على عكس التنسيق الموحد للجسر بيلي،جسر الحاجزيمثل مفهوم هيكلي أساسي وقديم يتم تعريفه من خلال إطارها المميز:فترات قصيرةمدعومة بمحركات صلبة أو عمودية أو منحنية قليلاًالأبراج (المنحنيات)متصلة في الجزء العلوي من خلال الطوليةأجهزة التشابكأوالعوارضهذا التصميم البسيط والقوي قد شكّل المناظر الطبيعية، وتمكّن التوسع الصناعي، ولا يزال حيوياً في البناء والنقل.

تعريف الحاجز: إطار حول العقبات

في جوهرها، جسر الحاجز هوالجسرمبنية على سلسلة متكررة منبنتسكل انحناء يتكون عادة من:

1. المراكز/المراكز:العناصر الهيكلية العمودية أو المهزومة قليلاً (ميل) التي تحمل الحمل الأساسي لأسفل. يمكن أن تكون الخشب أو الصلب أو الخرسانة.
2. القمم/أشعة القمم:العوارض الأفقية التي تربط قمم الأعمدة / الركائز ضمن انحناء واحد ، وتوزيع الأحمال عبرها.
3. الوقود:أعضاء قطرية أو أفقية تربط الأعمدة داخل منحنى وغالبا بين منحنيات مجاورة، وتوفير الاستقرار الحرج ضد القوى الجانبية (الرياح، النشاط الزلزالي،الهيجان القطار) ومنع الانحناء.

الـالطابق(حمل الطرق أو السكك الحديدية)أجهزة التشابكأوالعوارضتلك الفترةبينأعتاب الغطاء من المنحنيات المجاورة هذا يخلق سلسلة من المدى القصير على الإطار الداعم.

السمات الرئيسية:

• قابلية التكيف مع الأرض:يتفوق في عبور الأراضي غير المستوية، والوديان العميقة، والوديان، والسهول المياهية، أو المناطق المستنقية حيث بناء سدود مستمرة غير عملي أو مكلفة جدا.
• تنوع المواد:في السابق الخشب، والآن في الغالب الصلب أو الخرسانة.
• نموذج الجسر:غالباً ما تستخدم في المعابر المرتفعة على مسافات طويلة أو أعماق كبيرة.
• الهيكل المفتوح:يسمح للضوء والماء (أو حتى الحطام الصغير) بالمرور تحتها ، مما يقلل من حمولة الرياح وأحيانًا من التأثير البيئي مقارنة بالسدود الصلبة.

تاريخ متجذر في الخشب والسكك الحديدية

مفهوم جسر الحاجز قديم، لكن أهم عصرهالنمو الهائل للسكك الحديدية في القرن التاسع عشر، وخاصة في أمريكا الشمالية:

1. هيمنة الخشب (وسط أواخر القرن التاسع عشر):

• وفرة:كان الخشب متاحاً بسهولة، وبأسعار رخيصة نسبياً، وسهل العمل به باستخدام الأدوات الأساسية.
• بناء سريع:تمكّن السكك الحديدية من التحرّك بسرعة عبر القارات، وغزو المناطق الصعبة مثل الغرب الأمريكي والبرية الكندية أسرع بكثير من بناء أعمال أرضية صلبة.
• الهياكل الشهيرة:أصبحت الحواجز الخشبية الضخمة معالمًا (على سبيل المثال ، قناة ستاروكا الأصلية ، على الرغم من إعادة بنائها في وقت لاحق من الحجر ، وغيرها من الحواجز). تجسدت الهندسة الجريئة لعصر السكك الحديدية.
• القيود:عرضة للحريق، والتعفن، وتلف الحشرات، وتتطلب صيانة كبيرة. كانت قدرة الحمل محدودة بالمقارنة مع المواد اللاحقة.

• قواعد الفولاذ:تقدم قوة متفوقة إلى حد كبير ، ومدة حياة أطول ، ومقاومة نارية أكبر ، وقدرة حمل أعلى (مهمة لقطارات وسلع أثقل).أصبحت الحواجز الفولاذية المكونة من الشبكة أو الألواح المطاطية معيارًا في معابر السكك الحديدية الرئيسية والطرق السريعة في وقت لاحقالفولاذ هو أيضا المواد الأساسيةأجهزة بناء مؤقتة.
• سلاسل الخرسانة:توفر متانة ممتازة ومقاومة للحريق وأقل قدر من الصيانة. غالبًا ما تستخدم في قنوات الطرق السريعة الدائمة والخطوط الحديدية الحديثة. يمكن إلقائها في مكانها أو استخدام عناصر مُسبقة الصنع.

المواد: من الخشب الى المواد المركبة الحديثة

يحدد تطور المواد تاريخ جسر الحاجز وتطبيقاته:

1. الخشب:

• تقليدي:الخشب الثقيل (غالباً ما تكون الخشب الصلب المعالج مثل البلوط أو الخشب الناعم المعالج) للصواريخ والقبعات والدعامات وأشرطة سطح السفينة.
• الحديث:تستخدم منتجات الخشب المصممة (أشعة الغلام ، LVL) في بعض الأحيان لمكونات محددة في الهياكل الدائمة أو المؤقتة ، مما يوفر قوة وثباتًا أفضل.
• استخدام:في المقام الأول الحفاظ على التاريخ، وتطبيقات الخفيفة، والعمالة المؤقتة (أقل شيوعًا الآن) ، أو في المناطق ذات موارد خشبية مستدامة وفيرة.

• الأشكال الهيكلية:العوارض والقنوات والزوايا الملفوفة بالشعاع العريض (I-beams) شائعة في الأعمدة والغطاءات والحبال والعوارض.
• أجزاء مصنوعة:مقاطع مربعات مبنية أو أعمدة لوحات لأحمال ثقيلة أو امتدادات طويلة بين الانحناءات.
• التراكم:أسطوانات H الفولاذية أو أسطوانات الأنابيب مدفوعة في الأرض لدعم الأساس.
• حماية من التآكل:التشطيب، الطلاء، والمزيد من التشطيب الساخن ضرورية لطول العمر.
• استخدام:المادة المهيمنةالسكك الحديدية الدائمة، والجسور الرئيسية للطرق السريعة، وجميع السكك الحديدية المؤقتة الثقيلة.

• الخرسانة المسلحة (RC):المعيار للصب في المكان الملتويات، والقبعات، والطوابق.
• الخرسانة المسبقة الصب / المضغوطة:عادة ما تكون الغطاءات المنحنية أو الأعمدة أو المكسرات الكاملة من أجل البناء بشكل أسرع. تمتد أحزمة الخرسانة المجهدة مسبقاً بين المكسرات.
• استخدام:تستخدم على نطاق واسع في الجسور السريعة الدائمة ، والجسور في المناطق الحضرية ، وممرات السكك الحديدية الحديثة بسبب المتانة والصيانة المنخفضة.

البناء والتطبيقات: خارج السكك الحديدية

يختلف بناء جسر الدرج اختلافًا كبيرًا بناءً على الدائمة والمواد:

1. الحواجز الدائمة (السكك الحديدية والطرق):

• مؤسسة:تتطلب أسس عميقة ومستقرة (أعمدة مدفوعة، أشواط حفر، أسس منتشرة) اعتمادا على ظروف التربة والحمل.
• الانتصاب:تقوم الرافعات برفع حواف الصلب المجهزة مسبقًا أو وضع الصلب المعزز والصقائق لتمرير الخرسانة. ثم يتم وضع الحزم / الحبال.
• السكك الحديدية:تبقى حاسمة تمامًا عند عبور الوديان والقنوات والسهول الفيضانية. الأمثلة الحديثة هي حصريًا تقريبًا من الصلب أو الخرسانة. (على سبيل المثال ، الحواجز الصلبية الضخمة التي تعبر ممرات الجبال).
• الطرق السريعة:تستخدم للطرق السريعة المرتفعة عبر المدن أو عبور الوديان أو الممرات المائية حيث لا يمكن بناء ضفاف صلب (على سبيل المثال ، العديد من الجسور في أنظمة الطرق السريعة).

• المواد:تقريباً حصرياًالصلب، مصممة لكونها وحدات ، قابلية لإعادة الاستخدام ، وتجميع / تفكيك سريع.
• الغرض:توفير منصات عمل مؤقتة مرتفعة ودعم:
• بناء الجسور الدائمة (دعم الأعمال الزائفة والصقائق والمعدات).
• بناء السدود / إصلاحها.
• تثبيت خطوط الأنابيب أو الكابلات فوق العقبات.
• توفير الوصول في المناطق الصعبة لمختلف مشاريع البناء.
• المكونات:الإطارات الفولاذية القياسية (المنحنيات) ، والأقواس، والشرائط، والطوابق (غالباً الألواح الخشبية أو شبكات الفولاذ). مصممة لقدرات الحمل المحددة (العمال والمعدات والمواد).
• التجميع:عادة ما يتم تجميعها قطعة تلو الأخرى باستخدام المسامير أو المسامير باستخدام رافعات أو قوالب. الأمان والاستقرار تحت أحمال البناء الديناميكية أمر بالغ الأهمية.

أمثلة مميزة و أهمية دائمة

• قناة ليثبريدج (ألبيرتا، كندا):واحد من أطول وأعلى جسور الحديد في العالم، يحمل خط السكك الحديدية الكندي عبر وادي نهر أولدمان (1.6 كم وطول، 96 متر ارتفاع).
• غوت كانيون ترستل (كاليفورنيا، الولايات المتحدة الأمريكية):قاعدة خشبية ضخمة ومعزولة (التي انهارت الآن إلى حد كبير) ، وهي بقايا عصر بناء السكك الحديدية الجريئة.
• العديد من بوابات الطرق السريعة:غالبًا ما تستخدم الأقسام المرتفعة من الطرق السريعة والطرق السريعة الأخرى التي تعبر المناطق الحضرية أو الوديان تصاميم الخرسانة أو الصلب.

الـجسر الحاجز، من أصولها الخشبية المتواضعة التي تشغل ثورة السكك الحديدية إلى الصلب الضخم والحاجز الخرساني اليوم، هو دليل على القوة الدائمة لمفهوم هيكلي بسيط.يتم تعريفها من خلال انحناءاتها المتكررة وفتراتها القصيرة،إنه يحل المشكلة الأساسية للعبور على أرض غير مستوية أو معقّدة بكفاءة.ويحقق هذا من خلال نهج هيكلي مختلف بشكل أساسي، غالبًا ما تكون إطارًا دائمًا بدلاً من قاعدة وحدات قابلة للتنفيذ بسرعة. تطورها من الخشب إلى الزجاجات الفولاذية والخرسانية هو تقدم في الهندسة وعلوم المواد.سواء كان يحمل قطارات البضائع بطول ميل عبر الهوامات الجبلية، دعم الطرق السريعة المرتفعة عبر المدن، أو توفير العمود الفقري الأساسي لبناء البنية التحتية الرئيسية الأخرى،يبقى جسر الحاجز عنصرًا لا غنى عنه ومميزًا في بيئتنا المبنيةيواصل إطارها تشكيل خطوط الأفق والقهر في المناظر الطبيعية الصعبة.