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桥梁建设中的游历史
游动在工业革命期间成为主要的金属连接方法,使得像苏格兰的福斯之 和纽约的[布鲁克林桥这样的标志性桥梁得以建造,这些结构依靠数千个手动或充气驱动的弧形连接成型的铁板和后期钢板和梁,技术在19世纪和20世纪初得到完善,成为钢桥制造的骨干,直到二战后焊接和高强度螺栓变得实用.
由铸铁转向铸铁,然后转向钢直接影响到了铸铁。 早期铸铁的铸铁效果;后来,碳钢的铸铁效果更大,更加统一。 这一过程既是一种艺术,也是一种科学的铸铁队伍在协调的帮派中工作,在工作场所加热、插入和加压,往往在河或峡谷上方的危险条件下。
利维德联合企业的机械师
螺旋形基本上是一个圆柱形金属轴,头顶为一端。 要形成关节,螺旋形被加热成樱桃红色温度(约1000-1,200°F),使其塑性,然后通过板块中的对齐孔放置。 气压锤子或液压线杆使平端变形,形成一个将板块夹在一起的第二头(“巴克尾 ” ) 。
当冷却时,它会收缩,把板子与钳子力拉在一起,产生]的软体动动因。这种缩合作用至关重要:它产生剩余压缩应力,从而增强疲劳阻力,防止负载滑动。与螺栓不同,热驱动的硬体产生几乎无缺口的连接,理想的是在桥基上抵抗剪切力和抗拉力。
里韦特按头形(按钮,反冲,锅)和安装方法(热或冷)分类. 在现代桥梁保护中,冷里韦特有时用于修复,但热里韦特仍然是历史真实性的标准.
建造大桥期间面临的挑战
极端劳动强度和熟练工艺
需要专门队伍进行排气:一个 冲压人 , 用来加热射线,一个] 捕捉者 ,用来用毒 ⁇ 处理热射线,一个] 吊杆上,用来对工厂头顶设置一个重的多利棒,一个或两个[] 挥动气锤,每个射线员用掉几秒钟,但协调却很疲劳。在像 旧金山-奥克兰湾大桥这样的大型桥梁中,有超过一百万个拉力的拉力由消耗数月劳力的手动过程驱动。
高温和安全危害
热力喷射需要桥上或桥附近铸造,造成火灾风险,使工人面临烧伤和熔化的金属溅射。 热量还导致钢质微结构在热力喷射孔周围发生局部变化,有时导致旧碳钢受热影响的区域裂解[。
质量控制和检查困难
统一性很难实现,热度低的光圈可能无法完全填满洞口;过热光圈可能氧化和削弱,不完全的打击导致关节松散,在超声波测试出现之前,视察员依靠视觉检查和锤子测试——将每个光圈头抽打,听“环”而不是“ ⁇ ” 。 这是主观的,可能会错失内部缺陷。
修改缺乏灵活性
一旦驱动,光栅是永久性的。 清除光栅需要钻探或烧掉断层,这破坏了周围的金属。 这限制了以后加固或改造现有桥梁的能力,随着20世纪交通负荷的增加,这一缺陷也很大。
解决方案和工程预付款
自动调试系统
从20世纪30年代开始,液压和充气式喷射机取代了手锤进行现场工作。这些机器可以提供一致的力和热,减少人为错误。在工厂环境中,[自动喷射[系统现在以每分钟20倍的速率驱动喷射机,精确控制挤压和对齐。
高架波尔特作为直接替代品
最重要的转变是开发了高强度结构螺栓(ASTM A325和A490),这些螺栓提供了几个优点:它们可以由技能较低的劳动力安装,不需要加热,允许通过扭矩或转核方法控制张力,并且可以进行更换或改造。 如今,几乎所有新的钢桥连接都使用螺栓或焊接;螺旋被保留用于修复工作。
预置和商店焊接
现代桥梁往往由预制部件焊接或栓在受控商店环境中组装,这样可以将场线(或栓)缩短到最后连接,节省时间和提高质量,例如模块钢轨被分节运送,并连接到仿照旧钢轨的钳力的滑动螺栓关节。
现有斜拉桥的非破坏性测试
保存历史的斜拉桥现在依靠超音速测试[,磁粒子检查,以及[放射成像[],在没有拆除的情况下评估斜拉桥的完整性。这些方法检测裂缝、腐蚀或松散的斜拉管,从而能够进行有针对性的修复而不是批发替换。
瑞温对博尔廷对焊接:比较分析
| Attribute | Riveting | Bolting | Welding |
|---|---|---|---|
| Clamping force | High (from thermal contraction) | Controlled (torque/pretension) | None (fusion joint) |
| Labor skill | Very high | Moderate | High (certified welders) |
| Fatigue resistance | Excellent (friction joint) | Good (slip-critical) | Variable (needs stress relief) |
| Inspectability | Difficult (hidden shank) | Easier (visual + torque check) | Requires NDT |
| Removability | Destructive | Nondestructive | Destructive |
| Speed of installation | Slow | Fast | Moderate |
每种方法都有其优势。 焊接为现代钢箱金刚套提供了连续、刚性连接的理想,但它引入了残余压力,在寒冷的天气中可能变得脆性。 宝鼎提供了力量、可检查性和野外连接的维持性的最佳平衡。 瑞弗套在新建筑中虽然已经过时,但仍然是历史桥梁修复的金本位。
历史遗迹桥梁保护
许多古老的流线桥仍在使用,承载着现代交通负荷远远超过其原设计. 保存工作需要认真评估流线条件. 美国历史工程记录(HAER) 记载了这些桥梁,以及国家历史保存信托[主张维护这些桥梁而不是拆除.
一个显著的例子就是匹兹堡的斯密斯菲尔德街桥,这是一座1883年的扁豆特鲁斯桥,在1990年代曾使用热力驱动的雷夫特来维持历史准确性,进行了一次重大修复。 另一个例子是圣路易斯的 Eads桥,其滚钢拱门完全拉开,至今仍在为铁路和公路交通服务。
为了保存级的光圈,工程师必须复制原始材料和程序,这往往涉及提供19世纪风格的光圈炉和培训专门人员,例如国家公园服务历史文献方案[等资源为此类工作提供了指导方针。
桥桥工程中Riveting的现代应用
虽然结构拉动在新桥梁中很少见,但它在改造和维修[中找到了一个特殊位置。冷驱动拉动用于一些建筑钢连接,在这种钢连接中,焊接热能损害现有的涂层或造成火灾危险。此外,空气空间[和[]重型机械[]工业继续使用来自桥梁建筑的拉动-拉力,在飞机皮板中用于轻量铝拉动拉动,在采矿设备中用于大型钢拉动拉动。
研究了 软体搅拌机和自穿式圆筒[,提供了防腐蚀的关节,没有预先钻孔,这些现代变体正在探索混合钢筋混凝土桥面甲板,尽管广泛采用还剩十年。
结论
骑马是19世纪和20世纪初钢铁大桥的关键技术。 骑马的挑战 — — 实验室强度、安全风险、质量变化和缺乏灵活性 — — 工程师开发更好的骑马和焊接方法。 然而骑马(飞跃力、摩擦关节和热收缩)背后的原则仍然是结构工程的基础。 理解骑马的历史和技术不仅尊重过去的造桥者的手艺,而且还为当前的保护实践提供信息,激励新的联合技术。
关于历史桥梁建造的进一步解读,见ASCE历史土木工程地标[方案. 关于现代结构螺栓标准,请参看结构连接研究理事会规格.