ربما تكون قد مشيت عبر جسر شعاع دون أن تدرك ذلك إذا كنت طالب هندسة أو مهندسًا.
جسور الشعاع مهمة جدًا في حياتي اليومية.
بعض المباني الأكثر شيوعًا في العالم ، تحمل هذه الجسور الطرق والطرق السريعة فوق الأنهار والوديان وغيرها من العوائق الطبيعية.
لكن هل فكرت يومًا في كيفية عمل جسور الحزمة ولماذا تعتبر جزءًا مهمًا من الهندسة الحديثة؟ من المواد المستخدمة في بنائها إلى اعتبارات التصميم اللازمة لنجاحها ، هناك الكثير لنتعلمه عن جسور الحزمة.
لذا ، دعنا نستكشف العالم الرائع لجسور الحزمة والدور الحاسم الذي تلعبه في البنية التحتية للنقل.
مقدمة في Beam Bridges
تعريف رسمي:
هيكل ثابت يتكون من سلسلة من الكمرات الفولاذية أو الخرسانية الموضوعة بالتوازي مع حركة المرور وتدعم الطريق مباشرة على حوافها العلوية.
جسر العارضة هو نوع بسيط من الجسور تم استخدامه لمئات السنين لأنه رخيص وسهل البناء.
في هذا النوع من الجسور ، تحمل الأرصفة كل طرف من طرفي الحزمة الأفقية.
وزن الشعاع يذهب مباشرة إلى أسفل على الأرصفة.
يسمى هذا النوع من التصميم "مدعوم ببساطة" لأنه سهل البناء.
مكونات جسر الشعاع
هناك جزءان رئيسيان يشكلان جسر العارضة: البنية الفوقية والبنية التحتية.
يتحمل الهيكل العلوي وزن الحمولة أثناء مروره عبر الجسر ، ويتألف من لوح السطح ، أو العوارض ، أو الجمالون ، أو غيرها من الهياكل المماثلة.
لا يدعم السطح وزن الحمولة فحسب ، بل يساعد أيضًا في إرسال هذا الوزن إلى البنية التحتية للجسر.
من ناحية أخرى ، تحمل البنية التحتية البنية الفوقية وتنشر وزن البنية الفوقية فوق القواعد والأساس.
وهي مكونة من أرصفة ودعامات وجدران أجنحة تساعد في وصول الوزن إلى الأرض.
قوة ووزن الجسور ذات العوارض
تعتمد قوة جسر العارضة ووزنه على عدد من الأشياء ، مثل الطول والعرض والارتفاع والمسافة بين الأرصفة والمواد التي يتكون منها.
في معظم الأحيان ، لا تكون جسور الحزمة جيدة للمسافات الطويلة ما لم يكن هناك الكثير منها.
تعتمد قوة الجسر أيضًا على مقدار المساحة الموجودة بين الأرصفة.
إذا كانت المسافة بين الأرصفة كبيرة جدًا ، فقد تتراجع الحزمة ، مما قد يؤدي إلى فشل ذريع.
مقارنة مع أنواع أخرى من الجسور
تعد الجسور المقوسة والجسور المعلقة والجسور المثبتة بالكابلات وجسور الجمالون بعض أنواع الجسور الأخرى.
تتكون الجسور المقوسة من هياكل منحنية تنقل الأحمال إلى دعامات عند كل طرف من خلال الضغط.
الجسور المعلقة تمسك الطريق بكابلات تتدلى من الأبراج.
يتم تعليق الطريق على الجسر المثبت بكابلات متصلة مباشرة بالأبراج.
تستخدم جسور تروس قطعًا على شكل مثلث تسمى الجملونات لنشر وزن الجسر بالتساوي عبر الهيكل.
لكل نوع من أنواع الجسور إيجابياته وسلبياته التي تعتمد على أشياء مثل طول الامتداد ونوع التضاريس ومقدار تكلفة البناء وعدد المرات التي تحتاج إلى صيانتها.
اكتشف الموثوقية والقدرة على التنبؤ بجسور الحزمة
ما زال من الصعب فهمها؟ اسمحوا لي أن أغير وجهة النظر قليلاً:
هل سئمت من الإثارة وعدم اليقين من القيادة عبر الجسور القديمة المتهالكة التي تشعر أنها يمكن أن تنهار في أي لحظة؟ لذا ، لا تقلق ، جسر الشعاع هنا!
يمكنك القيادة عبر هيكل ثابت مصنوع من سلسلة من العوارض الفولاذية أو الخرسانية الموضوعة بالتوازي مع حركة المرور وتدعم الطريق مباشرة على حوافها العلوية.
هيكلها موثوق وقوي ، لذا يمكنك الاستمتاع برتابة القيادة عبرها.
من الذي يحتاج إلى تجربة تجعل قلبك يسارع ويمنحك اندفاعًا من الأدرينالين عندما يكون لديك الاستقرار والقدرة على التنبؤ بجسر الشعاع؟
حسنًا ، كانت هذه مجرد مزحة لتبدو وكأنها إعلان تلفزيوني.
الآن دعنا نعود إلى الشرح.
المواد المستخدمة في شعاع الجسور
يمكن استخدام مواد مختلفة لبناء جسور العوارض ، حسب احتياجات المشروع والميزانية.
كل اختيار من المواد له إيجابيات وسلبيات خاصة به يحتاج المهندسون إلى التفكير فيها بعناية.
خيارات المواد لجسور الشعاع
بعض المواد الأكثر شيوعًا لجسور العارضة هي:
- الخشب: الخشب مادة بناء رائعة للجسور البسيطة فوق الجداول أو الجداول الصغيرة.
كما أنها سهلة الاستخدام وذات قيمة جيدة مقابل المال.
لكن الخشب لا يدوم طويلاً ولا يصلح لفترات طويلة.
- الخرسانة: نظرًا لقوتها واستمراريتها لفترة طويلة ، غالبًا ما تستخدم الخرسانة لبناء الجسور ذات العوارض الخشبية.
يمكن استخدامه لجعل الجسر أقوى وجعله أكثر صلابة.
اعتمادًا على احتياجات المشروع ، يمكن أن تكون العناصر الملموسة مسبقة الصب أو مصبوبة في مكانها.
- الصلب: الصلب مادة متعددة الاستخدامات يمكن استخدامها لفترات قصيرة أو طويلة ، حسب احتياجات المشروع.
الصلب قوي ويدوم لفترة طويلة ، لكنه قد يكون مكلفًا.
- الألواح الحجرية: يمكن استخدام الألواح الحجرية لبناء جسور العوارض في الأماكن التي يوجد بها الكثير من الأحجار الطبيعية.
يمكن أن تبدو الجسور الحجرية جميلة وتستمر لفترة طويلة ، لكن بناءها ومواكبتها قد يكون مكلفًا.
عوامل يجب مراعاتها في تصميم جسر الشعاع
عند تصميم وبناء جسر شعاعي ، هناك بعض الأشياء التي يجب وضعها في الاعتبار للتأكد من أن الجسر قوي ، ويدوم لفترة طويلة ، ويسهل صيانته.
سعة التحميل والظروف البيئية
تعتمد قدرة الحمل الأولية للعوارض على طول الامتداد ومقدار الوزن الذي يمكن أن تحمله والطقس.
يتعين على المهندسين اكتشاف كل ما يمكن أن يثقل كاهل الجسر ، مثل السيارات والناس والثلج والمطر والرياح ووزن الجسر ودرابزينه وعلاماته.
تؤثر الأحمال على حجم الأرصفة والعوارض ، مما يغير كيفية تصميم المهندس للجسر.
أرصفة وعوارض الجسور للأشخاص الذين يمشون أو يركبون الدراجات أصغر بكثير من تلك المخصصة للسيارات أو القطارات.
منطقة المقطع العرضي للعضو
يعد حجم المقطع العرضي للحزمة جزءًا مهمًا من معرفة مدى قوته.
تختلف حسابات منطقة المقطع العرضي لكل شكل شعاع ، ولكن الحزم على شكل I هي الأفضل للانحناء في اتجاه واحد (لأعلى ولأسفل).
إذا كنت تريد التحرك في اتجاهين ، فمن الأفضل استخدام هيكل صندوقي أو مجوف.
في عملية التصميم ، يجب عليك معرفة الأحمال ، ومعرفة أعلى حمولة ، ومعرفة المعامل بناءً على حجم منطقة المقطع العرضي للعضو.
لذلك ، Zx = (القوة × الطول) (Fy × 4) ، حيث يتم قياس Zx بالبوصة تكعيب (in3).
الإجهاد
عندما يتم تحميل الخرسانة ، فإن الإجهاد الطولي والعرضي يحافظ على ضغوط الانضغاط في الخرسانة.
هذا يعطي الهيكل القوة والمتانة.
متطلبات المتانة والصيانة
تدوم الجسور ذات العوارض الضوئية لفترة أطول لأنها سهلة البناء.
لكن لديهم ضعف في أنهم لا ينقلون الوزن عندما يمشي الناس فوق سطح السفينة.
إذا تم وضع الجسر دائمًا في نفس المكان وحصل على نفس القدر من الوزن ، فإن آليات الدعم تبدأ في الالتواء مع تقدم الجسر في السن.
لذلك ، عند بناء الجسور ، يتعين على المهندسين التفكير في جميع الأحمال التي يمكن أن تؤثر عليهم.
الجسور ذات العوارض الهوائية رخيصة الثمن ، ولكن قد تكون أكثر تكلفة من أنواع الجسور الأخرى.
تعتمد تكاليف الصيانة على أشياء مثل الطقس ومقدار الوزن الذي يتم وضعه دائمًا على أجزاء معينة من الجسر.
مزايا شعاع الجسور
تعد جسور الحزمة نوعًا شائعًا من الجسور لأنها تحتوي على الكثير من النقاط الجيدة.
فعالة من حيث التكلفة وسهلة البناء
أولاً ، من السهل بناء الجسور ذات العوارض الخشبية ويمكن تجميعها معًا بسرعة ، مما يجعلها خيارًا فعالاً من حيث التكلفة.
هذا لأن الجسور ذات العوارض الخشبية سهلة البناء ولا تحتاج إلى العديد من المواد مثل الأنواع الأخرى من الجسور.
نظرًا لأن الجسور ذات العوارض الخشبية لها تصميم بسيط ، فيمكن صنعها من مجموعة واسعة من المواد ، مثل الخشب والخرسانة والصلب.
سهل الصيانة والإصلاح
ثانيًا ، من السهل إصلاح الطريق على جسر العارضة والحفاظ عليه في حالة جيدة.
هذا لأن الطريق مبني بشكل منفصل عن الحزم التي تثقله.
هذا يجعل من السهل إجراء الإصلاحات.
خيارات التصميم
هناك العديد من الطرق لبناء جسر شعاع ، مثل الحزم جنبًا إلى جنب ، أو الحزم على شكل I ، أو العوارض الصندوقية ، أو الجمالونات.
يمكن أن تكون أيضًا نصفية أو مدعمة.
يمكن استخدام جسور الشعاع في أي مكان تقريبًا بسبب هذه الخيارات.
إنها أكثر أنواع الجسور شيوعًا على طول الطرق السريعة لأنها يمكن أن تدعم وزنًا كافيًا بسرعة وتسمح لحركة المرور بالمرور تحتها.
عيوب شعاع الجسور
تحتوي جسور الشعاع على بعض النقاط الجيدة ، لكن لديها أيضًا بعض المشكلات التي يجب التفكير فيها.
فترة محدودة
الجسور ذات العوارض الشعاعية لها مدى محدود ، مما يعني أن القوارب الكبيرة أو السيارات لا يمكن أن تمر من تحتها.
لا يمكن للسفن الكبيرة أو القوارب الثقيلة أن تمر تحتها أيضًا.
لهذا السبب ، لا يمكنهم حمل أحمال ثقيلة جدًا أو مسافات طويلة جدًا.
غير مناسب لحركة المرور عالية السرعة
أيضًا ، جسور الحزمة ليست جيدة لحركة المرور عالية السرعة لأنها ليست مستقرة مثل الأنواع الأخرى من الجسور.
لا يعد نهج "مقاس واحد يناسب الجميع" مفيدًا للغاية لأنه قد تكون هناك حاجة لأنواع مختلفة من الامتدادات في أماكن مختلفة أو لأسباب مختلفة.
جسور المرور والشعاع
يمكن أن يعتمد مدى استقرار واستمرارية جسر العارضة كثيرًا على مقدار حركة المرور التي يحصل عليها.
من المهم معرفة كيف يؤثر وزن حركة المرور على جسور الحزمة وما الذي يمكن فعله لتقليل الضرر الذي يمكن أن يحدث.
تأثير الوزن المروري
يمكن أن تتسبب حركة المرور في تغيير شكل الجسر بمرور الوقت ، مما قد يؤدي إلى إتلاف الهيكل وجعله يدوم لفترة أطول.
قد تحدث الاهتزازات والتأثيرات الديناميكية الأخرى أيضًا على الجسر ، مما قد يؤدي إلى فشل التعب أو قلة فائدته.
يمكن أن تتفاقم هذه التأثيرات إذا كان الجسر في بيئة قاسية أو إذا تم استخدامه كثيرًا.
تخفيف الضرر المحتمل
يمكن القيام بعدة أشياء لتقليل الضرر الذي يمكن أن يحدث:
- تقوية هيكل الجسر: يمكن عمل الجسور لتحمل المزيد من الوزن عن طريق جعل الأعضاء الهيكلية أكبر أو إضافة تعزيزات أو استخدام مواد ذات قوة أعلى.
- تقليل حدود الوزن المروري: يمكن فرض حدود الوزن المروري لتقليل الوزن الأقصى المسموح للمركبات بحمله ، مما يقلل من الحمل على الجسر.
زيادة أعمال الصيانة والتفتيش.
يمكن أن تساعد عمليات الصيانة والتفتيش المنتظمة في العثور على المشكلات قبل أن تزداد سوءًا.
يمكن أن يشمل ذلك إصلاح الضرر ، والتحقق من صحة الهيكل ، واتخاذ تدابير للسيطرة على حركة المرور.
التقييم والتصميم
عند تصميم جسور الحزمة وتقييمها ، من المهم التفكير في مقدار حركة المرور على الجسر ونوع الضرر الذي يمكن أن يحدث.
خلال المراحل الأولى من بناء جسر عارضة وطوال فترة بنائه ، يجب التحقق من الاستقرار الهيكلي للبنى الفوقية للجسر.
يجب أن تحتوي الجسور على ما يكفي من تدابير الحماية من التكرار والسعة لتقليل احتمالية تعرضها للكسر تحت الأحمال الثقيلة.
يمكن وضع حمل التصميم الكامل على أكوام في الدعامات إذا كانت الفتحة كبيرة بما يكفي لمنع الأكوام من التعثر والسماح للخرسانة بملئها.
يتم استخدام بدل الحمل الديناميكي فقط للحمل المباشر للشاحنة ، وليس للتحميل المباشر للحارة.
شعاع الجسور والكوارث الطبيعية
يمكن تصميم جسور الشعاع لتحمل الكوارث الطبيعية مثل الزلازل والرياح العاتية.
ولكن لكي يحدث هذا ، يجب على المهندسين التفكير بعناية في عدد من الأشياء عند تصميم الجسر.
المواد وحلول التصميم
يعتبر الفولاذ طريقة رائعة لجعل المبنى أقوى بحيث يمكنه تحمل الرياح القوية أو الزلازل لأنه يمكن ثنيه بسهولة.
يمكن أيضًا جعل جسر العارضة أقوى وأكثر متانة بمساعدة الخرسانة المسلحة.
أيضًا ، يمكن بناء حلول هندسية مثل أنظمة العزل الزلزالية والمخمدات في الجسر لجعله أكثر مقاومة للزلازل والكوارث الطبيعية الأخرى.
مقاومة الرياح والزلازل
يبني المهندسون نماذج من الجسور ويضعونها في أنفاق الرياح للتأكد من قدرتها على تحمل الأمواج والرياح القوية.
تصنع الجسور المعلقة لتتحرك مع الريح وأثناء الكوارث الطبيعية مثل الزلزال.
أيضًا ، يجب اختيار المواد المستخدمة في بناء الجسر بعناية للتأكد من قدرتها على مواجهة القوى في العمل.
تصاميم الجسر الجديد
يمكن لتصميمات الجسور الجديدة ، مثل تلك التي تحتوي على أعمدة HSR (التعزيز عالي القوة) ، أن تصمد أمام الزلازل الكبيرة مع القليل من الأضرار وتحتاج فقط إلى إصلاحات طفيفة ، ربما دون الحاجة إلى إغلاق الجسر.
وضعت الرابطة الأمريكية لمسؤولي الطرق والنقل بالولاية (AASHTO) هذا التصميم الجديد على المحك ووجدت أنه يمكن أن يصمد أمام الكوارث الطبيعية.
تأثير بناء جسر الشعاع
عندما يتم بناء جسر شعاع والحفاظ عليه في حالة جيدة ، يمكن أن يكون له عدد من التأثيرات قصيرة المدى وطويلة المدى على البيئة والمجتمع المحيط به.
خلال مرحلة البناء ، تستهلك عملية تركيب الأشياء الكثير من الوقود وتسبب المزيد من التلوث.
كما أنه يبطئ حركة المرور ، مما قد يتسبب في اختناقات مرورية وتلوث ضوضاء في المنطقة.
يمكن أن يفسد التلوث الضوضائي عادات الحيوانات الطبيعية ويجعل منازلهم أصغر.
أيضًا ، يمكن أن يؤثر بناء الجسر على جودة أعمال الرصف ، مما قد يجعل حركة المرور أسوأ.
آثار الصيانة والإصلاح
تحتاج جسور الحزمة طويلة المدى إلى الإصلاح والصيانة في كثير من الأحيان ، مما قد يؤثر أيضًا على البيئة والمجتمع القريب.
يمكن أن تتسبب الإصلاحات والصيانة في حدوث ازدحام مروري وتلوث ضوضاء ، بالإضافة إلى تعطيل الأعمال التجارية المحلية من خلال التسبب في إغلاق الطرق أو الالتفافات التي تجعل من الصعب على العملاء الوصول إليها.
الآثار الاقتصادية
إن التأثير الاقتصادي لبناء الجسور وصيانتها على المجتمعات والشركات المحيطة كبير أيضًا.
بناء الجسر له تأثيرات مباشرة مثل خلق الوظائف ، والآثار غير المباشرة مثل جعل المزيد من الناس يرغبون في شراء السلع والخدمات.
لكن بناء جسر يمكن أن يضر أيضًا بالأعمال التجارية المحلية عن طريق إغلاق الطرق أو وضعها في طرق التفافية تجعل من الصعب على العملاء الوصول إليها.
التخفيف من التأثيرات البيئية
يمكن أن يكون لبناء الجسور ذات العوارض وصيانتها تأثير أقل على البيئة إذا تم بناؤها بشكل أسرع.
يمكن استخدام الجسور الجاهزة التي تم إنشاؤها لمشروع ما لتقليل استخدام الوقود والتلوث وتأخير حركة المرور ومشاكل الرصيف.
يجب أيضًا وضع خطط منع التلوث لمنع حدوث الأشياء السيئة للعاملين في الموقع والأشخاص القريبين والبيئة.
في النهاية ، يمكن أن يكون لبناء جسر شعاع وصيانته تأثيرات كبيرة على البيئة والمجتمع المحيط به ، مثل الاختناقات المرورية والتلوث الضوضائي ومشاكل الأعمال التجارية المحلية.
لتقليل هذه الآثار ، يجب استخدام طرق لبناء الجسور بشكل أسرع وطرق لوقف التلوث.
أساسيات تصميم الجسر
نصيحة: قم بتشغيل زر التسمية التوضيحية إذا كنت بحاجة إليه. اختر "ترجمة آلية" في زر الإعدادات ، إذا لم تكن معتادًا على اللغة المنطوقة. قد تحتاج إلى النقر فوق لغة الفيديو أولاً قبل أن تصبح لغتك المفضلة متاحة للترجمة.
يستخدم جسر الشعاع
الجسور فوق الطرق السريعة:
غالبًا ما تستخدم جسور الحزمة كجسور للطرق السريعة ، والتي تعد أحد أكثر استخداماتها شيوعًا.
تحمل هذه الجسور الطرق فوق الأنهار والوديان وغيرها من العوائق الطبيعية.
غالبًا ما يتم استخدامها في المدن والضواحي ذات المساحة المحدودة.
جسور للمشاة:
يمكن أيضًا استخدام جسور الشعاع كجسور للمشاة لمساعدة الناس على عبور الطرق أو الممرات المائية المزدحمة بطريقة آمنة.
يمكنك غالبًا العثور على هذه الجسور في الحدائق والمحميات الطبيعية وغيرها من الأماكن التي يذهب إليها الناس للاستمتاع بالهواء الطلق.
جسور للقطارات:
يمكن أيضًا استخدام جسور الشعاع لنقل القطارات ومركبات السكك الحديدية الأخرى عبر الممرات المائية أو غيرها من العوائق.
هذه الجسور مصممة لتحمل وزن القطارات وسرعتها ، وغالبًا ما تستخدم في المدن والضواحي حيث يتعين على خطوط السكك الحديدية عبور الطرق المزدحمة.
جسور الأعمال:
تُستخدم جسور الحزمة أيضًا في المصانع والموانئ لنقل الأحمال الثقيلة والمعدات فوق الممرات المائية أو غيرها من العوائق.
تم تصميم هذه الجسور لتحمل وزن الآلات والمركبات الثقيلة ، وغالبًا ما يتم تصنيعها لتحمل الطقس القاسي والعوامل البيئية الأخرى.
الجسور قصيرة المدى:
يمكن أيضًا استخدام جسور العوارض كجسور مؤقتة ، مما يجعلها حلاً سريعًا وسهلاً لحالات الطوارئ مثل الكوارث الطبيعية أو عند بناء طريق.
يمكن إنشاء هذه الجسور في وقت مبكر وتجميعها بسرعة في الموقع.
يمكن استخدامها حتى يمكن بناء هيكل أكثر ديمومة.
خاتمة
عندما ننتهي من التعرف على جسور الحزمة ، من المهم التفكير في كيفية تأثير هذه الهياكل على عالمنا على المدى الطويل.
الجسور ذات العوارض الضوئية مهمة للنقل ، ولكن لها أيضًا تأثير كبير على البيئة والمجتمعات من حولها.
للتأكد من أن هذه المباني آمنة وتستمر لفترة طويلة ، يجب تخطيطها وبناءها ومتابعتها بعناية.
بينما نتحرك نحو مستقبل أكثر استدامة ، من المهم أن نفهم كيف تؤثر بنيتنا التحتية على العالم من حولنا.
من خلال الاستمرار في تصميم وبناء جسور الحزمة بطرق جديدة وأفضل ، يمكننا إنشاء هياكل لا تلبي احتياجات النقل لدينا فحسب ، بل يكون لها أيضًا أقل تأثير سلبي على البيئة.
لذا ، دعونا نستمر في استكشاف حدود الهندسة ودفعها لجعل العالم مكانًا أفضل للجميع.
الروابط والمراجع
مشاركه فى…
