Jambatan

Jambatan merupakan satu struktur yang dibina untuk menyeberangi jurang atau rintangan seperti sungai, landasan keretapi ataupun jalan raya. Ia dibina untuk membolehkan laluan pejalan kaki, pemandu kenderaan atau keretapi di atas halangan itu.

Sejarah

Jambatan pertama yang dibina adalah titi kayu untuk menyeberangi sungai. Ada juga orang yang menggunakan dua utas tali atau rotan, yang diikat pada pokok-pokok di tepi sungai. Seterusnya, batu digunakan, tetapi cuma sebangai sokongan. Jambatan gerbang/berbentuk lengkung yang pertama dibina semasa zaman Empayar Rom, dan masih banyak jambatan dan saluran air orang Rom yang kekal sehingga hari ini. Orang-orang Rom juga mempunyai simen, yang mengurangkan perbezaan kekuatan batu² yang berbeza. Jambatan bata dan mortar dibina selapa zaman empayar Rom, kerana selepas zaman tersebut, teknologi simen telah hilang. Pada Zaman Pertengahan, tiang-tiang jambatan batu selalunya agak besar hingga menyebabkan kesusahan kepada kapal-kapal yang lalu di sungai tersebut.
Pada abad ke-18, berlaku banyak pembaharuan dalam pembinaan jambatan kayu balak oleh Hans Ulrich, Johannes Grubenmann dan lain-lain. Dengan kedatangan Revolusi Industri pada abad ke-19, sistem rangka (truss system) menggunakan besi tempa dimajukan untuk pembinaan jambatan yang lebih besar, tetapi besi tidak mempunyai kekuatan ketegangan (tensile strength) yang cukup untuk beban yang besar. Apabila keluli - yang mempunyai kekuatan ketegangan yang tinggi - diperkenalkan, jambatan yang lebih besar telah dibina, kebanyakannya menggunakan idea Gustave Eiffel, yang pertama kali dipertunjukkan di Menara Eiffel di Paris, Perancis. Keluli sesuai digunakan untuk pembinaan jambatan yang panjang kerana ia mempunyai nisbah kekuatan-kepada-berat yang tinggi, tetapi konkrit pula mempunyai kos penjagaan yang lebih murah. Jadi, selalunya "konkrit diperkuat" (reinforced concrete) digunakan - kekuatan ketegangan konkrit yang lemah disokong oleh kabel keluli yang ditanam di dalam konkrit itu.

Jenis-jenis jambatan

Jenis-jenis jambatan boleh dikelaskan mengikut kegunaannya ataupun struktur binaannya.

Dari segi kegunaan

Sesuatu jambatan biasanya direka sama ada untuk keretapi, untuk pemandu jalan raya atau untuk pejalan kaki. Ada juga jambatan yang dibina untuk paip-paip besar dan saluran air yang boleh digunakan untuk membawa barang. Kadang-kadang, terdapat batasan dalam penggunaan jambatan; contohnya, ada jambatan yang dikhaskan untuk lebuh raya dan tidak boleh digunakan oleh pejalan kaki atau penunggang basikal. Ada juga jambatan yang dibina untuk pejalan kaki (jejambat), dan boleh digunakan untuk penunggang basikal.

Jambatan upacara dan hiasan

Sesetengah jambatan dibina lebih tinggi daripada yang diperlukan, agar pantulan jambatan itu akan melengkapkan sebuah bulatan. Jambatan seperti ini, yang selalunya dijumpai di taman oriental, dipanggil "Jambatan Bulan", kerana jambatan itu dan pantulannya menyerupai sebuah bulan purnama.
Adalah biasa di istana² jambatan dibina melangkaui sungai tiruan sebagai simbol perjalanan ke tempat ataupun keadaan minda yang penting. Ada satu set yang terdiri daripada lima jambatan yang merentasi satu sungai yang berbelit-belit di salah sebuah laman penting di Bandar Terlarang (Forbidden City) di Beijing, China. Jambatan yang tengah hanya boleh dilalui oleh Maharaja, Permaisuri dan dayang-dayang mereka.

Dari segi struktur

Perancangan dan bahan asas pembinaan jambatan bergantung kepada lokasi dan juga jenis muatan yang akan ditanggungnya. Berikut adalah beberapa jenis jambatan yang utama:

Jambatan batang kayu (Log bridge)

Jambatan yang terawal adalah apabila manusia mengambil kesempatan daripada pohon kayu yang tumbang merentasi sungai. Jadi, tak hairanlah jika jambatan yang pertama dibina ialah pokok yang sengaja ditumbangkan merentasi sungai. Kini, jambatan seperti itu hanya digunakan secara sementara, contohnya di tempat² pembalakan, yang mana jalan yang dibina hanyalah untuk sementara dan kemudian ditinggalkan. Ini kerana jambatan seperti ini mempunyai jangka hayat yang pendek disebabkan oleh ia menyentuh tanah (yang basah) hingga menyebabkannya mereput, serta serangan anai-anai dan serangga-serangga lain. Jambatan batang kayu yang tahan lama boleh dibina dengan menggunakan tapak konkrit yang tidak ditakungi air dan dijaga dengan baik.

Jambatan alang (Beam bridge)

Boleh dikatakan keturunan langsung jambatan batang kayu, jambatan alang biasanya diperbuat daripada alang keluli "I", konkrit diperkuat atau konkrit telah-tertegang (post-tensioned concrete) yang panjang. Ia kurang digunakan sekarang kecuali untuk jarak yang dekat. Jambatan ini selalunya digunakan untuk jambatan pejalan kaki dan juga jambatan-jambatan yang merintangi lebuh raya.

Jambatan kerangka (Truss bridge)

Jika alang² itu disusun dalam bentuk kekisi, contohnya segitiga, supaya setiap alang hanya menampung sebahagian berat struktur itu, maka ia dinamakan jambatan kerangka. Jika dibandingkan dengan jambatan alang, jambatan kerangka adalah lebih berhemat dalam penggunaan bahan. Kerangka boleh menahan beban yang lebih berat untuk jarak yang lebih jauh menggunakan elemen yang lebih pendek daripada jambatan alang. Ada berbagai jenis cara untuk membuat kerangka ini, namun begitu, semuanya menggunakan prinsip penggiliran elemen tegangan dan tekanan. Sekiranya satu-satu elemen itu telah diketahui - melalui analisis kejuruteraan - hanya akan mengalami ketegangan tanpa tekanan atau kenduran, maka ia boleh diperbuat daripada batang keluli yang lebih langsing. Bahagian atas kerangka selalunya mengalami tekanan, manakala bahagian bawahnya mengalami tegangan.
Jambatan ini selalunya dibina dengan menggunakan dua kerangka yang dihubungkan dengan elemen-elemen pepenjuru yang mendatar untuk membentuk sebuah struktur berbentuk kotak. Jalan yang akan dilalui boleh terjadi daripada sebahagian elemen-elemen atas atau bawah, atau juga boleh digantung di tengah-tengah. Jika jambatan itu harus menyeberangi jurang yang senget, kerangka itu boleh diimbangi. Ini selalunya terjadi jika tebing yang betul-betul bertentangan membuatkan kerja-kerja pembinaan lebih sukar.
Jambatan kerangka boleh dibina daripada hampir semua bahan yang keras dan kuat, termasuklah batang kayu, keluli ataupun konkrit diperkuat. Konsep kerangka ini juga digunakan dalam jambatan-jambatan yang lain ataupun komponen-komponen jambatan seperti struktur geladak jambatan gantung.

Jambatan gerbang tertekan (Compression arch bridge)

Jambatan berbentuk ini adalah antara jambatan yang paling awal yang dapat merintangi jarak yang jauh menggunakan batu bata ataupun konkrit. Bahan-bahan ini boleh menerima tekanan yang tinggi tetapi tidak boleh menahan tegangan yang kuat. Jambatan ini berbentuk pintu gerbang - maka sebarang tekanan menegak akan turut menghasilkan tekanan mendatar di puncak gerbang itu.
Di kebanyakan jambatan gerbang, jalan diletakkan di atas struktur gerbang itu. Saluran air orang-orang Rom dahulu menggunakan kaedah menyusun beberapa jambatan gerbang - daripada jambatan panjang kepada jambatan pendek apabila ketinggian ditambahkan - untuk mencapai ketinggian sambil mengekalkan ketegaran struktur itu, dengan mengelakkan pembinaan elemen menegak yang tinggi dan langsing. Jambatan gerbang ini masih digunakan di terusan-terusan air dan jalan raya kerana ia mempunyai bentuk yang menarik, terutamanya apabila ia menyeberangi air kerana pantulan gerbang itu membentuk kesan visual berbentuk bulatan dan bujur.
Kebanyakan jambatan gerbang tertekan moden dibuat daripada konkrit diperkuat. Untuk pembinaannya, sokongan sementara boleh didirikan untuk menyokong bentuk jambatan itu. Apabila konkrit telah mengeras, barulah sokongan sementara itu dibuang.
Salah satu variasi kepada jambatan jenis ini ialah apabila gerbang jambatan itu naik lebih tinggi daripada jalan. Dalam kes ini, kabel keluli menghubungkan jalan dengan gerbang itu.

Jambatan gantung (Suspension bridge)

Jambatan gantung adalah satu lagi jenis jambatan yang awal, dan masih lagi dibina menggunakan bahan asli, seperti tali berami di sesetengah tempat di Amerika Selatan. Sudah semestinya jambatan ini diperbaharui secara berkala kerana bahan ini tidak tahan lama, dan di sana, bahan-bahan ini dibuat oleh keluarga² sebagai sumbangan masyarakat. Sejenis variasi yang lebih kekal, sesuai untuk pejalan kaki dan kadang kala penunggang kuda boleh dibuat daripada wayar biasa. Puak Inca di Peru juga pernah menggunakan jambatan ini pada kurun ke-16 untuk jarak sejauh 60 m. Bagi jambatan ini, laluan jalan akan mengikut lengkungan menurun dan menaik kabel yang membawa beban. Tali/wayar tambahan juga diletakkan pada paras yang lebih tinggi sebagai tempat berpegang. Untuk berjalan dengan selesa di jambatan seperti ini, sejenis cara berjalan seperti meluncur diperlukan, ini kerana cara berjalan yang biasa akan menghasilkan gelombang bergerak yang akan menyebabkan jambatan (dan pejalan kaki) bergoyang atas-ke-bawah atau kiri-ke-kanan.
Jambatan gantung moden yang mampu membawa kenderaan menggunakan dua menara menggantikan pokok. Kabel yang merentangi jambatan ini perlu ditambat dengan kukuh (selalunya menggunakan konkrit) di kedua-dua belah hujung jambatan, kerana sebahagian besar beban di atas jambatan akan dipikul oleh tegangan di dalam kabel utama ini. Jalan raya kemudiannya dihubungkan ke kabel utama dengan menggunakan jaringan kabel² lain yang digantung menegak. Jambatan seperti ini cuma praktikal digunakan untuk jarak yang jauh, di mana bentuk muka bumi menghalang, atau ia menjadikan laluan air berbahaya untuk mendirikan tiang penahan, samada yang sementara ataupun kekal. Jambatan seperti ini juga selalunya menyedapkan mata memandang. Namun begitu, ia selalunya tidak sesuai untuk digunakan oleh keretapi kerana jambatan itu akan melentur disebabkan oleh gerabak² keretapi yang berat.

Jambatan kabel-penahan (Cable-stayed bridge)

Jambatan kabel-penahan adalah agak baru. Rekaan jambatan ini menggunakan beberapa kabel yang berasingan yang menghubungkan jalan dengan menara. Kabel² pepenjuru ini diikat dengan tegang dan lurus (tidak melentur kecuali disebabkan oleh berat sendiri) ke beberapa tempat yang berlainan di sepanjang jalan. Kabel² itu boleh diikat di tengah-tengah jalan (satu jaringan) atau di tepi jalan (dua jaringan). Biasanya dua menara digunakan, dan kabel-kabel disusun dalam bentuk kipas.
Kelebihan jambatan ini berbanding jambatan gantung ialah tambatan yang kukuh di hujung jambatan untuk menahan tarikan kabel tidak diperlukan. Ini disebabkan oleh geladak jambatan itu sentiasa berada di dalam keadaan tekanan. Ini menjadikan jambatan ini sebagai jambatan pilihan di tempat² yang keadaan tanahnya kurang baik, asalkan menara-menaranya boleh dipasak dengan baik.
Antara contoh jambatan kabel penahan yang terkenal di Malaysia termasuklah Jambatan Pulau Pinang dan Jambatan Kedua Muar.

Jambatan penyangga (Cantilever bridge)

Jambatan penyangga biasanya digunakan untuk mengatasi masalah pembinaan apabila keadaan tidak praktikal untuk menahan beban jambatan dari bawah semasa pembinaan. Disebabkan ia agak keras/tidak mudah bergoyang, ia sesuai digunakan untuk membawa landasan keretapi. Walaupun dari segi seni bina penyangga selalunya mempunyai cuma satu bahagian, untuk jambatan biasanya dua bahagian (sepasang) yang serupa dibina.
Satu kelebihan jambatan ini ialah ia boleh dibina dengan cuma bekerja menggunakan caisson sementara – ini dilakukan dengan membina kedua-dua bahagian sekaligus untuk memastikan keseimbangan jambatan itu. Kebanyakan jambatan penyangga menggunakan sepasang struktur yang serupa, setiap satu dengan satu menara dan dua penyangga yang terjulur keluar. Kemudian, apabila siap, jambatan itu biasanya akan ditambat di hujungnya, untuk mengelakkan penyangga tadi terjungkit, dan menghasilkan celah yang lebar di antara kedua-dua penyangga tadi. Setelah itu, satu jalan yang telah siap dibina awal-awal diangkat dan diletakkan di tengah-tengah jambatan itu menggunakan kabel untuk meyambung kedua-dua bahagian. Jika tidak, bahagian tengah jalan itu boleh dibina ketika itu juga daripada bahagian-bahagiannya.
Prinsip penyangga ini biasa digunakan dalam pembinaan jambatan gerbang tertekan. Dalam kebanyakan pembinaan jambatan jarak jauh moden, menara dan kabel sementara digunakan untuk menahan bahagian-bahagian gerbang yang dibina secara berperingkat. Cara ini agak sama dengan cara pembinaan jambatan kabel-penahan. Penggunaan menara sementara ini mengurangkan jumlah bahan yang diperlukan dan memudahkan perancangan.

Jambatan boleh pindah

Jambatan boleh gerak (movable bridge) membolehkan benda-benda yang tinggi seperti layar kapal melaluinya, ataupun ia boleh digunakan untuk merentasi jarak yang tinggi atau jaraknya boleh berubah. Jambatan ini biasanya boleh diputarkan ke atas (drawbridge) atau ke tepi (swing bridge). Bagi sesetengah jambatan pula, bahagian tengahnya boleh diangkat menegak ke atas (lift bridge). Ada juga jambatan yang digelar jambatan pengangkut (transporter bridge), ia cuma digunakan di tempat-tempat yang tidak banyak kenderaan.
Untuk jambatan-jambatan yang kecil, pergerakan ini mungkin boleh dilakukan tanpa menggunakan enjin. Sesetengah jambatan boleh dikawal oleh pengguna, terutamanya yang mempunyai bot, sesetengah yang lain dikawal oleh pengawal jambatan, kadang-kadang dari jauh dengan menggunakan kamera video dan pembesar suara. Selalunya terdapat lampu isyarat untuk pengguna² jalan dan air, dan tambahan pengadang jalan untuk para pemandu.
Jambatan boleh gerak yang lebih kecil yang dipanggil jetway, juga digunakan di lapangan terbang, untuk membolehkan penumpang-penumpang menaiki kapal terbang yang berbagai² saiz dan jarak dari bangunan terminal.