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上开桥

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上开桥
(仰开桥、竖旋桥、立转桥、竖转桥)
圣彼得堡冬宫桥,双叶式上开桥
圣彼得堡冬宫桥,双叶式上开桥
原型吊桥[a]
同类平转桥升降桥
跨度通常100公尺以内
可移动

上开桥,又名竖旋桥立转桥竖转桥,是桥跨结构可以向上竖向转动打开的开启桥。从结构上可以分为单叶式、双叶式。有开启便捷、相对安全、无净空限制等特点,是开启桥中最常见的一种。[3][4][5][6][7]

双叶和单叶

在跨度、高度相同的情况下,双叶式比单叶式打开更快,打开时风阻力较小,需要的平衡重更小,机械也更小。另一方面,部件则是单叶型的两倍。[2]:35

活动方式

简单枢轴式

简单枢轴式的上开桥,梁段和平衡重英语Counterweight围绕中间的固定枢轴旋转,就像跷跷板一样。这种形式在1900年前后的芝加哥得到了很大的发展,因此又名“芝加哥式”。简单枢轴式的优点是结构简单,检修、维护方便。其缺点在于,当桥打开时,平衡重会下降到桥面高度以下,甚至可能浸入水中,因此需要为之建设防水室。许多其他上开桥类型,都是为了解决这一问题而发明的。[2]:33-38,53

后踵枢轴式

后踵枢轴式的上开桥,梁段和平衡重分离,通过链条或其他方式连接,梁段围绕自身的后踵旋转。20世纪初,后踵枢轴式在美国得到了很大的发展,其中一种由约瑟夫·施特劳斯英语Joseph Strauss (engineer)发明的经典形式被广泛地使用,以至于人们错误地把所有的后踵枢轴式都称为“施特劳斯式”。实际上,后踵枢轴式的历史相当古老,许多吊桥就采用这一形式。[2]:38,40-41

施特劳斯式有许多优点:不需要为平衡重建设防水室;建造价格相对便宜;可以实现非常长的跨度,如历史上最长的单叶上开桥圣查尔斯直达大桥英语St. Charles Air Line Bridge就采用该形式。[2]:38,40-41

活节连接平衡重式

活节连接平衡重式的上开桥,梁段和平衡重分离,这一点与后踵枢轴式相同;梁段围绕自身中间的枢轴旋转,这一点与简单枢轴式接近。这种类型的上开桥几乎都是施特劳斯及其公司设计和建造的,因而也被称为“施特劳斯式”。由于设计有缺陷,非常容易造成故障,这种活动方式已经遭到淘汰。[2]:42-43

滚升式

滚升式的上开桥,梁段没有固定枢纽,而是一边滚动一边上升打开。其发明者是美国工程师威廉·舍尔策英语William Donald Scherzer。他英年早逝后,弟弟阿尔伯特·舍尔策接手公司,继续改进和建设滚升式上开桥。所有采用弧形梁的滚升桥都被称为“舍尔策式”。[2]:46另一种滚升桥由西奥多·拉尔(Theodore Rall)发明,采用车轮代替弧形梁,被称为“拉尔式”。[2]:47

滚升式有一个凸出的优点,就是梁段在打开的同时还会往后退,因此可以更快地让出航路;要提供同样宽的航道,只需要打开比较小的角度。[2]:46因此直到今天,舍尔策式滚升桥仍被设计和建造,但拉尔式已经遭到淘汰。[2]:53-54

桥梁结构

上开桥可以有不同的结构。传统的吊桥是简单的梁桥。苏圣玛丽国际铁路大桥英语Sault Ste. Marie International Railroad Bridge桁架桥塔科尼-帕尔米拉大桥英语Tacony–Palmyra Bridge是拱桥。许多双叶桥是悬臂桥英语Cantilever bridge。少数双叶桥是非对称的,一侧是悬臂桥,另一侧是梁桥。[2]:35

优劣势

杜萨布尔桥英语DuSable_Bridge是一座少见的双层上升桥

上开桥是最常见的一类开合桥。与另外两种常见的活动桥——升降桥平转桥——相比,上开桥的打开速度最快,在未完全打开时所能提供的通行空间最大,在完全打开时可以提供最宽阔的通行空间和无限制的净空。另外,上开桥在打开时,竖起的梁段自动形成了路障,可以防止汽车不小心直接驶入水中。[2]:50-52[7]

上升桥打开时,要承受可观的风压,在设计时必须重视。[7][2]:52-53上开桥很少设计为双层,不如升降桥和平转桥适合。[2]:50

备注

  1. ^ 古代城墙城堡上设置的吊桥,吊起后可以阻止敌人越过护城河,起到保护作用,被认为是上开桥的前身[1],或者就是最早的上开桥[2]:33

参考文献

  1. ^ I.Berger; D. Healy; M. Tilley. Movable Span Bridge Study, Volume 2: Bascule and Swing Span Bridges (PDF). Transport for NSW. 2015-03 [2023-10-25]. (原始内容存档 (PDF)于2023-04-09). 
  2. ^ 2.00 2.01 2.02 2.03 2.04 2.05 2.06 2.07 2.08 2.09 2.10 2.11 2.12 2.13 Terry L. Koglin. Movable Bridge Engineering. John Wiley & Sons, Inc. 2003. ISBN 0-471-41960-5. 
  3. ^ 上開橋;豎旋橋. 乐词网. 国家教育研究院. [2023-04-10]. (原始内容存档于2023-04-09). 
  4. ^ 汉英百科词汇手册. 北京: 航空工业出版社. 1991: 311. ISBN 7-80046-297-8. 
  5. ^ 中国铁道百科全书 工程与工务. 北京: 中国铁道出版社. 2004: 228. ISBN 7-113-06120-6. 
  6. ^ 中国大百科全书 土木工程. 北京: 中国大百科全书出版社. 1992: 263-264. ISBN 7-5000-5991-4. 
  7. ^ 7.0 7.1 7.2 交通大辞典. 上海: 上海交通大学出版社. 2005: 829. ISBN 7-313-03884-4.