다리 그리기

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배경

항해할 수 있는 수로 위의 다리는 일반적으로 보트와 배가 그 아래에서 항해할 수 있을 만큼 충분히 높아서 경로를 건너도록 허용해야 합니다. 때로는 충분히 높은 다리를 건설하는 것이 비현실적입니다. 예를 들어, 너무 가파르게 상승하거나 중요한 랜드마크의 시야를 차단할 수 있습니다. 이러한 경우 다리가 너무 커서 그 아래를 항해할 수 없는 선박의 방해가 되지 않도록 쉽게 이동할 수 있도록 설계할 수 있습니다.

대부분의 사람들이 도교로 생각하는 이동식 다리의 유형은 중세 성 해자에 걸쳐 있는 것과 유사합니다. 기술적으로 시소를 뜻하는 프랑스어 단어에서 "bascule bridge"라고 불리는 이 다리는 한쪽 끝이 열리고 한쪽으로 들어올려지거나(단일 리프), 가운데가 열리고 양쪽으로 들어올려질 수 있습니다(이중 리프). 또 다른 일반적인 유형의 이동식 교량은 이동식 섹션이 양단에서 지지되고 엘리베이터와 같이 수직으로 상승하는 수직 리프트 스팬입니다. 개폐식 교량은 교량의 인접한 부분 아래로 움직일 수 있는 경간이 뒤로 미끄러지도록 만들어집니다. 스윙 브릿지는 수직 피벗으로 지지되며 가동 스팬은 수평으로 회전하여 브릿지를 엽니다.

이동식 교량은 고정 교량보다 운영 및 유지 관리 비용이 더 많이 들기 때문에 상대적으로 드뭅니다. 또한 닫혀 있을 때는 물 위에서, 열려 있을 때는 도로나 철도에서 교통을 방해합니다. 뉴욕시 교통부가 담당하는 770개의 교량 중 25개는 위에서 정의한 4가지 유형 중 하나 이상을 포함하여 이동식 교량입니다.

연혁

4,000년 전 이집트에 하나, 2,600년 전 중동의 칼데아 왕국에 하나를 포함하여 몇 개의 고대 도개교가 건설되었습니다. 그러나 그들은 유럽 중세 시대까지 일반적으로 사용되지 않았습니다. 15세기 말까지 Leonardo da Vinci는 도개교를 설계하고 건설했을 뿐만 아니라 스윙 교량과 개폐식 교량의 도면을 그리고 축척 모델을 건설했습니다.

이동식 교량 건설의 현대 시대는 강철을 대량 생산하는 공정의 발달로 19세기 중반에 시작되었습니다. 강철 빔은 가볍고 강하며 강철 베어링은 내구성이 있으며 강철 엔진과 모터는 강력합니다.

현재 미국에서 사용 중인 이동식 교량의 대부분은 20세기 초에 건설되었습니다. 리퍼브하거나 교체할 때 두 가지 유형의 개선이 가능합니다. 첫째, 보다 정교한 설계 기술과 더 강하고 가벼운 재료를 사용하여 새로운 다리를 더 높은 곳에서 건설할 수 있습니다. 이것은 더 큰 선박이 그 아래로 항해할 수 있음을 의미합니다. 따라서 자주 열 필요가 없습니다. 일부 현대식 교체품은 이전 제품보다 4분의 1에서 1/3만 열어야 합니다. 둘째, 일부 새로운 교량은 기어 메커니즘으로 구동되지 않고 유압으로 작동됩니다.

원자재

드로우 브리지는 주로 콘크리트와 강철로 만들어집니다. Casco Bay Bridge에는 구조용 강재 7500톤(6,804톤)과 콘크리트 150,000톤(13,6080톤)이 사용되었습니다. 전형적인 드로우 브릿지. 메인주 포틀랜드; 360피트(10nm) 높이의 개구부가 있으며 1997년에 완성되었습니다.

디자인

각 도개교는 특정 위치와 교통 요구 사항에 맞게 설계된 고유한 구조입니다. 최소 6가지의 다른 디자인 개념이 있지만 가장 일반적인 것은 bascule 유형입니다. 이중 리프 또는 4-리프(차량 교통의 각 방향에 대해 별도의 리프가 있는 이중 리프 브리지) 도개교에서 각 리프는 독립적으로 올리고 내릴 수 있습니다.

bascule 잎을 올리고 내리는 데 필요한 에너지는 피벗 축(트러니언)의 반대쪽에 있는 컴팩트한 무게로 각 잎의 균형을 맞추면 크게 줄어듭니다. 다양한 도개 설계에서 이 평형추는 도로 위에 위치하여 교량을 올릴 때 도로 아래로 회전하도록 허용하거나, 도로 아래에 위치하여 다음과 같이 지하층(종종 흘수선 아래)으로 내려가도록 허용할 수 있습니다. 다리가 열립니다. 평형추는 중량과 그 분포를 변경하기 위해 무거운 금속 막대를 삽입할 수 있는 챔버가 포함된 거대한 콘크리트 상자입니다. 그것은 트러니언에 인접하게 위치하거나 더 큰 영향력을 위해 몇 야드(미터) 뒤로 물러날 수 있습니다. 예를 들어 Casco Bay Bridge에 있는 500톤(450미터톤) 잎의 각 쌍은 800톤(720미터톤) 균형추와 균형을 이룹니다.

리프와 평형추 외에 도가니 다리의 다른 주요 요소는 트러니언과 리프트 메커니즘입니다. 직경이 10피트(3m)이고 길이가 65피트(20m) 이상인 단일 강철 트러니언을 가동 스팬의 한 리프에 사용할 수 있습니다. 또는 각 잎의 각 면에 별도의 짧은 트러니언을 사용할 수 있습니다. 리프트 메커니즘은 일반적으로 전기 모터로 구동되는 랙 앤 피니언 기어 배열입니다.

제조 공정

각 설치는 다르지만 다음은 도개교 건설에 대한 일반적인 설명입니다.

교각

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1 수심에 도선지지 교각이 위치할 경우 각 교각 부지 주변에 코퍼댐이 건설됩니다. 강철 패널은 물 속으로 내려가 강바닥으로 밀어 넣어 상자를 만듭니다. 조개껍질 파는 사람 A. Bascule 구덩이. B. 펜더 시스템. C. 다리 부두. 코퍼담 내부의 흙을 제거합니다. 말뚝은 강바닥 깊숙이 삽입되어 부두와 도가니 잎의 큰 무게를 지탱합니다. 드릴된 구멍에 강철 말뚝을 박거나 철근 콘크리트 말뚝을 부을 수 있습니다. 코퍼댐의 바닥은 콘크리트 층으로 밀봉되어 있습니다. 물은 부두 건설을 위한 건조한 지역을 제공하기 위해 코퍼댐에서 펌핑됩니다.

콘크리트 교각을 형성하기 위해 2개의 거푸집을 제작합니다. 철골(철근)을 함께 묶어 교각 내부를 위한 세심하게 설계된 보강 케이지를 만듭니다. 철근 케이지가 거푸집 내부의 위치로 내려갑니다. 양식은 콘크리트로 채워져 있습니다. 콘크리트가 경화되면 거푸집이 제거됩니다. 흘수선 주변에서 화강암과 같은 내식성 재료의 보호층이 교각에 부착될 수 있습니다. 코퍼담이 제거됩니다.

3 부두 주변에 방파제를 설치하여 잘못된 선박에 부딪히는 것을 방지할 수 있습니다. 예를 들어 Casco Bridge에서는 강철 펜더의 끝을 지지하기 위해 각 교각의 상류와 하류에 큰 콘크리트 실린더가 세워졌습니다. 흙받이는 작은 충격을 피하기 위해 미끄러운 플라스틱으로 마감되었습니다. 더 무거운 충격이 가해지면 흙받이가 고무 범퍼에 부딪힐 수 있고, 필요한 경우 부두 자체가 손상되는 것을 막아주는 부서질 수 있는 중공 콘크리트 상자에 부딪힐 수 있습니다.

바스큘 잎

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4 하나 이상의 트러니언이 교각 내 지지대에 장착됩니다.

5 균형추를 만들어 교각 내부에 배치합니다.

6 기어 드라이브 및/또는 유압식 리프트 메커니즘이 교각에 설치됩니다.

7 교량의 각 리프의 힐 부분에 대해 2개의 측면 거더가 건설됩니다. 트러니언 베어링은 각 거더의 개구부에 장착됩니다. 대들보에는 리프트 메커니즘과 맞물리는 기어가 장착되거나 유압식 램이 밀어낼 수 있는 패들이 장착될 수 있습니다.

8 2개의 측면 거더가 교각으로 들어 올려지고 트러니언의 끝에서 완화됩니다. 뒤꿈치 부분은 두 측면 거더를 연결하는 가로보로 완성됩니다. 균형추는 뒤꿈치 부분에 부착되어 있습니다.

9 추가 종방향 거더는 측면 거더 사이의 위치로 들어 올려져 힐 부분에 부착될 수 있습니다. 측면 거더와 다른 종방향 거더 사이에는 강철 가새가 부착됩니다. 조각이 잎에 추가될 때 안정성을 유지하기 위해 균형추에도 적절한 양의 추를 추가해야 합니다. 이것은 교량이 닫힌 위치에서 건설되고 해양 교통이 통과할 수 있도록 건설 중에 개방되어야 하는 경우 특히 중요합니다.

10 리프는 힐 반대쪽 끝에 측면 거더(및 모든 세로 거더)를 연결하는 팁 섹션을 부착하여 완성됩니다. 스팬 락(Span Lock)이라는 장치는 다리가 내려갔을 때 반대쪽 나뭇잎을 연결하기 위해 나뭇잎 끝 부분에 장착되어 다리를 주행하는 차량이 나뭇잎이 튀어 나오지 않도록합니다. 추가 잠금 장치는 잎을 열린 위치에 고정할 수 있으므로 바람이 잎을 뒤로 밀어내지 않습니다.

마무리

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11개의 철판 데크 패널이 잎사귀 위에 설치됩니다. 때로는 얇은 콘크리트 표면이 추가됩니다.

12 최종 균형은 중철, 강철 또는 납 막대를 올바른 균형추 구획에 배치하여 수행됩니다. 균형이 적절하면 잎이 균형추보다 약간 무거워 중력이 다리를 부드럽게 낮추(닫습니다).

지속적인 조정

브리지의 수명 동안 균형추를 조정해야 합니다. 예를 들어, 단기 조정은 얼음이나 눈 축적을 보상합니다. 장기적인 조정은 재포장이나 페인팅과 같은 활동으로 인한 잎 무게 변화의 균형을 유지합니다. 1996년 캘리포니아 알라메다 카운티에 있는 75m 길이의 하이 스트리트 교량이 보수되었을 때 두 개의 소엽 잎에서 25,000파운드(11,000kg)의 페인트와 프라이머가 제거되었습니다. 스팬을 다시 칠하기 전과 후에 평형추를 조정해야 했습니다.

적절한 균형을 유지해야 할 필요성의 극적인 예는 1992년 9월 20일 시카고의 Michigan Avenue Bridge에서 발생한 사고로 나타났습니다. 상부 및 하부 데크 모두. 포장 제거를 보완하기 위해 경량화되지 않은 균형추 바로 위에 한 잎의 트러니언 뒤에 대형 크레인이 주차되었습니다. 안전 잠금 장치가 잘못 맞물렸거나 결함이 있을 수도 있습니다. 다리의 반대편은 배가 지나갈 수 있도록 개방되었습니다. 그것이 닫히고 남아 있던 면과 짝을 이루었을 때, 정적 반쪽은 불균형한 에너지를 방출할 만큼 충분히 흔들렸습니다. Journal of the American Society of Mechanical Engineers의 분석에 따르면, 잎사귀는 "예고 없이 튀어나와 거대한 투석기처럼 Wacker Drive를 가로질러 수백 피트의 장비와 파편을 버스, 자동차 및 보행자에게 던졌습니다." . 기사는 계속해서 "교량의 급격한 회전으로 인해 트러니언 베어링에서 브릿지가 찢어지고 전체 스팬이 균형추 피트의 바닥으로 꽝 닫혔습니다."라고 설명했습니다. 버스에서 출격해 비산 파편에 치여 6명이 다쳤고, 다리에서 떨어져 크레인에 부착된 레킹볼에 탑승한 승용차의 뒷유리가 박살났습니다.

미래

이동식 교량 혁신에는 두 가지 범주가 있습니다. 전통적인 디자인의 개선에는 교량이 열렸을 때 균형추를 받기 위해 물에 잠긴 큰 구덩이의 건설을 최소화하는 것이 포함됩니다. 예를 들어, 1998년에 시작된 플로리다 주 포트 로더데일의 17번가 코즈웨이 다리에서는 소형 평형추를 부피가 큰 교각 아래의 지하실 아래로 내리지 않고 V자형 지지 교각 내에서 스윙할 수 있습니다. 1995년에 완공된 Wisconsin 주 Sheboygan의 South Eighth Street Bridge는 비교적 무거운 철근 콘크리트 데크에도 불구하고 균형추 없이 작동합니다. 기어 구동 방식이 아니라 82피트(25ni) 길이의 단일 잎 bascule은 강력한 유압 시스템에 의해 움직입니다.

다른 이동식 교량 혁신은 완전히 새로운 개념을 도입합니다. 예를 들어, 영국 Gateshead의 Baltic Millennium Bridge(2001년 일반 공개 예정)는 일련의 병렬 케이블로 연결된 두 개의 포물선 아치로 구성됩니다. 다리가 닫히면 한 아치는 수평이고 다른 아치는 수직입니다. 다리는 완전한 장치로서 수직으로 회전하여 열립니다. 수평 아치를 올리고 수직 아치를 낮추어 둘 다 수면에서 약 45° 및 164피트(50m) 위에 놓일 때까지 다리를 엽니다. 강철 및 알루미늄 구조는 410피트(125m) 너비의 타인 강을 가로질러 보행자와 자전거 교통을 운반하도록 설계되었습니다.