Most wspornikowy — definicja, konstrukcja i zastosowania

Inżynierowie w XIX wieku wiedzieli, że most zbudowany na wielu podporach rozłoży obciążenia pomiędzy nimi. Oznaczało to, że naprężenia w dźwigarze lub kratownicy byłyby mniejsze i można by było budować dłuższe przęsła. Kilku dziewiętnastowiecznych inżynierów zaprojektowało mosty ciągłe z przegubami w połowie rozpiętości. Zastosowanie przegubu w układzie wieloprzęsłowym oznaczało, że inżynierowie mogli lepiej określić obciążenia i naprężenia na moście. Oznaczało to również, że most mógł obsługiwać fundamenty osiadające w różnym tempie.

Heinrich Gerber był jednym z inżynierów, którzy uzyskali patent na dźwigar zawiasowy (1866) i jest uznawany za pierwszego, który go zbudował. Most w Hassfurcie nad Menem w Niemczech ma rozpiętość środkowego przęsła wynoszącą 124 stopy (38 metrów). Ukończony w 1867 roku, był pierwszym nowoczesnym mostem wspornikowym. Inne wczesne mosty wspornikowe to High Bridge of Kentucky autorstwa C. Shalera Smitha (1877), most wspornikowy Niagara Charlesa Conrada Schneidera (1883) oraz most Poughkeepsie autorstwa Johna Francisa O'Rourke i Pomeroya P. Dickinsona (1889). Most na rzece Kentucky przecinał wąwóz o głębokości 275 stóp (84 metrów). Został zbudowany na wsporniku, co oznaczało, że nie musiał być podtrzymywany podczas budowy. Najsłynniejszym wczesnym mostem wspornikowym jest most kolejowy Forth. Most ten przez 17 lat dzierżył rekord najdłuższego przęsła na świecie.

Benjamin Baker pokazał na zdjęciu po lewej, jak działa system wspornikowy. W środku widać zawieszone przęsło, na którym siedzi Kaichi Watanabe. Konieczność przeciwstawienia się ściskaniu dolnego pasa widać na przykładzie drewnianych słupów, podczas gdy naprężenie górnego pasa pokazują wyciągnięte ramiona. Działanie zewnętrznych fundamentów jako kotwic wspornika jest widoczne w rozmieszczeniu przeciwwag.

Most wspornikowy - konstrukcja, której co najmniej jedna część działa jako kotwica podtrzymująca inną część, która wystaje poza pomost wspierający.

- John Alexander Low Waddell, inżynieria mostowa

Proste przęsło wspornikowe tworzą dwa ramiona wspornikowe rozciągające się z przeciwległych stron przeszkody, która ma zostać pokonana, spotykające się w środku. W przypadku przęsła podwieszonego ramiona wspornikowe nie spotykają się w środku; zamiast tego podtrzymują centralny most kratownicowy, który spoczywa na końcach ramion wspornikowych. Przęsło podwieszane można zbudować poza placem budowy i podnieść na miejsce lub zbudować na miejscu przy użyciu specjalnych podpór ruchomych.

W przypadku wsporników zrównoważonych, rozpiętość jest równoważona przez wsporniki biegnące w przeciwnym kierunku. Jeśli są one zakotwione w solidnych fundamentach, nazywa się je ramionami kotwiącymi. W moście zbudowanym na dwóch filarach fundamentowych występują cztery ramiona wspornikowe: dwa, które obejmują przeszkodę, i dwa ramiona kotwiące, które rozciągają się od przeszkody. Ze względu na konieczność zapewnienia większej wytrzymałości podpór wsporników zrównoważonych, konstrukcja nośna mostu często przybiera formę wież nad filarami fundamentowymi. Most Commodore Barry jest przykładem tego typu mostu wspornikowego.

Stalowe wsporniki kratownicowe przenoszą obciążenia poprzez rozciąganie górnych elementów i ściskanie dolnych. Zazwyczaj konstrukcja rozprowadza naprężenia poprzez ramiona kotwiące do najbardziej zewnętrznych podpór, podczas gdy ściskanie jest przenoszone do fundamentów pod centralnymi wieżami.

Mosty wspornikowe z betonu sprężonego są często budowane z wykorzystaniem konstrukcji segmentowej.

Niektóre stalowe mosty łukowe (takie jak most Navajo) są budowane z wykorzystaniem czystych przęseł wspornikowych z każdej strony. Są one następnie łączone za pomocą sworzni, zwykle po uprzednim wymuszeniu rozejścia się miejsc styku. Po usunięciu podnośników i dodaniu blachy mostowej most staje się mostem łukowym z kratownicą. Taka konstrukcja bez podparcia jest możliwa tylko wtedy, gdy dostępna jest odpowiednia skała podtrzymująca naprężenia w górnym pasie przęsła podczas budowy, co zwykle ogranicza tę metodę do przęseł w wąskich kanionach.

Najdłuższe na świecie mosty wspornikowe (wg długości przęsła):

1. Most Quebec (Quebec, Kanada) 1,800 stóp (549 m)
2. Most Forth (Firth of Forth, Szkocja) 2 x 1,710 stóp (521 m)
3. Most Minato (Osaka, Japonia) 1,673 stóp (510 m)
4. Most Commodore Barry (Chester, Pennsylvania, USA) 1,644 stóp (501 m)
5. Crescent City Connection (dwa przęsła) (Nowy Orlean, Luizjana, USA) 1,575 stóp (480 m)
6. Most Howrah (Kolkata, Bengal Zachodni, Indie) 1,500 stóp (457 m)
7. Most Pamięci Weteranów (Gramercy, Luizjana, USA) 1,460 stóp (445 m)
8. Most zatokowy San Francisco - Oakland (East Bay Span) (San Francisco, Kalifornia, USA) 1,400 stóp (427 m)
9. Most Horace Wilkinson (Baton Rouge, Luizjana, USA) 1,235 stóp (376 m)
10. Most Tappan Zee (South Nyack, Nowy Jork i Tarrytown, Nowy Jork, USA) 1,212 stóp (369 m)