Наклонная арка

редактировать
Каменный мост с перекосом арки, сфотографированный вскоре после его завершения в 1898 году, демонстрирующий спиралевидный характер его каменной кладки

A наклонной арки (также известный как наклонная арка ) - это метод строительства, который позволяет арочному мосту перекрывать препятствие под некоторым углом, отличным от прямого угла. Это приводит к тому, что грани арки не перпендикулярны ее опорам , а ее вид сверху представляет собой параллелограмм, а не прямоугольник то есть вид сверху обычной или «квадратной» арки.

В случае наклонной арки из каменной кладки, конструкция требует точной резки камня, поскольку разрезы не образуют прямых углов, но как только принципы были полностью поняты в начале 19 века, стало значительно проще и дешевле построить косую арку из кирпича.

Проблема строительства мостов из каменной кладки с перекосом арок была решена рядом ранних инженеры-строители и математики, в том числе Джованни Барбара (1726), Уильям Чепмен (1787), Бенджамин Аутрам (1798), Питер Николсон (1828), Джордж Стивенсон (1830), Эдвард Санг (1835), Чарльз Фокс (1836), Джордж У. Бак (1839 г.) и Уильям Фроуд (ок. 1844 г.).

Содержание

  • 1 История
    • 1.1 Бенджамин Аутрам и Акведук на Store Street
    • 1.2 Ложная перекосная арка
    • 1.3 Более строгий подход
    • 1.4 Винтовая перекосная арка
      • 1.4.1 Питер Геликоидальный метод Николсона в камне
      • 1.4.2 Английский метод Чарльза Фокса в кирпиче
      • 1.4.3 Джордж У. Бак и Уильям Х. Барлоу
    • 1.5 Альтернативы геликоидальному методу
      • 1.5.1 Логарифмический метод Эдварда Санга Метод
      • 1.5.2 Французский метод Corne de vache
      • 1.5.3 Ребристая косая арка
  • 2 Конструкция
  • 3 Примеры мостов с перекосом дуги
    • 3,1 Ирландия
    • 3,2 Мальта
    • 3.3 Испания
    • 3.4 Соединенное Королевство
    • 3.5 Соединенные Штаты
  • 4 См. Также
  • 5 Примечания
  • 6 Ссылки
  • 7 Внешние ссылки

История

Benjamin Outram and Store Акведук на улице

Акведук на Store Street со стороны Store Street Swin Bridge через River Gaunless Современная гравюра Denbigh Hall Bridge

Косые мосты не являются недавнее изобретение, созданное в исключительных случаях с римских времен, но до появления железной дороги они были мало понятны и редко использовались. Ранним примером косой арки является Арко Барбара в укреплении Floriana Lines на Мальте, которая была спроектирована мальтийским архитектором и военным инженером Джованни Барбара в 1726 году. Другим заметным исключением является акведук, спроектированный британским инженером Бенджамином Аутрамом, построенный из каменной кладки и завершенный в 1798 году, по которому до сих пор проходит канал Эштон под углом 45 ° над Store Street в Манчестере. Считается, что проект Outram основан на работе, проделанной на канале Килдэр в Ирландии в 1787 году, в которой Уильям Чепмен представил сегментарную наклонную арку в конструкции моста Финли в Naas, использующий дугообразный ствол на основе кругового сегмента, который меньше полукруга и который был повторен Томасом Стори в 1830 году в мосту перевозка Стоктон-энд-Дарлингтонской железной дороги через Ривер Гаунлесс около Кокфилд, графство Дарем с углом перекоса 63 ° и пролетом перекоса 42 фута ( 13 м), в результате чего пролет в свету составляет 18 футов (5,5 м), а высота подъема - 7 футов (2,1 м). Общий метод, который они все использовали, заключался в том, чтобы облицевать деревянную центрирующую (также известную как ложная конструкция ) досками, известными как «шпонки», уложенными параллельно опорам, тщательно выровненными и выровненными. точно аппроксимируйте требуемую кривую внутренней дуги дуги. Положение рядов в непосредственной близости от короны сначала было размечено под прямым углом к ​​граням с помощью длинных деревянных прямолинейных кромок, затем оставшиеся ряды были размечены параллельно. Затем каменщики уложили камни, вырезая им нужную форму.

Современные конструкции инженеров-конкурентов были менее успешными, и какое-то время косые мосты считались слабыми по сравнению с обычными или «квадратными» арочными мостами и поэтому по возможности избегали, альтернативой было строительство дороги или канала с двойным изгибом, чтобы позволить ему пересекать препятствие под прямым углом, или построить обычный арочный мост с дополнительная ширина или пролет, необходимые для преодоления препятствия «на квадрате». Примером последнего типа конструкции является мост Денби-Холл, построенный в 1837 году для перевозки Лондонско-Бирмингемской железной дороги через Уотлинг-стрит под острым углом всего лишь 25 °. В настоящее время мост внесен в список II категории, мост используется до сих пор, по нему проходит оживленная Главная линия западного побережья. Он был построен в виде длинной галереи, около 200 футов (61 м) в длину и 34 футов (10 м) в ширину, состоящей из железных балок, опирающихся на стены, построенные параллельно дороге; Благодаря тому, что фермы и, следовательно, грани моста были перпендикулярны проезжей части, а железнодорожная линия была проложена под наклоном через вершину, была устранена необходимость в строительстве моста длиной 80 футов (24 м) с сильным перекосом.

Выдающийся инженер каналов Джеймс Бриндли так и не смог найти решение проблемы построения сильной косой арки, и, как следствие, все его путепроводы были построены под прямым углом к ​​водному пути, с двойным поворачивает проезжую часть там, где это необходимо, и по сей день многие из них доставляют неудобства своим пользователям. Однако именно появление железной дороги с ее необходимостью преодолевать существующие препятствия, такие как реки, дороги, каналы и другие железные дороги, по максимально прямой линии, возродило интерес гражданских инженеров к мосту с перекосом арки. 430>Ложная перекосная арка Мост на улице Колорадо, пример ложной перекосной арки

Прочность обычной арки (также известной как "квадратная" или "правая" арка) обусловлена ​​тем фактом, что масса конструкции и ее надвигающейся нагрузки вызывают силовые линии, которые несут камни в землю и опоры, не создавая тенденции к скольжению камней относительно друг друга. Это связано с тем, что ряды камня уложены параллельно устоям, что в правильной арке заставляет их также лежать перпендикулярно ее граням. Только для мостов с небольшим наклоном, где угол перекоса меньше примерно 15 °, можно использовать тот же метод строительства, укладывая камни рядами параллельно опорам. Результат известен как «ложная» перекосная арка, и анализ сил внутри нее показывает, что в каждом углу, где грань образует острый угол с упором, возникают результирующие силы, которые не перпендикулярны плоскостям каменных рядов, тенденция которых состоит в том, чтобы вытолкнуть камни из забоя, единственное сопротивление этому - трение и адгезия раствора между камнями. Примером такой дуги с ложным перекосом является Мост на Колорадо-стрит в Сент-Поле, Миннесота. Перед началом работ над акведуком на Store Street компания Outram построила несколько ложных перекосов, одна из которых имела угол наклона до 19 °, как жилые мосты через узкий канал Хаддерсфилда. Тот факт, что эти изначально слабые конструкции все еще существуют сегодня, объясняется их легкой нагрузкой.

Более строгий подход

При рассмотрении баланса сил внутри регулярной арки, в которой все слои кладки, образующие вверх по стволу параллельны его упорам и перпендикулярны его граням, его удобно рассматривать как двумерный объект, взяв вертикальное сечение через корпус дуги и параллельно его граням, тем самым игнорируя любые изменения в заряжает по длине ствола. В наклонной или наклонной дуге ось ствола намеренно не перпендикулярна граням, отклонение от перпендикулярности известно как угол перекоса или «наклон» дуги. По этой причине перекосную арку следует рассматривать как трехмерный объект, и, учитывая направление силовых линий внутри ствола, можно определить оптимальную ориентацию рядов каменной кладки, из которых состоит ствол.

Геликоидальная косая арка

Характерной чертой регулярной арки является то, что ряды камней проходят параллельно опорам и перпендикулярно граням. В наклонной арке эти два условия не могут быть выполнены одновременно, потому что грани и опоры намеренно не перпендикулярны. Поскольку для многих приложений требуются углы перекоса более 15 °, математики и инженеры, такие как Чепмен, отказались от идеи укладывать ряды камней параллельно опорам и рассмотрели альтернативу укладке рядов перпендикулярно сторонам арки и принимая тот факт, что они больше не будут идти параллельно абатментам. Хотя акведук Outram's Store Street был построен с учетом этого принципа, это было сделано эмпирически, когда каменщики вырезали каждый камень voussoir так, как требовалось, и только в 1828 г. подробности техники были опубликованы в форме, которая была полезна другим инженерам и каменщикам.

Спиральный метод Питера Николсона в камне

Питер Николсон (1765–1844) Виадук Килдер, построенный по образцу Николсона. Строящаяся спиралевидная косая арка, показывающая размещение вуссуаров на уступах центровки Табличка из Руководства Николсона по железнодорожной кладке, показывающая развитие (слева) и вид сверху внутренняя поверхность спиральной скошенной арки

В своей книге «Популярный и практический трактат о каменной кладке и камнерезе» (1828) шотландский архитектор, математик, краснодеревщик и инженер Питер Николсон впервые изложил четкие и понятные термины - работоспособный метод определения формы и положение камней, необходимое для строительства прочной косой арки, что позволило подготовить их до фактического процесса строительства.

Николсон подошел к проблеме, построив развернутую внутреннюю поверхность арки по плану и фасадам, эффективно разворачивая и выравнивая поверхность, затем вычерчивая ряды, перпендикулярные граням, добавляя стыки коллекторов перпендикулярно курсам, и, наконец, свертывая диаграмму развития путем проецирования детали интрадо обратно на чертежи плана и фасада, метод, который также использовали другие, которые позже предложили альтернативные решения проблемы. Этот метод привел к тому, что ряды каменных вусуаров, составляющих ствол скошенной арки, следовали параллельным спиральным путям между упорами, придавая виду вдоль ствола привлекательный нарезанный вид. Хотя эти курсы встречаются с поверхностями арки под прямым углом в вершине арки, чем ближе они к пружинной линии, тем больше их отклонение от перпендикулярности. Таким образом, метод Николсона не является идеальным решением, но он является работоспособным и имеет одно большое преимущество перед более пуристскими альтернативами, а именно: поскольку спиральные ходы проходят параллельно друг другу, все камни вуссуара могут быть вырезаны по одному и тому же образцу, за исключением кольцевых камней или quins, где ствол встречается с гранями арки, каждая из которых уникальна, но имеет идентичную копию на другой стороне.

Николсон никогда не притворялся изобрел косую арку, но в своей более поздней работе The Guide to Railway Masonry, содержащей полный трактат о наклонной арке (1839 г.), он действительно утверждает, что изобрел метод изготовления шаблонов, которые позволили точную огранку камней voussoir использовался во всех косых мостах, построенных между 1828 и 1836 годами, со ссылкой на отзывы строителей крупных сооружений, таких как Виадук Крофт в Крофт-он-Тис рядом с Дарлингтоном. Однако к 1836 году молодой инженер по имени Чарльз Фокс усовершенствовал геликоидальный метод Николсона, и другие авторы предлагали альтернативные подходы к проблеме.

Английский метод Чарльза Фокса в кирпиче

Чарльз Фокс (1810–1874) A кирпичная сегментная арка косого моста с шестью кольцами и кирпичными кольцами Табличка из статьи Фокса, показывающая наклонные участки в виде частей винта с квадратной резьбой

Выполняя свои вычисления, Николсон считал, что арочная бочка сделана из одного кольца камней и пренебрежимо малой толщины, и поэтому он разработал только внутреннюю поверхность. Идея была расширена в публикации Чарльза Фокса 1836 года «О конструкции косых дуг», в которой он рассматривал внутренние поверхности ствола и экстрадоны как отдельные поверхности, нанесенные на концентрические цилиндры путем рисования отдельная разработка для каждого. У этого подхода было два преимущества. Во-первых, он смог разработать теоретическую третью, промежуточную поверхность на полпути между интрадо и экстрадосом, которая позволила ему выровнять центр каждого вуссуара, а не его внутреннюю поверхность, вдоль желаемой линии, тем самым лучше приближая идеальное размещение, чем Николсону удалось добиться. Во-вторых, это позволило ему разработать произвольное количество концентрических промежуточных поверхностей, чтобы спланировать курсы в многокольцевых бочках с перекосом арок, что позволило впервые построить их из кирпича и, следовательно, намного более экономично, чем это было возможно раньше.

Чтобы объяснить, как он визуализировал ряды вуссуаров в каменной косой арке, Фокс писал: «Принцип, который я принял, состоит в том, чтобы обработать камни в форме спирального четырехугольного твердого тела, обернутого вокруг цилиндр, или, проще говоря, принцип винта с квадратной резьбой: отсюда становится совершенно очевидным, что поперечные сечения всех этих спиральных камней одинаковы по всей арке. Очевидно, что ложа камни должны быть превращены в истинные спиральные [геликоидальные] плоскости ». Таким образом, каменная арка с перекосом, построенная по плану Фокса, имела бы свои сосуды, вырезанные с небольшим изгибом, чтобы повторить форму винта с квадратной резьбой.

. Заявив о превосходном методе, Фокс открыто признал вклад Николсона, но в В 1837 году он почувствовал необходимость ответить на опубликованное письмо, написанное в поддержку Николсона другим инженером Генри Велчем, геодезистом по мосту графства Нортумберленд. К сожалению, эти трое оказались вовлеченными в бумажную войну, которая после ряда предыдущих споров, в которых ставилась под сомнение оригинальность его произведений, оставила 71-летнему Николсону чувство горечи и недооценки. В следующем году Фокс, которому было всего 28 лет и который работал у Роберта Стивенсона в качестве инженера на Лондонско-Бирмингемской железной дороге, представил свой доклад, в котором изложены эти принципы, в Королевский институт и отсюда родился английский или геликоидальный метод построения кирпичных косых арок. Используя этот метод, многие тысячи косых мостов были построены либо полностью из кирпича, либо из кирпича с каменными стенами железнодорожными компаниями в Соединенном Королевстве, значительное количество которых сохранилось и используется до сих пор.

Джордж У. Бак и Уильям. Х. Барлоу

Боксмурский косой мост в 2011 году, вид в юго-западном направлении от Лондонской дороги. Деталь Боксмурского косого моста, показывающий скошенные заостренные участки и ступенчатые выпадения.

В 1839 году, Джордж Уотсон Бак, который также работал на Лондонской и Бирмингемской железных дорогах под руководством Стивенсона, прежде чем переехать на Манчестерско-Бирмингемскую железную дорогу, опубликовал работу под названием «Практическое и теоретическое эссе о наклонных мостах», в которой он также признал вклад Николсона, но обнаружил в нем не хватало деталей, он применил к этой проблеме свой оригинальный тригонометрический подход и значительный практический опыт. Эта книга была признана окончательной работой по теме геликоидальной косой дуги и оставалась стандартным учебником для инженеров железнодорожного транспорта до конца XIX века. Тригонометрический подход Бака позволил рассчитать каждый размер скошенной дуги, не прибегая к измерениям с масштабных чертежей, и позволил ему рассчитать теоретический минимальный угол наклона, на который можно было бы спроектировать и безопасно построить практический полукруглый геликоидальный косой мост. «Предел бак-предела», как он известен, имеет значение 25 ° 40 ′ или, если говорить о максимальном угле перекоса, значение 64 ° 20 ′.

Бак обратил особое внимание к проектированию мостов с очень большим углом наклона, решив две выявленные им потенциальные проблемы. Во-первых, он отметил, что остроугольные выступы в тупых углах вида сверху были очень подвержены повреждениям во время строительства, оседанию или случайным ударам при последующем использовании, поэтому он разработал метод снятия фаски края, удаления один острый угол и заменяя его двумя тупыми углами, и, по его собственным словам, «количество, таким образом отрезанное от острого угла, постепенно уменьшается до противоположного, или тупого угла, где разрез исчезает; благодаря этому приспособлению не меньше угла чем под прямым углом на внешней стороне работы […] получается элегантный и приятный для глаз эффект ». Во-вторых, он рекомендовал, чтобы выступы ствола арки с большим углом наклона были сформированы в виде рустованных ступеней, чтобы обеспечить горизонтальное основание для стенок перемычки, чтобы преодолеть их тенденцию соскользнуть с дуги ствола. Мост, через который проходит Лондонско-Бирмингемская железная дорога через Лондон-роуд в Боксмур в Хартфордшире, рядом с тем, что сейчас является станцией Хемел-Хемпстед на главной линии Западного побережья, является примером сегментарного арка с экстремальным углом наклона, разработанная Баком и объединяющая обе эти особенности. Построенный из кирпича, с кирпичной бочкой, каменными выступами и углом наклона 58 °, он был завершен в 1837 году. Незадолго до открытия железной дороги мост был нанесен чернилами и стиркой от 12 июня. 1837, одна из серии работ художника Джона Кука Борна, иллюстрирующих построение линии.

Эссе Бака, содержащее критику работы Николсона, было опубликовано в июле 1839 года. за несколько месяцев до «Путеводителя по железнодорожному масонству» Николсона, в результате чего продолжающаяся бумажная война в «Журнале инженера-строителя и архитектора» продолжалась яростно, поскольку Николсон обвинил Бака в краже его идей, а Бак подал встречный иск. В 1840 году помощник Бака, молодой инженер Уильям Генри Барлоу, вступил в бой, сначала загадочно подписав себя W.H.B., но в конечном итоге публично заявив о своей решительной поддержке Бака. Николсон, которому к тому времени было 75 лет и его здоровье ухудшалось, испытывал финансовые трудности после банкротства одного из его издателей в 1827 году, и он отчаянно нуждался в доходе, который он надеялся получить от продажи своего Путеводителя.. В то время как и Фокс, и Бак были счастливы признать работу Николсона и вели в основном интеллектуальную битву, атаки Барлоу стали менее джентльменскими и более личными, что вызвало у Николсона, который позже получил анонимную общественную поддержку от таинственного MQ, значительные страдания..

Альтернативы геликоидальному методу

Геликоидальный метод укладки рядов из камня или кирпича, отстаиваемый Николсоном, Фоксом и Баком, является лишь приближением к идеалу. Поскольку ряды имеют квадратную форму только по отношению к граням арки на короне и тем больше отклоняются от перпендикулярности, чем ближе они к линии пружины, тем самым чрезмерно исправляя недостатки ложной перекосной дуги и ослабляя тупой угол, математические пуристы рекомендуют что геликоидальная конструкция должна быть ограничена сегментарными дугами и не должна использоваться в полностью центрированных (полукруглых) конструкциях. Несмотря на это было много полностью центрированных перекосных мостов, построенных по спирали, и многие из них все еще стоят, Виадук Килдер и Виадук Нейдпат являются лишь двумя примерами.

Логарифмический метод Эдварда Санга

Эдвард Санг (1805–1890) Мост № 74A, по которому проходит железная дорога Болтона и Престона через канал Лидс и Ливерпуль. Развитие внутренней арки, построенной по логарифмический шаблон Подробный вид внутренних поверхностей моста 74A

Поиск технически чистого ортогонального метода построения косой дуги привел к предложению логарифмического метода Эдвардом Сангом, математик, живущий в Эдинбурге, в своем трехчастном выступлении перед Обществом поощрения полезных искусств с 18 ноября 1835 г. по 27 января 1836 г., за это время он был избран вице-президентом Общество, хотя его работа не была опубликована до 1840 года. Логарифмический метод основан на принципе укладки вуссуаров «уравновешенными» курсами, в которых они следуют линиям, которые действительно перпендикулярны сторонам арки на всех отметках, в то время как коллектор соединяется между камнями внутри каждого конечно, действительно параллельны поверхности дуги.

В то время как спираль создается путем проецирования прямой линии на поверхность цилиндра, метод Санга требует, чтобы ряд логарифмических кривых проецировался на цилиндрическая поверхность, отсюда и ее название. С точки зрения прочности и устойчивости косой мост, построенный по логарифмической схеме, имеет преимущества по сравнению с мостом, построенным по спиральной схеме, особенно в случае полностью центрированных конструкций. Однако ряды не параллельны, они тоньше по направлению к наиболее острому углу дуги (расположенной там, где поверхность арки образует тупой угол с опорой на виде сверху, в S и Q в развертке слева и в левая сторона фотографии интрадо справа) и толще по направлению к наиболее тупо наклоненной корешке (в точках O и G на проявке и сразу с правой стороны фотографии), требуя специально ограненных камней, два из которых в данном случае это одно и то же, что исключает использование серийного кирпича. Тем не менее, два курса, начинающиеся на противоположных концах ствола на одинаковой высоте над линией пружины, абсолютно одинаковы, что вдвое сокращает количество требуемых шаблонов.

В 1838 году Александр Джеймс Ади, сын известного производителя оптических инструментов с таким же именем, будучи инженером-резидентом на Болтон-энд-Престонской железной дороге, был первым, кто применил теорию на практике, построив несколько косыхмостов к логарифмической схеме на этом маршруте, включая полуэллиптический класс II, в списке мост номер 74A, который проходит через канал Лидс и Ливерпуль, который ранее был известен как участок Ланкастерского канала с Мы намерены соединить его с северным участком, хотя этого так и не удалось достичь, поскольку строительство необходимого акведука через Ривер Риббл оказалось слишком дорогим. В следующем году он представил доклад на тему в Институт инженеров-строителей, и в 1841 году академик Уильям Уэвелл из Тринити-колледжа в Кембридже опубликовал свою книгу « Механика машиностроения », в которой он разъясняет достоинства построения косых мостов с уравновешенными курсами, но из-за низкого соотношения сложности и выгоды было мало других последователей.

Французский метод корне-де-ваше

Уильям Фруд (1810) –1879) Наклонная арка на перекрестке Каули-Бридж, показывающая сложная кирпичная кладка

Corne de vache или метод «Коровьего рога» - это еще один способ укладки рядов таким образом, чтобы они встречались с лицевой стороной арки. ортогонально на всех отметках. В от геликоидального и логарифмического методов, который показывает внешнюю поверхность дуги цилиндра цилиндрической, метод corne de vache приводит к деформированной поверхности гиперболического параболоида, которая погружается посередине, скорее как седло. Несмотря на то, что он известен как французский метод строительства косой арки, он был введен английским инженером Уильямом Фроудом во время работы под Королевство Исамбард Брунель на железной дороге Бристоля и Эксетера, который открылся в 1844 году. Как известно, он построил по крайней мере два путепровода из красного кирпича с каменными квалами, что он построил по крайней мере два путепровода из красного кирпича с каменными квалами, что его лучше помнят за его работу по гидродинамике. используя этот принцип на линии к северу от Эксетер, на перекрестке Каули-Бридж, где дорога A377 Эксетер - Барнстейпл пересекает под косым углом и примерно в 4 милях ( 6,4 км) к северо-востоку, в Rewe, на A396, оба из сохранились и используются ежедневно. Кирпичная кладка значительно сложнее, чем в "спиралевидной конструкции", и для того, чтобы ряды кирпичей совпадали с гранями арки под прямым углом. Подход corne de vache имеет тенденцию приводить к структуре, которая почти такая же прочная, как структура, построенная по логарифмическому шаблону, и значительно более прочная, чем структура, построенная по геликоидальному шаблону, но, опять же, дополнительная сложность означает, что метод не получил широкого распространения., особенно потому, что более простая геликоидальная структура может быть построена намного прочнее, если будет выбрана сегментная конструкция, а не полностью центрированная.

Рифленая скошенная арка

Скальный мост Southdown Road, пример сделанной ребристой скошенной арки из кирпича Херефорд-Роуд-Бридж, Ледбери, ребристая косая арка из камня с ребрами из синего кирпича

Ребристая косая арка представляет собой форму ложной перекосной арки, в которой используются несколько узких правильных арок или ребер, смещенных в сторону с относительно друг друга, используются для аппроксимации истинной скошенной дуги. Из-за нехватки квалифицированных британских каменщиков в США 18-го века проект был впервые предложен в 1802 году для перехода через реку Шуйлкилл в Филадельфии американским архитектороманского происхождения Бенджамин Анри Латроб, а позже его поддержал французский инженер-строитель А. Буше. Он получил серьезный критику как слабый, подверженный морозам, уродливый и расточительный по материалам, все арочные ребра метод собой обычные арки, этот менее требователен для неквалифицированных рабочих ремесленников. Хотя мост Латроба так и не был построен, его метод строительства широко использовался железной дорогой Филадельфии и Рединга по всей территории Филадельфии, включая амбициозный виадук, спроектированный Густавом А. Николс с шестью наклонными пролетами по 70 футов (21 м) через реку и еще шестью наклонными арками на суше, был построен рядом с местом строительства моста Латроба и завершен в 1856 году. Благодаря усилению перемычек стен в 1935 год, мост продолжает железнодорожное движение по сей день.

Мидлендская железная дорога в Соединенном Королевстве страдала не от такого нехватки квалифицированных рабочих, а как часть своего южного расширения по направлению к Лондон конечная остановка на Сент- Панкрас, он столкнулся с необходимостью пересечь Саутдаун-роуд в Харпенден под острым углом примерно 25 °, т.е. теоретический предел 25 ° 40 ′, предложенный Баком, и требующий мост с перекосом Угол 65 °, ситуация мало чем отличается от той, с которой столкнулись лондонско-бирмингемские железные дороги 30 лет назад в Денби-Холле. На этот раз было выбрано решение построить мост Саутдаун-роуд в виде ребристой косой арки, которая открылась для движения в 1868 году и была успешно расширена в 1893 году, когда линия была преобразована в четырехколейную. Несмотря на вышеупомянутую критику конструкции, ежедневно используется экспрессами и электричками.

Менее масштабный пример - мост Херефорд-роуд в Ледбери, Херефордшир, который был построен в 1881 году для перевозки железной дороги Ледбери и Глостер под углом примерно 45 ° через Херефорд-роуд, теперь часть A438. Железная дорога, закрытая в 1959 году, теперь используется как часть пешеходной дорожки.

Обратите внимание, что два моста на фотографиях наклонены в противоположных направлениях. Мост Саутдаун-Роуд имеет перекос влево из-за того, что ближняя стена смещена влево от дальней стены, в то время как мост Херефорд-Роуд имеет перекос вправо.

Строительство

Наклонный мост Рейнхилл из Рейнхилла Станция Крупный план каменной кладки моста Рейнхилл

Ранние мосты с перекосом арок были кропотливо построены из блоков каменной кладки, каждый отдельно и большими затратами вырезал уникальную формулу, без двух граней, параллельных или перпендикулярных. Прекрасным примером такой конструкции является знаменитый Косой мост Рейнхилл, который был спроектирован с перекосом на 54 фута (16 м), чтобы обеспечить свободный пролет над железной дорогой на 30 футов (9,1 м).) под углом 56 ° от Джорджа Стефенсона построена в виде полноразмерной деревянной модели на соседнем поле до завершения строительства в 1830 году.

Современный наклонный мост, построенный для того, чтобы нести Филиал Хаггерлиз железной дороги Стоктон и Дарлингтон через реку Гаунлесс в графстве Дарем оказался слишком сложным для первоначальных подрядчиков, Томаса Уорта и Джона Бэти, которые после того, как заложили фундамент для опор и заложили нижние уровни кладка, отказались от работы. Контракт был передан Джеймсу Уилсону из Pontefract 28 мая 1830 года за 420 фунтов стерлингов, что на 93 фунта больше по сравнению с первоначальным предложением. Принципы не были полностью поняты, и ее неизбежный крах был предсказан до того момента, когда за несколько дней до открытия ответвления центрирование было удалено, а верхняя часть арки не установилась менее менее полдюйма (13 мм).

Примеры мостов с перекосом арок

Пуэнте-де-лос-Франсезес, Мадрид Мост через канал Рочдейл, Манчестер Две наклонные арки Виадука Ярм, Северный Йоркшир Стэнфордский виадук, пересекающий Соар, Лестершир Мост Брейденхэм-Роуд, недалеко от Хай-Викомб, Бакингемшир Мост Косой Арки в Ридинге, Пенсильвания Мост на Тридцать третьей улице в Филадельфии

Ирландия

  • Мост Финли, Наас, графство Килдэр, автор Уильям Чепмен (канал Килдэр, 1787).

Мальта

Испания

  • Пуэнте-де-лос-Франсесес, Мадрид (Compañía de los Caminos de Hierro del No rte de España, 1862 г.), кирпичный железнодорожный виадук с пятью скошенными арками и каменными стенами.

Соединенное Королевство

  • Акведук на Store Street, Манчестер, автор - Бенджамин Аутрам (канал Эштон, 1798 г.).
  • Косой мост Рейнхилла, Мерсисайд, автор - Джордж Стивенсон (Ливерпульская и Манчестерская железная дорога, 1830), первый косой мост, соединяющий дорогу через железную дорогу.
  • Мост Хаггерлизс через реку Гаунлесс возле Кокфилда, графство Дарем, работы Томаса Стори (Стоктон и Дарлингтонская железная дорога, 1830), первый перекос мост для перевозки железной дороги через реку.
  • Виадук между станциями Лондонский мост и Гринвич (Лондон и Гринвичская железная дорога, 1834–1836), длинное и сложное сооружение, которое впоследствии было расширялся как с южной (1842 г.), так и с северной (1850 г.) сторон, а также простирался на запад до Чаринг-Кросс (1864 г.) и на север до Кэннон-стрит (1866 г.). Геликоидная косая кирпичная кладка видна в нескольких местах, где она пересекает существующие дороги, пересекающие линию под косым углом.
  • Железнодорожный мост Боксмура, примыкающий к нынешней станции Хемел-Хемпстед, Хартфордшир, Джордж У. Бак (Лондон и Бирмингем) Железная дорога, 1836–1837 гг.), Кирпичная арка с каменными выступами и углом наклона 58 °, построенная с соблюдением высочайшего качества работы подрядчиками W. и L. Cubitt из Лондона.
  • Лидс и мост через Ливерпульский канал. номер 74A, недалеко от Чорли, Ланкашир, Александром Дж. Ади (Болтон-энд-Престонская железная дорога, 1838 г.), построенный по логарифмической схеме Санга.
  • Железнодорожный мост Моулсфорд, Оксфордшир, Королевство Исамбард Брунель (Великая Западная железная дорога, 1838–1839), расширенный за счет строительства соседнего параллельного моста в 1892 году, чтобы нести вторую пару путей.
  • Оригинальный Западный мост через реку Эйвон, примыкающий к станции Бат (Спа) у Исамбарда. Королевство Брунель (Великая Западная железная дорога, 1840 г.), состоящая из двух 80-футовых (24 м) дуг перекоса Он изготовлен из ребер клееного бруса. В период с 1875 по 1878 год он был заменен нынешним мостом с косой решеткой из кованого железа с использованием оригинальных опор и центрального пирса.
  • Косой мост Монхиде, Монкхайд, Херефордшир, Стивен Баллард (Херефордшир и Глостерширский канал, 1843).
  • Rewe Skew Bridge, Rewe, Devon, автор William Froude (Bristol and Exeter Railway, 1844), один из, возможно, всего лишь двух примеров в Великобритании метода кирпичного строительства, впервые примененного Фруд, другой находится на перекрестке Каули-Бридж на той же линии.
  • Канал Рочдейл Мост и мост Касл-стрит, Манчестер (Манчестер, Саут-Джанкшен и железная дорога Альтринчем, 1849). Это смежные косые пролеты, каждый из шести чугунных перемычек, по которым проходит железнодорожная линия, используемая маршрутами Манчестер - Престон и Ливерпуль - Манчестер, примыкающими к станции Динсгейт.
  • Виадук Ярм, Ярм, Северный Йоркшир, созданный Томасом Грейнджером и Джоном Борном (Северная железная дорога Лидса, 1849–51), имеет две каменные скошенные арки, пересекающие реку Тис, и 41 кирпичную правую арку.
  • Виадук Neidpath, Neidpath, Peeblesshire Роберт Мюррей и Джордж Каннингем (Caledonian Railway, 1864).
  • Lyne Viaduct, Lyne, Peeblesshire (Caledonian Railway, 1864).
  • Косой мост на Саутдаун-роуд, Харпенден, Хартфордшир, автор - Чарльз Лидделл и Уильям Х. Барлоу (железная дорога Мидленда, 1868 г.), ребристая косая арка, построенная из кирпича.
  • Виадук Килдер, Килдер, Нортумберленд - автор: Джон Фернесс Тон (North British Railway, 1862), каменный наклонный виадук, построенный в соответствии с инструкциями Николсона.
  • Наклонный мост на Херефорд-роуд, Ледбери, Херефордшир (Ледбери и Глостерская железная дорога, 1881 г.), ребристая косая арка из камня и синего кирпича.
  • Косой мост Сикергилла, недалеко от Пенрита, Камбрия, Джордж Джозеф Белл, землемер графства принадлежит Питеру Николсону) и Мастеру моста Камберленда (Рэйвен Бек из Ренвика, 1898 г.), косого моста из каменной кладки с одной аркой, который интересно сфотографировать во время строительства.
  • Стэнфордский виадук, недалеко от Лафборо, Лестершир (Великая центральная железная дорога, 1899), строение из синего кирпича, три центральные арки которого наклонены для пересечения
  • Мост Брэденхэм-Роуд, недалеко от Хай-Викомб, Бакингемшир (Грейт-Вестерн и Грейт-Сентрал-Джайнтрэйл, 1905), ребристая косая арка, построенная из синего кирпича, которая несет 22>Chiltern Main Line над дорогой A4010.
  • под Springfield Road в Swindon, заброшенная железная дорога Midland and South Western Junction имеет сложный мос т, состоящий из обычной арки и косой арки, соединенных встык; ряды кирпича в крыше меняются с нормального на спиралевидный примерно на двух третях пути. Здесь находится дорожная развязка, расположенная выше.

США

См. Также

Примечания

  1. ^Угол перекоса или угол перекоса, θ - угол между линией ствола арки и перпендикуляр к лицу арки. Обычная арка определяется как имеющая нулевой угол наклона. Угол наклона Ω - это дополнение угла наклона, хотя есть некоторая путаница в некоторых текстов XIX века, где угол наклона и наклона, как правило, используются как синонимы.
  2. ^Пролет перекоса или пролет на перекосе, S - это пролет дуги, измеренный параллельно ее поверхности. Это фактический пролет скошенной арки, для которого она должна быть спроектирована, и он всегда больше, чем полезный пролет.
  3. ^Квадратный пролет или пролет на квадрате, s - это пролет арки, измеренный перпендикулярно абатменты. Это полезный пролет проезжей части под аркой (следовательно, он также известен как свободный пролет), и он связан с пролетом перекоса следующей формулой: s = S cos θ.
  4. ^Подъем перекоса арка нормальной высоты обычной арки, пролет равен косому пролету косого моста. Предельным случаем является полностью центрированная или полукруглая дуга с перекосом, в этом случае подъем равен радиусу дуги или половине пролета перекоса. Для сегментарных, трехцентровых и эллиптических скошенных дуг подъем меньше, чем в этом предельном случае.
  5. ^Термин «интрадо» используется потому, что это математически правильный термин, относящийся к изогнутой поверхности внутренней части дуги дуги. Эквивалентный архитектурный термин софит.
  6. ^Строго говоря, развитие лицевой стороны скошенной арки на самом деле не прямая линия, а S-образная кривая, кривизна которой становится более выраженной с углом угла перекоса.. Поэтому Николсон добавил прямую линию, названную «приблизительной линией», между концами каждой грани на развернутом чертеже, а провел перпендикулярные ей маршруты. Приблизительная линия касательна к изгибу лица только на макушке, причем эта разница увеличивается с расстояния от точки.
  7. ^В текстах XIX века для описания линий и поверхности используется слово спираль.. Спираль является частным случаем стандартной спирали и применяется только к линии. Он используется для описания нарезного внешнего вида интрадок этого особого класса косой дуги: курсы проходят по спиральным траекториям между импостами. Геликоид - это криволинейная поверхность, охватываемая радиусом, движущаяся по спиральной траектории вокруг осевой линии. Опорные поверхности винта с квадратной резьбой и поверхности с ним гайки являются геликоидальными, как и плоскость основания между соседними рядами вуссуаров в этом классе скошенной дуги.
  8. ^Уравновешенные участки - это участки, построенные без остаточных касательных напряжений.
  9. ^Это строгое определение дифференциальной геометрии цилиндра, которое включает в себя как правый круговой цилиндр (общий цилиндр, с которым все знакомы), так и правый эллиптический цилиндр. Если геликоидальная скошенная дуга полукруглое поперечное сечение, если рассматривать ее в квадрате, перпендикулярном упорам, ее цилиндр будет иметь форму, основанную на общем (фактически, полуцилиндр), а ее поперечное цилиндрическое сечение (взятое на перекос, параллельно его граням) будет полуэллиптическим. Сегментные круглые скошенные дуги также имеют цилиндры, основанные на общей форме цилиндра, в то время как арки, построенные полуэллиптическим квадратным сечением, имеют более плоское и широкое полуэллиптическое скошенное сечение. выдавленный профиль трехцентровой арки, строго говоря, не подпадает под это определение цилиндра.

Ссылки

Внешние ссылки

На Викискладе есть материалы, связанные с Косые мосты.
Последняя правка сделана 2021-06-08 04:49:24
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте