Hängebrücke

Eine Hängebrücke ist eine Metallkonstruktion, deren Deck mit vertikalen Aufhängestangen an einer Reihe von flexiblen Seilen oder Ketten befestigt ist, deren Enden mit den Widerlagern am Ufer verbunden sind. Im Gegensatz zu allen anderen Brücken üben Hängebrücken eine horizontale Zugkraft auf ihren Drehpunkt aus.

Die frühesten Formen der Hängebrücke erschienen in China im I st Jahrhundert nach Christus. J.-C.

James Finley gilt als der erste Konstrukteur und Erbauer moderner Hängebrücken, bestehend aus einer Aufhängung durch Hauptseile, die auf den Köpfen von Pylonen ruhen, an ihren Enden in Betten verankert sind und die Lasten eines starren Decks durch Aufhänger aufnehmen in einem 1808 eingereichten Patent beschrieben .

Die Struktur einer Hängebrücke ermöglicht erhebliche Spannweiten, weist aber andererseits eine Reihe von Nachteilen auf.

Nachteile

Verformungen aufgrund der Flexibilität der Struktur

Die technischen Vorkehrungen dieser zunächst leichten und recht beweglichen Bauwerke haben sich zu Deformationsstrukturen entwickelt, die denen von starren Brücken vergleichbar (wenn auch größer) sind. Am Anfang hatte das Deck keine Eigensteifigkeit und erfuhr alle Bewegungen des Seils (die sehr wichtig waren) bis hin zum Durchgang von Überlastungen und Wind. Anschließend wurden diese Bewegungen durch den Einsatz von direkt an den Pylonen befestigten Abspanndrähten reduziert, die das Deck an ihrer Befestigungsstelle immobilisierten. Schließlich wurde das Deck versteift (Verwendung eines Steifheitsträgers), der durch die Verteilung der Überlastung auf alle Abhänger die strukturelle Stabilität gewährleistete.

Andere Nachteile

Es erfordert das Vorhandensein von imposanten und schweren Verankerungsblöcken, die notwendig sind, um die ausgeübten beträchtlichen Kräfte zu halten, die es funktionell mit der Geologie des Bodens verbinden, die ihn tragen wird. Es gibt jedoch selbstverankerte Hängebrücken : Die horizontale Komponente der Zugkraft im Tragseil wird durch die Kompression des Decks aufgenommen, die Rückstellung der vertikalen Komponente bedeutet, dass das Deck mit einem Gegengewicht verbunden wird, um es auszubalancieren.
Die schlecht untersuchte aerodynamische Stabilität des Decks kann zum Einsturz führen: Die Tacoma Strait Bridge wurde am1 st Juli 1940 aber brach die zusammen 7. November 1940 unter der Wirkung eines Windes von nur 60 km/h.
Es dauert einige Zeit, die Kabel zu wechseln, da das neue Kabel angezogen, die Lasten vom Deck auf das neue Kabel durch Anbringen neuer Aufhänger übertragen und nach Abschluss der Übertragung das alte Kabel entfernt werden muss. Für die Brückenarbeiten dauert es etwa zwei Monate, dann muss der Verkehr eingestellt oder eingeschränkt werden.
Überwachung von Spannungskorrosionserscheinungen an Tragseilen, insbesondere an alten Brücken.

Geschichte

In den chinesischen, inkaischen und afrikanischen Zivilisationen war die Hängebrücke schon sehr früh ein traditionelles Mittel zur Überquerung, hauptsächlich in Bergregionen, in denen es schwierig war, Schluchten zu überqueren. So wird geschätzt , dass es unter den mehr als 200 Hängebrücken waren Inkas in dem XVI th Jahrhundert bis zur Ankunft der Spanier, die Eckpfeiler des umfangreichen Wegenetzes des indischen Reiches. Sie erreichten gewöhnlich eine Länge von 50 Metern, wahrscheinlich mehr, länger als jeder europäische Mauerbogen der Zeit. Nur das Erscheinungsbild der Brücke mit Metallkonstruktion erlaubt es, diese Überquerungsstrecke ohne Zwischenpfeiler zu überschreiten. Während die Inkas die einzige indianische Zivilisation waren, die solche Hängebrücken entwickelte, existierten sie in anderen Zivilisationen in Bergregionen der Welt, im Himalaya und im alten China. Es gab bereits in China Hängebrücken mit Stahlketten III. Jahrhundert v. Chr .. AD . Tibeter haben bereits im 6. Jahrhundert n. Chr. Kettenbrücken gebaut.

Allerdings sind diese alten Brücken wurden am häufigsten zusammengesetzt Lianen , und ein Holzdeck auf sie gelegt, so dass der Durchgang von einer bescheidenen Last mit einer Lichtbrückenstruktur diese Brücken eine Struktur zu geben Kettenbrücken , die auch als Brücken. Affen .

Bereits 1595 tauchen in den Machinae Novae (Venedig, 1595) von Fausto Veranzio Darstellungen einer Brücke auf, deren Deck an Ketten aufgehängt ist, deren Konstruktion eher einer Schrägseilbrücke ähnelt .

Die Geschichte hält jedoch fest, dass die moderne Hängebrücke in Amerika geboren wurde. Ein Richter, James Finley , hatte die Idee einer Hängebrücke mit Ketten aus Schmiedeeisen . Die Jacob's Creek Bridge wurde 1802 im Westen von Pennsylvania fertiggestellt . James Finley, vor dem Erfolg dieser Formel, die eine kostengünstige und einfach zu bauende Brücke ermöglicht, hinterlegte 1808 ein Patent. Eine erste Generation von Brücken erblickt ab 1810 das Licht der Welt . Die Reichweite liegt zwischen 15 und 50 Metern maximal. Die Verwendung von Brücken offenbart jedoch ein Schwingungsproblem : Die Brücke schwingt leicht mit und der auf die Ketten ausgeübte Druck lässt sie nachgeben. In Wirklichkeit ist das amerikanische Know-how im Engineering und in der Qualität von Schmiedeeisen viel zu gering. Die Entwicklung von Brücken ist in Größe und Belastung begrenzt. Viele Unfälle unterbrechen den aufkommenden Erfolg der Hängebrücke.

Die Technik wird dann den Atlantik überqueren, um unter den Briten , die einen großen Vorsprung in der Metallurgie haben , neue Anhänger zu finden . 1816 stellte sich der Royal Navy-Offizier Samuel Brown (1776-1852) vor, die Schiffskabel durch Eisenketten zu ersetzen. Die von ihm gegründete Firma Brown Lenox & Co Ltd wird bis 1916 alle Kanäle der Royal Navy versorgen und führt die Saiten für die SS Great Eastern of Isambard Kingdom Brunel , die vom Fotografen Robert Howlett verewigt wurde . Aus dieser Anwendung von Eisendatteln in England gingen zahlreiche Untersuchungen und Versuche über die Festigkeit und Zugkraft des Eisens und seine verschiedenen Eigenschaften hervor. Die Ketten werden erheblich verbessert. Dadurch werden Hängebrücken sehr ambitioniert. Die ersten britischen Brücken wurden um 1815 gebaut und die Dimensionen wuchsen weiter. Brown patentierte 1816 die Herstellung von Ketten und patentierte 1817 schmiedeeiserne Glieder für eine Hängebrücke. Er baute verschiedene Brücken ( Union Bridge (Tweed) (in) , 1820), die auf die Zustimmung von John Rennie und Thomas Telford stießen . Im Jahr 1826 baute der berühmte Ingenieur Thomas Telford die Menai Suspension Bridge (Menai Bridge) mit einer Spannweite von 125 Metern, die die Durchfahrt von Segelschiffen ermöglicht. Sie war damals die größte Brücke der Welt, die meisten Brücken der damaligen Zeit hatten eine Spannweite von 70 bis 100 Metern. Die Hängebrücke ist die einzige Möglichkeit, solche Längen zu erreichen und wird zum Denkmal des Fortschritts inmitten der europäischen industriellen Revolution .

Gerade der europäische Boom letzterer exportiert die Hängebrücke auf den Kontinent. In Frankreich ist die Technologie durch britische Exploits bekannt, über die in den Zeitungen berichtet wird. Eine Mission zum Studium von Ponts et Chaussées wurde 1821 durchgeführt , war jedoch erfolglos. Das Gebiet enthält einen der damals am schwierigsten zu überquerenden Flüsse: die Rhône . Es gibt nur sehr wenige Brücken: 3, darunter eine kaputte (die Avignon-Brücke ) zwischen Lyon und der Mündung. Tatsächlich ist der Fluss breit, sehr mächtig und erfährt keinen nennenswerten Abfall seiner Strömung, da er einer Schneeschmelze unterliegt. Ohne „Trockenzeit“ ist es daher unmöglich, Pfähle nach der bewährten Methode zu bauen. Die Firma Jules Seguin ( Annonay , Ardèche ) unter der Leitung von Jules und Marc Seguin schlug daher 1822 ein innovatives Projekt vor : die Tournon-Hängebrücke . Das Unternehmen begriff schnell, dass eine klassische Hängebrücke in Frankreich wegen der schlechten Qualität der Ketten nicht möglich war. Wir versuchen dann, sie durch Bündel von Eisendrähten zu ersetzen . Es ist die Geburtsstunde des Kabels. Nach mehreren Tests und einer Ablehnung durch die Ponts et Chaussées wurde das Projekt schließlich angenommen.

Inzwischen war auf Initiative von Benjamin Delessert in Passy bei Paris eine Hängebrücke gebaut worden, die erste in Frankreich um 1824 gebaut wurde . Es handelte sich jedoch nur um eine Fußgängerbrücke mit einer Breite von 1,20 Metern und einer Länge von 52 Metern.

Um die Innovation der Kabel , die die Verwendung von zugegebenen wird Hydraulik Beton für Fundamente, Stahlbeton (25 Jahre vor den ersten Patenten) für die Aufbauten und Verstärkungsstrukturen versteifen das Holzdeck . Die Hängebrücke hat ihre moderne Form angenommen.

In 1823 der Saint-Antoine steg Im Jahr Genf , dann in 1832 in Freiburg die große Hängebrücke, dessen Drahtseile bei 87 Kilos Bruch gezogen und bei 27 kg verwendet (parallele Drähte) ermöglicht 273 Meter Umfang zu erreichen. So werden viele Lichtbrücken gebaut: Bercy und Constantine in Paris (101 Meter), Gray , Châteaulin , La Roche-Bernard … aber diese Bauwerke waren sehr mobil und die Verkehrsbelastung musste begrenzt werden. Sie erlitten in Frankreich eine Sonnenfinsternis, bis die Schaffung des Starrbalkens es ermöglichte, Arbeiten mit einer vergleichbaren Widerstandsfähigkeit wie bei Rahmenbrücken durchzuführen.

1832 stellte Henri Navier die ersten Regeln zur Berechnung von Hängebrücken auf.

Gemäß einer ersten Zählung, über 400 Brücken wurden während der gebaut XIX - ten Jahrhundert , das fast alle zwischen 1825 und 1850 . Diese Errungenschaften sind oft noch vorhanden.

In Toulouse stürzte jedoch die Hängebrücke Saint-Pierre während des Hochwassers der 1870er Jahre ein, nachdem eine der gusseisernen Säulen nachgegeben hatte.

Typologie von Hängebrücken

Nach der Form

Hängebrücken gibt es in drei Formen, je nachdem, ob das Randfeld aufgehängt ist oder nicht:

Einzel suspendierten Spanne Brücken mit direkter Verankerung Kabeln am Ufer (Ufer Spanne, wenn es vorhanden ist , durch den Rahmen Decks gekreuzt), reduzierte Ufer Spannweiten geben;

Brücken mit drei abgehängten Feldern (Mittel- und Uferfelder), die normale Form der Hängebrücke, die ein weitgespanntes Bauwerk sein muss, also eine große Uferspannweite hat und auch abgehängt werden muss.

Schalungen mit der einen oder anderen Randanordnung, aber mit mehreren Spannweiten entsprechend sehr langen Brücken oder solchen, die leichte Zwischenstützen ermöglichen,

Nach Steifigkeit

Wir unterscheiden:

Flexible Hängebrücken, getragen von perfekt flexiblen Seilen oder Ketten;
Starre Hängebrücken, bei denen das flexible Kabel durch zwei starre Gelenkträger mit jeweils einem Widerlager ersetzt wird und die ebenfalls durch ein in der Mitte des Feldes platziertes Gelenk miteinander verbunden sind.

Bestandteile einer Hängebrücke

Die Teile, aus denen eine Hängebrücke besteht, sind:

Das Vorfeld, das die Fahrbahn trägt;
Die Aufhänger , vertikale Stangen, die das Deck mit den Tragseilen verbinden;
Die Halteseile oder Kabelhalter , die die von den Leitungen übertragenen Lasten aufnehmen;
Balancekabel, die bei einer flexiblen Mehrfeldbrücke für die Balance sorgen;
Ankerseile (nur in bestimmten Fällen), die die Halteseile mit dem Ankerblock verbinden;
Die Masten, auf denen die Kabel ruhen;
Die Sättel oder Sättel, spezielle Teile, die oben auf den Pylonen angebracht sind und die dazu dienen, die Kabel an diesen Stellen zu befestigen oder zu stützen;
Ankerbetten.

Indikatoren, die eine Hängebrücke charakterisieren

Zwei Indikatoren kennzeichnen eine Hängebrücke:

ihre Spannweite , die bei einer einfeldrigen Hängebrücke gleich ihrer Länge L ist, ohne Randspannweite.
sein Pfeil (f), der der Abstand zwischen der Mitte des Seils, das die Spitzen der beiden Masten verbindet, und der Mitte des Halteseils (oder Tragseils) ist.

Für Brücken mit kleiner und mittlerer Spannweite haben wir im Allgemeinen die folgende Beziehung zwischen diesen beiden Indikatoren:

f = {\ frac {L} {9}}

Die größten Hängebrücken

Hängebrücken werden im Allgemeinen nach ihrer Hauptspannweite klassifiziert, nämlich der Länge der Hauptspannweite (größter Abstand zwischen den Pylonen).

Die zehn größten Spannweiten von Hängebrücken

Verknüpfung	Nachname	Reichweite pale (m)	Länge (m)	Fertig in	Ort	Land
1	Brücke über die Akashi-Straße	1991	+03 911, ( )	1998	Kobe / Awaji-Insel ( Hyōgo ) 34 ° 37 ′ 00 ″ N, 135 ° 01 ′ 18 ″ E	Japan
2	Xihoumen-Brücke	1650	+05 452,	2009	Insel Jintang / Insel Cezi ( Zhejiang ) 30 ° 03 ′ 42 ″ N, 121 ° 54 ′ 23 ″ E	China
3	Östliche Großer-Belt-Brücke	1624	+06.790,	1998	Korsør / Sprogø ( Sjælland ) 55 ° 20 ′ 31 ″ N, 11 ° 02 ′ 08 ″ E	Dänemark
4	Yi Sonne-Sünde Brücke	1545	+02.260,	2012	Gwangyang ( Jeollanam ) 34 ° 54 ′ 21,4 N, 127 ° 42 ′ 18,1 ″ E	Südkorea
5	Runyang-Brücke	1490	+07.210,	2005	Yangzhou / Zhenjiang ( Jiangsu ) 32 ° 12 ′ 28 ″ N, 119 ° 21 ′ 47 ″ E	China
6	Vierte Nanjing-Brücke	1418	+05.437,	2012	Nanjing ( Jiangsu ) 32 ° 10 ′ 39,9 ″ N, 118 ° 56 ′ 24,5 ″ E	China
7	Humber-Brücke	1410	+02.220,	1981	Hessle / Barton-sur-Humber ( Yorkshire und Humber ) 53 ° 42 ′ 30 ″ N, 0° 27 ′ 01 ″ W	Vereinigtes Königreich
8	Jiangyin-Brücke	1385	+03.071,	1999	Jiangyin / Jingjiang ( Jiangsu ) 31 ° 56 ′ 44 ″ N, 120 ° 16 ′ 10 ″ E	China
9	Tsing-Ma-Brücke	1377	+03.523,	1997	Insel Tsing Yi / Insel Ma Wan 22 ° 21 ′ 05 ″ N, 114 ° 04 ′ 27 ″ E	Hongkong
10	Verrazano-Narrows-Brücke	1298	+04.175,	1964	New York ( Bundesstaat New York ) 40 ° 36 ′ 22 ″ N, 74 ° 02 ′ 45 ″ W	Vereinigte Staaten

Hinweise und Referenzen

Anmerkungen

Der angegebene Wert berücksichtigt nur den abgehängten Teil, Mittelfeld (s) und Randfeld (s), Zufahrtsviadukte werden nicht mitgezählt.

Verweise

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Siehe auch

Literaturverzeichnis

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