Innehåll
- Suspension Bridge Design
- Allmänt begrepp för en hängbro
- Fördelar med hängbron
- Nackdelar med hängbron
- Kabelupphängning Bridge Kit
Få mänskliga tillverkade konstruktioner kan omedelbart inspirera vördnad från avstånd (eller på nära håll, för den delen) på det sätt som hängbro kan.Denna kategori av mycket långa, elegant symmetriska strukturer inkluderar några av de mest kända broarna i världen, inklusive Brooklyn Bridge i New York City, Golden Gate Bridge i San Francisco och Akashi Kaikyo Bridge i Japan.
Anledningen till att hängbroar kan byggas i spektakulära längder (nära 4 km, eller 2,5 miles, från och med 2019) är att deras unika torn-och-kabel-stödsystem gör att några av krafterna som bron måste motstå kan förskjutas i sidled via kablar förankrar punkter på marken på vardera sidan av bron. Du kan utforska denna princip själv i ett gör-det-själv-experiment.
Suspension Bridge Design
Hängbroar har ett karakteristiskt utseende, den mest anmärkningsvärda funktionen är paret torn förankrat i marken (vanligtvis under flod, sjö eller havsvatten). Dessa stödjer de två huvudparallellen kablar löper från ände till ände av bron över tornens toppar och bildar en U-formad kurva i mitten matematiskt känd som en parabola.
En rad vertikala kablar är upphängda från huvudkablarna och stödjer däck som tjänar broens primära funktion att tillåta passering över ett gap. Vanligtvis finns det åtminstone en väg här. Däckets längd mellan tornen kallas huvudspänn. Längden på bron på vardera sidan av detta spann ger ofta upp ungefär längden på huvudspännen.
Allmänt begrepp för en hängbro
Föreställ dig själv och en följeslagare med identisk storlek som står inför varandra på cirka 3 meters avstånd. Föreställ dig att var och en av er håller båda händerna höga över huvudet, och att varje hand - fyra i alla mellan dig - stöder ett långt rep som nästan hänger på golvet mellan dig.
Om människor som stod bakom var och en av dig långsamt skulle använda en lika horisontell spänning till ändarna av båda linorna, och dras bort från mitten av detta improviserade fysikparti, skulle linorna glida bakåt genom dina och dina vänner händer, med "U" av repen gradvis närmar sig en horisontell linje mellan dina och dina följeslagare händer.
Föreställ dig nu en serie mindre linor draperade över de två huvudreparna på vardera sidan och fästade till ett 20 fot långt, lätt bräde som sitter på golvet mellan dina och dina vänner ben. Om spänningen var tillräcklig, skulle brädan höjas från golvet när huvudreporna blev stramare. Om du och din vän skulle "klämma fast" brädet på plats mellan knäna, skulle detta "däck" stöds av både tornen och kablarna.
Fördelar med hängbron
Hängbroar är lätt och flexibeleftersom så mycket av dem består av kablar och de är byggda för att svänga med vind och andra spänningar. Överdriven styvhet (och detta kan motverka intuitivt) är en nackdel i broar och andra strukturer som upplever skjuvspänningar och andra ovanliga krafter.
Däck är byggt av material som både är komprimerbara och tål motstånd (förlängning), så att det kan böjas uppåt och nedåt utan att gå sönder. Naturligtvis skulle överdriven svängning medföra faror i sig själv.
Nackdelar med hängbron
Den största nackdelen med hängbroar är deras känslighet för vindskador, en följd av dessa broar, en otrolig storlek och lätt konstruktion.
För att förbättra stabiliteten är hängbroar ibland utrustade med en låda under huvudvägen för att fungera som ett undre däck. Detta gör inte bara bron starkare utan ibland möjliggör mer trafik att passera över bron.
Kabelupphängning Bridge Kit
Du kan skapa en enkel hängbronmodell från vardags hushållsmaterial och klassrumsmaterial, till exempel att dricka sugrör för däcket, sträng för kablar, maskeringstejp, pappersklipp och så vidare. Du kan hitta ett exempel på klassrumsaktivitet för yngre och medelstora skolor i resurserna.