جسر ذو عوارض

الجسر ذو العوارض هو جسر يستخدم العوارض كوسيلة لدعم سطحه . [ ^{1 ] النوعان} الأكثر شيوعًا من جسور العوارض الفولاذية الحديثة هما جسور الألواح وجسور الصناديق.

يُستخدم مصطلح "الجسر ذو العوارض" غالبًا كمرادف لمصطلح "الجسر ذو العوارض" في تصميم الجسور. ^{[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]} ومع ذلك، يُعرّف بعض المؤلفين جسور العوارض بشكل مختلف قليلاً عن جسور العوارض. ^{[ 6 ]}

قد تُصنع العوارض من الخرسانة أو الفولاذ. وتستخدم العديد من الجسور القصيرة، خاصةً في المناطق الريفية المعرضة لارتفاع منسوب المياه والتآكل، عوارض صندوقية خرسانية. ويُستخدم مصطلح "العوارض" عادةً للإشارة إلى عارضة فولاذية. في جسور العوارض، تُشكل العوارض نفسها الدعامة الأساسية للسطح، وهي المسؤولة عن نقل الحمل إلى الأساس. ويؤثر نوع المادة وشكلها ووزنها على مقدار الوزن الذي يمكن أن تتحمله العارضة. ونظرًا لخصائص عزم القصور الذاتي ، يُعد ارتفاع العارضة العامل الأكثر أهمية الذي يؤثر على قدرتها على تحمل الأحمال. فكلما زاد طول الامتداد، أو كثافة حركة المرور، أو تباعد العوارض، زاد عمق العارضة. في الجسور ذات الجمالون والأقواس ، تظل العوارض هي الدعامة الرئيسية للسطح، ولكن يتم نقل الحمل عبر الجمالون أو القوس إلى الأساس. وتتيح هذه التصاميم للجسور تغطية مسافات أكبر دون الحاجة إلى زيادة عمق العارضة عن الحد العملي. ومع ذلك، بإضافة دعامة أو قوس، لم يعد الجسر جسراً حقيقياً من نوع الجسور ذات العوارض.

لقد وُجدت الجسور ذات العوارض منذ آلاف السنين بأشكال متنوعة تبعًا للموارد المتاحة. من أقدم أنواع الجسور الجسور ذات العوارض ، والجسور المقوسة ، والجسور المتحركة ، ولا تزال تُبنى حتى اليوم. وقد بنى الإنسان هذه الأنواع من الجسور منذ العصور القديمة، وكان التصميم الأولي أبسط بكثير مما نستخدمه اليوم. ومع تقدم التكنولوجيا، تم تحسين أساليب البناء، واعتمدت على استخدام ومعالجة الصخور والأحجار والملاط وغيرها من المواد التي تُسهم في جعلها أقوى وأكثر متانة.

في روما القديمة ، شملت تقنيات بناء الجسور دقّ أعمدة خشبية لتكون بمثابة دعامات الجسر، ثم ملء الفراغات بينها بمواد بناء متنوعة. كانت الجسور التي بناها الرومان في ذلك الوقت بسيطة، لكنها متينة وقوية للغاية، وتؤدي دورًا بالغ الأهمية في الحياة الاجتماعية.

مع ظهور الثورة الصناعية وزوالها، تم استخدام مواد جديدة ذات خصائص فيزيائية محسنة؛ وتم استبدال الحديد المطاوع بالفولاذ نظرًا لقوة الفولاذ الأكبر وإمكانية استخدامه على نطاق أوسع.

تتكون جميع الجسور من جزأين رئيسيين: البنية التحتية والبنية الفوقية. تشمل البنية الفوقية كل شيء بدءًا من قواعد التحميل وصولًا إلى الأعلى، فهي التي تدعم الأحمال وتُعدّ الجزء الأكثر وضوحًا من الجسر. أما البنية التحتية فهي الأساس الذي ينقل الأحمال من البنية الفوقية إلى الأرض. ويجب أن يعمل كلا الجزأين معًا لإنشاء جسر قوي يدوم طويلًا.

يتكون الهيكل العلوي من عدة أجزاء:

• السطح هو سطح الطريق أو الممشى. في تطبيقات الطرق ، يكون عادةً عبارة عن بلاطة خرسانية مسلحة مصبوبة ، ولكن يمكن أن يكون أيضًا شبكة فولاذية أو لوحًا خشبيًا. يشمل السطح أي مسارات طريق، وجزر وسطية، وأرصفة، وحواجز أو درابزينات، وعناصر متنوعة مثل الصرف والإضاءة.
• يتكون الهيكل الداعم من نظام فولاذي أو خرساني يدعم سطح الجسر. ويشمل ذلك العوارض نفسها، والحواجز أو الدعامات المتقاطعة، ونظام الجمالون أو القوس (إن وجد). في جسر العوارض، يقتصر ذلك على العوارض ونظام التدعيم. تُعد العوارض الدعامة الأساسية للأحمال، بينما يسمح نظام التدعيم للعوارض بالعمل كوحدة متكاملة، ويمنع سقوطها.
• تتمثل وظيفة وسادات التحميل في السماح للهيكل العلوي بالحركة بشكل مستقل إلى حد ما عن الهيكل السفلي. تتمدد جميع المواد وتنكمش بشكل طبيعي مع تغير درجة الحرارة، ولو كان الجسر صلبًا تمامًا، لكان ذلك سيسبب إجهادًا غير ضروري على الهيكل، مما قد يؤدي إلى انهياره أو تلفه. من خلال تثبيت الهيكل العلوي من أحد طرفيه، مع السماح للطرف الآخر من الجسر بالحركة بحرية في الاتجاه الطولي، يتم تخفيف الإجهادات الحرارية وزيادة عمر الجسر.

يتكون الهيكل الفرعي أيضاً من أجزاء متعددة:

• الركيزة هي أساس ينقل هيكل الجسر إلى الطريق أو الممشى على أرض صلبة. أما الدعامة فهي دعامة وسيطة.
• الغطاء هو الجزء الذي يدعم وسادات التحميل. قد يكون هناك غطاء أو لا ، وذلك حسب نوع هيكل الدعم. لا تتطلب دعامات الجدران ودعامات الركائز القصيرة غطاءً، بينما تحتوي الدعامات متعددة الأعمدة أو ذات الرأس المطرقي أو الدعامات المثنية على غطاء.
• الجذع أو القاعدة هو الجزء الرئيسي من الأساس. وهو ينقل الحمل من البنية الفوقية، عبر الغطاء، وصولاً إلى القاعدة.
• الأساس هو الهيكل الذي ينقل الأحمال إلى الأرض. يوجد نوعان رئيسيان من الأنظمة: الأساس السطحي، وهو عبارة عن لوح خرساني بسيط يستند على الصخر الأساسي؛ أو غطاء الركائز، الذي يستخدم ركائز فولاذية للوصول إلى الصخر الأساسي الصلب الذي قد يكون عميقًا تحت الأرض. وهناك نظام آخر يستخدم صناديق خرسانية مسلحة بالفولاذ أو "أعمدة" أسفل الجذع.

• العارضة الفولاذية المدرفلة هي عارضة يتم تصنيعها عن طريق دحرجة أسطوانة فولاذية خام عبر سلسلة من القوالب لتشكيل الشكل المطلوب. وتُنتج هذه القوالب عوارض فولاذية قياسية على شكل حرف I وعوارض ذات حواف عريضة ^{[ 7 ]} يصل طولها إلى 100 قدم.
• الجسر الصفيحي هو جسر يتم تصنيعه عن طريق لحام صفائح فولاذية معًا لتشكيل الشكل المطلوب. يستلم المصنّع صفائح فولاذية كبيرة بالسماكة المطلوبة، ثم يقوم بقطع الحواف والشبكة من الصفيحة بالطول والشكل المطلوبين. يمكن أن تكون الجسور الصفيحية أعلى ارتفاعًا من الجسور الفولاذية المدرفلة، ولا تقتصر على أشكال قياسية. تتيح إمكانية تخصيص الجسر وفقًا لظروف التحميل الدقيقة تصميمًا أكثر كفاءة للجسر. يمكن استخدام الجسور الصفيحية للمسافات بين 10 أمتار وأكثر من 100 متر (من 33 قدمًا إلى أكثر من 330 قدمًا). في بعض الأحيان، يتم لحام دعامات بين حافة الضغط والشبكة لزيادة قوة الجسر.
• العارضة الصندوقية ، أو "العارضة الأنبوبية"، كما يوحي اسمها، ذات شكل صندوقي. تتكون من ضلعين رأسيين، وشفتين علويتين قصيرتين فوق كل ضلع، وشفة سفلية عريضة تربط الضلعين معًا. تتميز العارضة الصندوقية بمقاومتها العالية للالتواء ، ورغم ارتفاع تكلفتها، إلا أنها تُستخدم في الحالات التي قد تتعرض فيها العارضة القياسية للالتواء أو السقوط.

• جسر العوارض - سلف جسر العوارض الصفيحية
• جسر ذو عوارض صفيحية
• جسر الصندوق ذو العوارض الصندوقية - تطور لجسر العوارض الصفيحية

• الأنظمة الهيكلية والأبعاد (ملف PDF) - وزارة النقل في مونتانا
• الهياكل الفولاذية الفوقية (ملف PDF) - وزارة النقل في مونتانا