อ่าน 3 นาที
สะพานโค้งผูกยึด
สะพาน โค้งแบบมีคานยึด ( Tied-arch bridge ) หรือบางครั้งเรียกว่า สะพานสแต็บโบเกน (Stabbogen bridge) คือ สะพานโค้ง ที่แรงในแนวนอนที่พุ่งออกด้านนอกของส่วนโค้งนั้น...
สะพานโค้งผูกยึด


สะพาน โค้งแบบมีคานยึด ( Tied-arch bridge ) หรือบางครั้งเรียกว่าสะพานสแต็บโบเกน (Stabbogen bridge) คือสะพานโค้งที่แรงในแนวนอนที่พุ่งออกด้านนอกของส่วนโค้งนั้น จะถูกรับไว้เป็นแรงดึงโดยคานที่ยึดปลายส่วนโค้งทั้งสองเข้าด้วยกัน แทนที่จะรับแรงจากพื้นดินหรือฐานรากของสะพาน คานเสริมความแข็งแรงนี้อาจเป็นโครงสร้างพื้นสะพานเอง หรืออาจประกอบด้วยคานยึดแยกต่างหากหลายชิ้นก็ได้
คำอธิบาย

แรงผลักลงบนพื้นสะพานโค้งแบบผูกยึดจะถูกแปลงเป็นแรงดึงโดยเหล็กยึดแนวตั้งระหว่างพื้นสะพานกับส่วนโค้ง ทำให้ส่วนโค้งแบนราบลง และดันปลายส่วนโค้งออกไปทางฐานรองรับ เช่นเดียวกับสะพานโค้งอื่นๆ อย่างไรก็ตาม ในสะพานโค้งแบบผูกยึดหรือสะพานสายธนู การเคลื่อนไหวเหล่านี้ไม่ได้ถูกจำกัดโดยฐานรองรับ แต่โดยคอร์ดที่เสริมความแข็งแรง ซึ่งผูกปลายส่วนโค้งเหล่านี้เข้าด้วยกัน รับแรงผลักเป็นแรงดึง คล้ายกับสายธนูที่ถูกทำให้แบนราบ ดังนั้น การออกแบบนี้จึงเรียกว่าสะพานโค้งสายธนูหรือสะพานคานสายธนู[ 1 ] [ 2 ]
การขจัดแรงในแนวนอน ที่ฐานรองรับ ทำให้สามารถสร้างสะพานโค้งผูกด้วยฐานรากที่ไม่แข็งแรงมากนักได้ ดังนั้นจึงสามารถตั้งอยู่บนเสาที่ยกสูงหรือในพื้นที่ที่มีดิน ไม่มั่นคง ได้[ 3 ] นอกจากนี้ เนื่องจากสะพานโค้งผูกไม่ขึ้นอยู่กับแรงอัดในแนวนอนเพื่อความสมบูรณ์ จึงสามารถผลิตชิ้นส่วนสำเร็จรูปนอกสถานที่ได้ จากนั้นจึงลอย ขนส่ง หรือยกไปยังตำแหน่งที่ต้องการ สะพานประเภทนี้ที่โดดเด่น ได้แก่สะพาน Fremontในพอร์ตแลนด์ รัฐโอเรกอนและสะพานประเภทแรกที่ "ออกแบบด้วยคอมพิวเตอร์" คือสะพาน Fort Pittใน พิตต์สเบิร์ก รัฐเพ นซิลเวเนีย[ 4 ]
ทั้งสะพานโค้งยึดและสะพานแขวนแบบยึดตัวเองนั้นรับน้ำหนักเฉพาะในแนวดิ่งบนจุดยึด จึงเหมาะสำหรับพื้นที่ที่ยากต่อการยึดตรึงแรงในแนวนอนขนาดใหญ่
การออกแบบนี้มีต้นกำเนิดมาจากประเทศเยอรมนี ซึ่งรู้จักกันในชื่อ Stabbogen ซึ่งมาจากคำภาษาเยอรมันที่หมายถึงส่วนโค้งที่ผูกติดกัน โดยได้รับความนิยมเนื่องจากความสวยงามและข้อได้เปรียบด้านการลดน้ำหนักที่อาจเกิดขึ้นได้ ส่วนของพื้นดาดฟ้าสามารถสร้างได้ด้วยแผ่นเหล็กโครงตาข่ายหรือคานVierendeel [ 5 ]
ตัวแปร
ไหล่ผูกโค้ง


สะพานโค้งแบบมีคานยึดบางแห่งจะยึดเพียงส่วนหนึ่งของส่วนโค้งหลักโดยตรง และต่อคานเสริมที่แข็งแรงขึ้นเพื่อยึดกับปลายด้านบนของส่วนโค้งเสริม (ครึ่งส่วน) ส่วนโค้งเสริมเหล่านี้มักจะรองรับพื้นสะพานจากด้านล่างและเชื่อมฐานด้านล่างเข้ากับฐานของส่วนโค้งหลัก เสาที่รองรับในจุดนี้อาจมีขนาดเล็ก เนื่องจากแรงในแนวนอนที่พุ่งออกไปด้านนอกของปลายส่วนโค้งหลักและส่วนโค้งเสริมจะหักล้างกัน โครงสร้างทั้งหมดมีการยึดตัวเองไว้กับพื้นเช่นเดียวกับกรณีง่ายๆ มันจะวางน้ำหนักในแนวดิ่งไว้บนฐานรองรับที่ยึดติดกับพื้นทั้งหมดเท่านั้น
ตัวอย่างเช่นสะพานฟรีมอนต์ในพอร์ตแลนด์ รัฐโอเรกอน ซึ่งเป็นสะพานโค้งผูกเหล็กที่ยาวเป็นอันดับสองของโลก และจัดเป็นสะพานโค้งทะลุ เช่นกัน ส่วน สะพานเฉาเทียนเหมินในฉงชิ่ง เป็นทั้งสะพานโค้งผูกเหล็ก สะพานโค้งทะลุ และสะพานโค้งโครงสร้างเหล็ก
ในทางตรงกันข้ามสะพานฮาร์ทใช้โครงสร้างโค้งแบบคานยื่น ซึ่งยึดตัวเองได้แต่ส่วนโค้งของสะพานไม่ได้ยึดติด โดยเฉพาะอย่างยิ่ง พื้นสะพานนั้นถูกแขวนลอย แต่ไม่ได้ยึดปลายส่วนโค้งไว้ด้วยกัน
โครงสร้างโค้งผูกยึดแบบแยกส่วนหลายช่วง


สะพานโค้งผูกยึดอาจประกอบด้วยส่วนโค้งผูกยึดที่เรียงต่อกันในบริเวณที่ช่วงสะพานเดียวไม่เพียงพอ ตัวอย่างเช่นสะพานโค้งโกดาวารีในเมืองราชามุนดรี ประเทศอินเดีย มีเสาค้ำแยกกันสี่ต้นในแต่ละเสา และเป็นส่วนหนึ่งของทางรถไฟสายกลางตอนใต้ของอินเดีย ออกแบบมาเพื่อรองรับความเร็วรถไฟ 250 กิโลเมตรต่อชั่วโมง
โครงสร้างโค้งผูกต่อเนื่องหลายช่วง


เช่นเดียวกับสะพานคานต่อเนื่องหลายช่วง คานยึดจะพาดผ่านเสาตอม่อทั้งหมดอย่างต่อเนื่อง ฐานของส่วนโค้งจะบรรจบกัน (หลอมรวม) ที่เสาตอม่อของสะพาน ตัวบ่งชี้ที่มองเห็นได้ชัดเจนคือการใช้ฐานรองรับร่วมกันที่เสาตอม่อ แรงกระทำแบบไดนามิกจะกระจายไปในแต่ละช่วง
โครงสร้างแบบนี้อาจผสมผสานกับโครงสร้างโค้งรับน้ำหนักแบบมีบ่าที่กล่าวถึงข้างต้นได้ ตัวอย่างเช่นสะพานต้าเซิงกวนในหนานจิง ประเทศจีน โค้งหลักสองโค้งของสะพานนี้มีบ่ารองรับด้วยโค้งเสริมสั้นๆ จึงเป็นทั้งโครงสร้างโค้งรับน้ำหนักแบบมีบ่า (แบบแข็ง) และโครงสร้างโค้งแบบคานยื่น เนื่องจากทางสัญจรผ่านโครงสร้างทั้งหมด จึงเป็นสะพานโค้งทะลุผ่านด้วย สะพานกวนตูในนิวไทเป ไต้หวัน เป็นตัวอย่างสะพานที่ไม่ใช้โครงสร้างคานยื่น โดยมีโค้งหลักสามโค้งเสริมด้วยส่วนโค้งเสริมสองส่วนที่ทางเข้าและทางออกของสะพาน
สะพานอินฟินิตี้ใช้โครงโค้งสองอันที่มีความสูงและความยาวช่วงต่างกัน โดยทั้งสองอันจะแยกออกเป็นสองทางก่อนถึงจุดยอด เหนือเสาตอม่อกลางแม่น้ำเพียงต้นเดียว พื้นสะพานจะอยู่ระหว่างโครงโค้งทั้งสอง ในทางตรงกันข้าม ฐานรองรับแต่ละฝั่งแม่น้ำจะรองรับปลายโครงโค้งเพียงด้านเดียวตรงกลางพื้นสะพานเท่านั้น โครงสร้างยึดโยงประกอบด้วยโครงสร้างพื้นสะพานแบบผสม สายเคเบิลเหล็กขดแบบดึงตึงสี่เส้น สองเส้นอยู่แต่ละด้านของพื้นสะพานสำหรับเดิน ถูกยึดไว้ด้วยคานเหล็กที่วางตั้งฉากกันทุกๆ 7.5 เมตร ตัวแขวนจะเชื่อมต่อกับคานแต่ละอันระหว่างสายเคเบิลแต่ละคู่ เนื่องจากคานเหล่านี้ทอดยาวไปตามความกว้างของพื้นสะพานคอนกรีตแบบดึงตึง จึงทำให้มองเห็นคู่สายเคเบิลดึงตึงได้
ภาพระยะใกล้ของท่าเทียบเรือแสดงให้เห็นว่าน้ำหนักบรรทุกคงที่ของโครงสร้างถูกผูกไว้ตามช่วง: ช่วงโค้งที่ใหญ่กว่าใช้สายเคเบิลรับแรงดึงที่หนากว่า และส่วนโค้งสะท้อนไม่ได้ถูกแขวนไว้ แต่ได้รับการรองรับโดยคานเหล็ก ซึ่งโดยพื้นฐานแล้วเป็นการสร้างส่วนโค้งให้สมบูรณ์ที่ท่าเทียบเรือ อย่างไรก็ตาม สำหรับน้ำหนักบรรทุกแบบไดนามิกและไม่สม่ำเสมอ จะต้องไม่ละเลยส่วนโค้งต่อเนื่องที่มองเห็นได้[ 6 ]
โครงสร้างโค้งเดี่ยวต่อช่วง

โดยปกติแล้ว สำหรับช่วงเดียว จะมีการวางส่วนโค้งผูกไว้สองส่วนขนานไปกับพื้นสะพาน ดังนั้นพื้นสะพานจึงอยู่ระหว่างส่วนโค้งเหล่านั้น สะพาน ส่วนโค้งผูกตามแนวแกนหรือ สะพาน ส่วนโค้งผูกเดี่ยวจะมีส่วนโค้งผูกไว้ไม่เกินหนึ่งส่วนต่อช่วง ซึ่งโดยปกติจะอยู่ตรงกลางของพื้นสะพาน[ 7 ]ตัวอย่างเช่น สะพานHoge Brugในเมือง Maastricht เนื่องจากมีส่วนแขวนแบบบานพับ จึงอาจจัดเป็นสะพาน Nielsen ได้เช่นกัน ซึ่ง Nielsen ถือสิทธิบัตรสะพานส่วนโค้งผูกที่มีส่วนแขวนแบบบานพับตั้งแต่ปี พ.ศ. 2469
ซุ้มโค้งผูกเอียง
บางแบบจะเอียงส่วนโค้งออกด้านนอกหรือด้านในเมื่อเทียบกับแกนที่วิ่งไปตามพื้นสะพาน
คู่แฝดแบบผูกโค้ง
ในทำนองเดียวกับสะพานคู่แฝด สะพานโค้งผูกยึดสองแห่งที่สร้างเคียงข้างกันเพื่อเพิ่มความจุในการจราจร แต่มีโครงสร้างที่เป็นอิสระต่อกัน อาจเรียกว่าสะพานโค้งผูกยึดคู่แฝดโดยแต่ละแห่งอาจใช้การออกแบบโค้งผูกยึดแบบช่วงเดียวหรือหลายช่วง แบบแยกส่วนหรือแบบต่อเนื่องก็ได้
ความแตกต่าง
สะพานโครงถักแบบคันธนูมีลักษณะคล้ายกับสะพานโค้งแบบผูกยึด แต่โครงถักแบบคันธนูทำงานเหมือนโครงถักไม่ใช่ส่วนโค้งความแตกต่างที่เห็นได้ชัดคือ สะพานโค้งแบบผูกยึดจะไม่มีชิ้นส่วนแนวทแยงขนาดใหญ่ระหว่างชิ้นส่วนแนวตั้ง
ปัญหา

ในคำแนะนำที่ออกโดยสำนักงานบริหารทางหลวงแห่งสหรัฐอเมริกา (FHWA) ในปี 1978 FHWA ระบุว่าสะพานโค้งผูกเหล็กมีความเสี่ยงต่อปัญหาที่เกิดจากการเชื่อมที่ไม่ดีที่จุดเชื่อมต่อระหว่างซี่โครงโค้งและคานผูกเหล็ก และที่จุดเชื่อมต่อระหว่างโค้งและคานผูกเหล็กแนวตั้ง นอกจากนี้ ปัญหาเกี่ยวกับการเชื่อมด้วยไฟฟ้าสแลก แม้ว่าจะไม่ได้จำกัดเฉพาะสะพานโค้งผูกเหล็กเท่านั้น แต่ก็ส่งผลให้การซ่อมแซมมีค่าใช้จ่ายสูง ใช้เวลานาน และไม่สะดวก โครงสร้างโดยรวมถูกอธิบายว่าไม่มีความซ้ำซ้อน กล่าวคือ หากคานผูกเหล็กตัวใดตัวหนึ่งล้มเหลว จะส่งผลให้โครงสร้างทั้งหมดล้มเหลว[ 8 ]
ดูเพิ่มเติม
แกลเลอรีสะพานโค้งผูกยึด
- สะพานโฮอันเป็นสะพานโค้งรับน้ำหนักที่เชื่อมต่อทางหลวงหมายเลข 794ข้ามแม่น้ำมิลวอกีในเมืองมิลวอกีรัฐวิสคอนซิน
- สะพานไทน์สโบโรห์เป็นสะพานประเภทนี้ที่ยาวที่สุดและเก่าแก่เป็นอันดับสองในรัฐแมสซาชูเซตส์
- Torikai ohasi (Torikai big Bridge) 鳥飼大橋 - เหนือแม่น้ำ Yodo, โอซาก้า, ญี่ปุ่น
- สะพานแฮกเกอร์สตันเป็นสะพาน ที่ รถไฟลอนดอนโอเวอร์กราวด์วิ่งข้ามคลองรีเจนท์
- สะพานรถไฟวินด์เซอร์ออกแบบโดยบรูเนลและสร้างขึ้นในปี 1849
- สะพานบลูวอเตอร์ช่วงที่สอง (ในภาพด้านหน้า) สร้างเสร็จในปี 1997
- สะพานทะเลสาบแชมเพลนเป็นสะพานโค้งเชื่อมต่อแบบเครือข่าย
- สะพานคนเดินเลียดา GFRPเป็นสะพานโค้งทะลุแห่งแรกและยาวที่สุดที่สร้างจากพลาสติกเสริมใยแก้ว
- สะพานอ่าวอิมาอิริ ในจังหวัดซากะ ประเทศญี่ปุ่น
- สะพานเกตเวย์ในเมืองเทย์เลอร์ รัฐมิชิแกนออกแบบเพื่อเตรียมการสำหรับการแข่งขันซูเปอร์โบวล์ XLที่จัดขึ้นในเมืองดีทรอยต์ ที่อยู่ใกล้เคียง สร้างเสร็จในปี 2548
สรุปเนื้อหา
ข้อมูลสำคัญจากบทความ
ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ สะพานโค้งผูกยึด
สะพาน โค้งแบบมีคานยึด ( Tied-arch bridge ) หรือบางครั้งเรียกว่า สะพานสแต็บโบเกน (Stabbogen bridge) คือ สะพานโค้ง ที่แรงในแนวนอนที่พุ่งออกด้านนอกของส่วนโค้งนั้น...
คำอธิบาย
แรงผลักลงบนพื้นสะพานโค้งแบบผูกยึดจะถูกแปลงเป็นแรงดึงโดยเหล็กยึดแนวตั้งระหว่างพื้นสะพานกับส่วนโค้ง ทำให้ส่วนโค้งแบนราบลง และดันปลายส่วนโค้งออกไปทางฐานรองรับ เช่นเดียวกับสะพานโค้งอื่นๆ อย่างไรก็ตาม ในสะพานโค้งแบบผูกยึดหรือสะพานสายธนู...
ไหล่ผูกโค้ง
สะพานโค้งแบบมีคานยึดบางแห่งจะยึดเพียงส่วนหนึ่งของ ส่วนโค้งหลัก โดยตรง และต่อคานเสริมที่แข็งแรงขึ้นเพื่อยึดกับปลายด้านบนของ ส่วนโค้งเสริม (ครึ่งส่วน) ส่วนโค้งเสริม เหล่านี้มักจะรองรับพื้นสะพานจากด้านล่างและเชื่อมฐานด้านล่างเข้ากับฐานของส่วนโค้งหลัก...
โครงสร้างโค้งผูกยึดแบบแยกส่วนหลายช่วง
สะพานโค้งผูกยึดอาจประกอบด้วยส่วนโค้งผูกยึดที่เรียงต่อกันในบริเวณที่ช่วงสะพานเดียวไม่เพียงพอ ตัวอย่างเช่น สะพานโค้งโกดาวารี ในเมืองราชามุนดรี ประเทศอินเดีย มีเสาค้ำแยกกันสี่ต้นในแต่ละเสา และเป็นส่วนหนึ่งของทางรถไฟสายกลางตอนใต้ของอินเดีย...