wenn oberhalb von HFL oder HTL großer Freiraum oder Freifläche erforderlich ist, um große Schiffe durchzulassen. Für die im Bau befindliche Schrägseilbrücke in Kalkutta (2. Hooghly-Brücke - Abb. 17.17) wurde ein freies Brett von 34, 78 Metern vorgeschlagen.
Für die Severn Bridge (Abb. 17.25), die Mackinac Bridge (Abb. 17.24) und die Verrazano Narrows Bridge (Abb. 17.26) wurden Freistellungen von 36, 6 Metern, 46, 2 Metern und 69, 5 Metern bereitgestellt.
Da die Kanäle tief sind, ist der Aufbau des Aufbaus durch Inszenierung oder falsche Arbeiten nicht möglich, und die Errichtung des Aufbaus kann durch den normalen Aufrichtvorgang durchgeführt werden. Bei solchen Erleichterungen werden die Kabel für die Errichtung des Decksüberbaus sowohl für die Schrägseil- als auch für die Hängebrücken ausgenutzt.
Wahl der Spannweite für Brücken:
Die folgenden Angaben können als grobe Anhaltspunkte für die Auswahl der Stützweiten für Brücken dienen, um ein wirtschaftliches Design zu gewährleisten.
(a) Für Mauerwerksbogenbrücken: S = 2H
(b) Für RCC-Plattenbrücken: S = 1, 5 H
Wobei S = Messspanne in Metern.
H = Gesamthöhe des Widerlagers oder Pfeilers von der Unterseite des Fundaments bis zur Oberseite.
Bei Bogenbrücken wird es vom Fundament bis zum Intrados des Schlusssteines gemessen.
c) Für mittlere bis größere Brücken mit tiefem Fundament: Kosten des Stützsystems des Überbaus von einer Spannweite = Kosten eines Piers mit seinem Fundament.
Dies lässt sich theoretisch mit folgenden Annahmen feststellen:
(i) Die Brücke hat gleiche Spannweiten, dh L = nS, wobei L die Länge der Brücke ist, n und S die Anzahl der Spannweiten und die Spannweite der Brücke sind.
(ii) Die Kosten für die Deckplatte, die Tragschicht, das Geländer usw. variieren je nach Spannweite. Wenn 'a' die Kosten pro Meter Brücke ist, sind die Kosten pro Spanne = aS.
(iii) Die Kosten des Unterstützungssystems, dh Hauptträger, Querträger usw., variieren mit dem Quadrat der Spannweite, dh Kosten pro Spannweite = bS 2, wobei b eine Konstante ist.
(iv) Die Kosten eines Piers mit seinem Fundament sind konstant und betragen P (Say).
(v) Die Kosten für Abutment, Flügelwand usw. sind konstant und für jede Seite gleich A (Say).
(vi) Kosten für jeden Ansatz - B (Say).
Daher sind die Kosten der Brücke = n (aS + bS 2 ) + (n - 1) P + 2A + 2B
Für minimale Kosten der Brücke muss dC / dS gleich Null sein, dh Lp / S 2 = 0 oder, b S 2 = P. Das heißt, die Kosten für das Unterstützungssystem eines Spans = Kosten eines Piers mit seinem Fundament. Es ist unnötig zu erwähnen, dass das obige ökonomische Kriterium nicht für kleine wie für lange Brücken gilt.
Bei Brücken mit kleinen Brücken sind die Kosten für den Überbau sehr viel geringer, während derselbe für die Unterkonstruktion einschließlich der Widerlager und Flügelwände viel mehr von der Kleinheit abhängt.
Auf der anderen Seite betragen die Kosten für Überbauten bei Brücken mit großer Spannweite das Mehrfache der Kosten für Unterkonstruktionen. Ihre Wahl hängt daher von einigen anderen Faktoren ab, wie zuvor erwähnt, und nicht von der Wirtschaft.
Fazit:
Die Entwicklung der Brücken von der Antike bis zur Gegenwart ist ein kontinuierlicher Prozess und ist das Ergebnis des menschlichen Wunsches, immer bessere Methoden und Materialien zu verwenden, um billigere, feinere und stärkere Brücken mit längeren Spannweiten und dauerhafter Qualität zu bauen.
Die Suche nach weiteren Verbesserungen ist noch nicht vorbei und wird niemals vorbei sein. Die Brückenkonstrukteure und die Brückenbauer werden ihre Suche und Experimente fortsetzen, um billigere, stärkere und ästhetisch bessere Brücken für alle zukünftigen Zeiten zu bauen.
