What allows an arch bridge to span greater distances than a beam bridge, or a suspension bridge to stretch over a distance seven times that of an arch bridge? The answer lies in how each bridge type deals with the important forces of compression and tension.
Tension: What happens to a rope during a game of tug-of-war? Correct, it undergoes tension from the two sweaty opposing teams pulling on it. This force also acts on bridge structures, resulting in tensional stress.
Advertisement
Advertisement
Compression: What happens when you push down on a spring and collapse it? That’s right, you compress it, and by squishing it, you shorten its length. Kompressionsspänning är därför motsatsen till dragspänning.
Kompression och dragspänning finns i alla broar, och som illustrerat kan de båda skada en del av bron när varierande lastvikter och andra krafter verkar på konstruktionen. Det är brokonstruktionens uppgift att hantera dessa krafter utan att buckla eller knäcka.
Buckling uppstår när kompressionen överstiger ett objekts förmåga att uthärda den kraften. Knäckning är vad som händer när spänningen överträffar ett objekts förmåga att hantera den förlängande kraften.
Det bästa sättet att hantera dessa kraftfulla krafter är att antingen avleda dem eller överföra dem. Med dissipation gör konstruktionen det möjligt att sprida kraften jämnt över ett större område, så att ingen punkt får bära den koncentrerade kraften. Det är skillnaden mellan att äta en chokladkaka varje dag i en vecka och att äta sju kakor på en enda eftermiddag.
Vid överföring av krafter flyttar konstruktionen stress från ett svagt område till ett starkt område. Som vi kommer att gräva i på de kommande sidorna föredrar olika broar att hantera dessa påfrestningar på olika sätt.