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上開橋

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上開橋
(仰開橋、豎旋橋、立轉橋、豎轉橋)
聖彼得堡冬宮橋,雙葉式上開橋
聖彼得堡冬宮橋,雙葉式上開橋
原型吊橋[a]
同類平轉橋升降橋
跨度通常100公尺以內
可移動

上開橋,又名豎旋橋立轉橋豎轉橋,是橋跨結構可以向上豎向轉動打開的開啟橋。從結構上可以分為單葉式、雙葉式。有開啟便捷、相對安全、無淨空限制等特點,是開啟橋中最常見的一種。[3][4][5][6][7]

雙葉和單葉

在跨度、高度相同的情況下,雙葉式比單葉式打開更快,打開時風阻力較小,需要的平衡重更小,機械也更小。另一方面,部件則是單葉型的兩倍。[2]:35

活動方式

簡單樞軸式

簡單樞軸式的上開橋,梁段和平衡重英語Counterweight圍繞中間的固定樞軸旋轉,就像蹺蹺板一樣。這種形式在1900年前後的芝加哥得到了很大的發展,因此又名「芝加哥式」。簡單樞軸式的優點是結構簡單,檢修、維護方便。其缺點在於,當橋打開時,平衡重會下降到橋面高度以下,甚至可能浸入水中,因此需要為之建設防水室。許多其他上開橋類型,都是為了解決這一問題而發明的。[2]:33-38,53

後踵樞軸式

後踵樞軸式的上開橋,梁段和平衡重分離,通過鏈條或其他方式連接,梁段圍繞自身的後踵旋轉。20世紀初,後踵樞軸式在美國得到了很大的發展,其中一種由約瑟夫·施特勞斯英語Joseph Strauss (engineer)發明的經典形式被廣泛地使用,以至於人們錯誤地把所有的後踵樞軸式都稱為「施特勞斯式」。實際上,後踵樞軸式的歷史相當古老,許多吊橋就採用這一形式。[2]:38,40-41

施特勞斯式有許多優點:不需要為平衡重建設防水室;建造價格相對便宜;可以實現非常長的跨度,如歷史上最長的單葉上開橋聖查爾斯直達大橋英語St. Charles Air Line Bridge就採用該形式。[2]:38,40-41

活節連接平衡重式

活節連接平衡重式的上開橋,梁段和平衡重分離,這一點與後踵樞軸式相同;梁段圍繞自身中間的樞軸旋轉,這一點與簡單樞軸式接近。這種類型的上開橋幾乎都是施特勞斯及其公司設計和建造的,因而也被稱為「施特勞斯式」。由於設計有缺陷,非常容易造成故障,這種活動方式已經遭到淘汰。[2]:42-43

滾升式

滾升式的上開橋,梁段沒有固定樞紐,而是一邊滾動一邊上升打開。其發明者是美國工程師威廉·舍爾策英語William Donald Scherzer。他英年早逝後,弟弟阿爾伯特·舍爾策接手公司,繼續改進和建設滾升式上開橋。所有採用弧形梁的滾升橋都被稱為「舍爾策式」。[2]:46另一種滾升橋由西奧多·拉爾(Theodore Rall)發明,採用車輪代替弧形梁,被稱為「拉爾式」。[2]:47

滾升式有一個凸出的優點,就是梁段在打開的同時還會往後退,因此可以更快地讓出航路;要提供同樣寬的航道,只需要打開比較小的角度。[2]:46因此直到今天,舍爾策式滾升橋仍被設計和建造,但拉爾式已經遭到淘汰。[2]:53-54

橋梁結構

上開橋可以有不同的結構。傳統的吊橋是簡單的梁橋。蘇聖瑪麗國際鐵路大橋英語Sault Ste. Marie International Railroad Bridge桁架橋塔科尼-帕爾米拉大橋英語Tacony–Palmyra Bridge是拱橋。許多雙葉橋是懸臂橋英語Cantilever bridge。少數雙葉橋是非對稱的,一側是懸臂橋,另一側是梁橋。[2]:35

優劣勢

杜薩布爾橋英語DuSable_Bridge是一座少見的雙層上升橋

上開橋是最常見的一類開合橋。與另外兩種常見的活動橋——升降橋平轉橋——相比,上開橋的打開速度最快,在未完全打開時所能提供的通行空間最大,在完全打開時可以提供最寬闊的通行空間和無限制的淨空。另外,上開橋在打開時,豎起的梁段自動形成了路障,可以防止汽車不小心直接駛入水中。[2]:50-52[7]

上升橋打開時,要承受可觀的風壓,在設計時必須重視。[7][2]:52-53上開橋很少設計為雙層,不如升降橋和平轉橋適合。[2]:50

備註

  1. ^ 古代城牆城堡上設置的吊橋,吊起後可以阻止敵人越過護城河,起到保護作用,被認為是上開橋的前身[1],或者就是最早的上開橋[2]:33

參考文獻

  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]. (原始內容存檔 (PDF)於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. 樂詞網. 國家教育研究院. [2023-04-10]. (原始內容存檔於2023-04-09). 
  4. ^ 汉英百科词汇手册. 北京: 航空工業出版社. 1991: 311. ISBN 7-80046-297-8. 
  5. ^ 中国铁道百科全书 工程与工务. 北京: 中國鐵道出版社. 2004: 228. ISBN 7-113-06120-6. 
  6. ^ 中国大百科全书 土木工程. 北京: 中國大百科全書出版社. 1992: 263-264. ISBN 7-5000-5991-4. 
  7. ^ 7.0 7.1 7.2 交通大辞典. 上海: 上海交通大學出版社. 2005: 829. ISBN 7-313-03884-4.