المكونات الإنشائية للجسر المعلق

ما هي المكونات الإنشائية لهندسة الجسر المعلق؟

الجسر المعلق هو نوع من الجسر يتم فيه تعليق طريق الطريق أو السطح أسفل كابلات التعليق، إنه أبسط شكل من أشكال الجسر الذي كان مصنوعًا من الحبال والخشب في الأيام الخوالي.

لقد تم تطوير الجسر المعلق الحديث في القرن التاسع عشر، في تلك الجسور يتم حمل الكابلات باستخدام حمالة رأسية، يتم تعليق طرفي الكابلات على الأبراج، يتم نقل وزن الجسر إلى نظام التثبيت بواسطة الكابلات، حيث يتم تثبيت المرسى بإحكام على كتل خرسانية أو صخور صلبة، ولتوزيع الحمل بالتساوي وأيضًا لحماية الكابلات من الانكسار، تنتشر الكابلات على مساحة كبيرة داخل المرسى.

خلفية تاريخية عن الجسور:

في الأزمنة المبكرة، وجد البشر صعوبة بالغة في عبور الجدول ومضيق عميق للبقاء على قيد الحياة، كان الحل الناجح الذي اكتشفه الناس الأوائل هو إسقاط شجرة بين ضفتي التيار المتدفق العميق، ينتج عن هذا فكرة جسر الشعاع البسيط في العصور المبكرة، كانت الجسور المبكرة مصنوعة من هياكل عتبية أو أحجار أو خشب أو مزيج من الاثنين معًا، في وقت لاحق، أدى استخدام الخيزران أو الحبل البسيط إلى تطوير جسر معلق بالحبل، أمريكا الوسطى والجنوبية وأول من استخدم الجسر المعلق بالحبال.

في وقت لاحق، تم تطوير كابلات السلسلة عندما أصبحت قضبان الحديد المطاوع متوفرة محليًا، أول جسر تم تشييده باستخدام الكابلات المتسلسلة كان جيمس فينلي في بلد ويستمورلاند، بنسلفانيا في عام 1801، وكان الجسر البارز في الجسور البريطانية المتسلسلة المبكرة هو جسر ميناي الذي يبلغ طوله 176 مترًا، كان جسر كليفتون المعلق واحدًا من أطول سلاسل القوس القطعي.

بعد كبل السلسلة تم تطوير الكبل السلكي، كان جسر القدم عند شلالات (Schuylkill) أول كابل معلق من الأسلاك السلكية تم تطويره في عام 1861، وكان أول جسر رئيسي تم تشييده باستخدام الأساليب الحديثة هو جسر جوزيف تشالي جراند بونت سوسبيندو عبر فريبورغ عبر وادي سارين، وتم الانتهاء من بنائه في عام 1834 كان أول كبل سلك رئيسي في الولايات المتحدة هو جسر (Wire â )في (Fairmount )في فيلادلفيا، بنسلفانيا، ويمتد بطول 109 أمتار وتم الانتهاء من بنائه في عام 1842.

كان جسر نياجرا البارز بطول 250 مترًا في عام 1855، كان المهندسون يقومون ببناء جسر معلق بطول أعلى، ومن أبرزها جسر أمباسادار في ديترويت الذي يبلغ ارتفاعه 564 مترًا في عام 1927، وجسر جورج واشنطن في نيويورك بامتداد 1006 أمتار في عام 1931، وجسر غولدن غيت في سان فرانسيسكو في عام 1937.

الكابلات:

تتمثل الوظيفة الرئيسية للكابلات في دعم السطح الذي يحمل أحمال المرور ونقل هذه الأحمال المرورية إلى الأبراج والمراسي بواسطة قوى الشد المباشرة، الكابلات مصنوعة من أسلاك فولاذية عالية القوة، قوة شد السلك هي 1550 نيوتن/ مم 2، كوابل جسر أكاشي كايكيو في اليابان مصنوعة من أسلاك ذات قوة عالية مع مقاومة شد لا تقل عن 1800 نيوتن/ مم 2، والقضبان الفولاذية التي يتم تصنيع الأسلاك منها تحتوي على نسبة عالية من الكربون، يتم الحصول على السلك ذو قوة الشد العالية عن طريق السحب البارد للسلك، بعد السحب النهائي، يتم جلفنة السلك للحماية من التآكل.

1- حبال الجسر الحلزوني:

يتم تصنيع خيوط الجسر الحلزوني عن طريق لف عدة طبقات من الأسلاك الفولاذية المستديرة في شكل حلزوني على سلك مركزي مركزي، عند وضع طبقات من الأسلاك، يجب التأكد من وضع حلزون معاكس للطبقة السابقة، بسبب التواء الأسلاك، يتم ضغط الخيوط اللولبية ذاتيًا تحت التحميل المحوري، نتيجة لذلك، عندما يتم تحميل الخصلة لأول مرة، يحدث تمدد غير مرن، لذلك من أجل أن يتصرف الخيط بشكل مرن، يجب تجنب التواء السلك أثناء التصنيع.

2- ملف ستراند مغلق:

يتم تصنيع خيوط الملف المقفل بنفس طريقة تصنيع الخيوط اللولبية، الاختلاف الوحيد بين الاثنين هو أنه في حبلا الملف المقفل، تتكون الطبقة النهائية من الأسلاك من أسلاك متشابكة على شكل حرف Z، نتيجة لزيادة هذه النسبة من مساحة المقطع العرضي للخيط إلى منطقة السلك، يتم أيضًا الحصول على سطح خارجي أملس، ومن أمثلة الجسور التي استخدمت خيوط الملف المقفلة:

• جسر تمار (المملكة المتحدة) بطول بطول 335 م وبطول 31 نو، وقطر حبلا 60 مم، وتم الانتهاء من بنائه خلال عام 1961.

• جسر رودنكيرشان (ألمانيا) بطول 378 م، حجم الكابل 37 نو، قطر الخيط 69 مم، تم الانتهاء من بنائه خلال عام 1954.

• جسر اسكاي (النرويج) بطول 850 م، حجم الكابلات 21 نو، قطر الخيط 99 مم، اكتمل البناء خلال عام 1993.

هناك نوعان من الترتيبات التي يمكن توفيرها للخيوط الحلزونية وخيوط الملف المقفلة، أحدها عبارة عن تشكيل سداسي معبأ قريبًا يتمتع بميزة أنه يمكن تدوير المقطع العرضي عند إضافة فاصل من الألومنيوم أو البلاستيك، ثم لفه بشكل صحيح ضد التآكل، الآخر عبارة عن مصفوفة مستطيلة مفتوحة نادرًا ما تستخدم، وليس لها أي عملية تغليف كما هو الحال في تشكيل سداسي مغلق معبأ، شرائط الكابلات عبارة عن هيكل مصطنع بسيط، عيب الصفيف المستطيل المفتوح هو أنه عند زيادة حمل الرياح على الكبل، يصعب إجراء الفحص والصيانة على الخيوط الداخلية.

3- كابل سلك متوازي:

في الكابلات السلكية المتوازية، يتم وضع العديد من الأسلاك الفردية على طول الكابل بالكامل بشكل مستقيم ومتوازي، يتم بناؤه بطريقتين، عن طريق التدوير الجوي للأسلاك أو عن طريق خيوط الأسلاك المتوازية الجاهزة.

• شرائط الأسلاك المتوازية الجاهزة: في خيوط الأسلاك المتوازية الجاهزة، يتم ربط حزم الأسلاك معًا عن طريق الحفاظ على الأشرطة البلاستيكية على فترات، ويتم تصنيعها مسبقًا في خيوط سداسية الشكل، يتم تركيب مآخذ نهاية في كل طرف، كان جسر أكاشي كايكيو أول جسر يستخدم أطول خيوط سلكية متوازية مسبقة الصنع مع 127 خيطًا من الأسلاك، بمتوسط ​​طول 4073 م.

• ظهر السفينة: الوظيفة الرئيسية للسطح هي دعم الحمولة. يتم تعليق السطح على الكابلات الرئيسية باستخدام علاقات رأسية. أهم حمولة يجب أن يحملها السطح هي أحمال المرور، كما يجب أن يكون الوزن الذاتي للسطح منخفضًا لأن السطح يحمل بواسطة الكابلات، يجب توفير عوارض التقوية في السطح لنقل الأحمال من السطح إلى الشماعات.

• الأبراج: الوظيفة الرئيسية للبرج هي دعم الكابل الرئيسي، يتم توصيل أطراف الكبل الرئيسي بالبرج الذي على ارتفاع كافٍ لتوفير ارتخاء الكابل، يدعم البرج أيضًا العارضة المقواة والامتداد الجانبي، ستكون الأحمال الأولية على البرج عبارة عن الحمل الرأسي الذي يعمل في أعلى البرج، ويتم تطبيقه بواسطة الكابلات الرئيسية، جنبًا إلى جنب مع الأحمال التي تعمل على سطح الكبل والجسر بسبب حمل الرياح والحمل الذي يعمل على العارضة المتينة، يتم توفير قاعدة ثابتة مرنة للبرج، ويتم تثبيت سروج الكابلات أعلى البرج. بسبب هذا النوع من الترتيب، فإن أي حركة في سرج الكابل بسبب الحمل المتغير ستؤدي إلى الانحناء الطولي لأرجل البرج.