Jambatan kabel tambat

Jambatan kabel tambat (cable-stayed bridge) mempunyai satu atau lebih menara (atau pilon), dari mana kabel (tali dawai) menyokong dek jambatan. Ciri yang membezakan ialah kabel atau tambat (stays), yang menjulur terus dari menara ke dek, biasanya membentuk corak seperti kipas atau siri garisan selari. Ini berbeza dengan jambatan gantung moden, di mana kabel yang menyokong dek digantung secara menegak dari kabel utama, yang menjulur antara menara dan disauk pada kedua-dua hujung jambatan. Jambatan kabel tambat adalah optimum untuk rentang yang lebih panjang daripada jambatan julur dan lebih pendek daripada jambatan gantung. Ini adalah julat di mana jambatan julur akan cepat menjadi lebih berat, dan kabel jambatan gantung akan menjadi lebih mahal.

Jambatan kabel tambat mendapat penggunaan meluas pada akhir abad ke-19. Contoh awal, termasuk Jambatan Brooklyn, sering menggabungkan ciri-ciri daripada reka bentuk kabel tambat dan gantung. Reka bentuk kabel tambat kurang digemari pada awal abad ke-20 apabila jurang yang lebih besar dirapatkan menggunakan reka bentuk gantung tulen, dan yang lebih pendek menggunakan pelbagai sistem yang dibina daripada konkrit bertetulang. Ia kembali menjadi penting pada akhir abad ke-20 apabila gabungan bahan baharu, jentera pembinaan yang lebih besar, dan keperluan untuk menggantikan jambatan lama semuanya merendahkan harga relatif bagi reka bentuk ini.

Sejarah

Jambatan kabel tambat bermula sejak 1595, di mana reka bentuk ditemui dalam Machinae Novae, sebuah buku oleh pencipta Croatia-Venetia Fausto Veranzio. Banyak jambatan gantung awal sebahagiannya dibina sebagai kabel tambat, termasuk jambatan kaki Jambatan Dryburgh Abbey 1817, Jambatan Victoria, Bath (1836) yang dipatenkan oleh James Dredge, Sr., dan kemudian Jambatan Albert (1872) dan Jambatan Brooklyn (1883). Pereka mereka mendapati bahawa gabungan teknologi menghasilkan jambatan yang lebih tegar. John A. Roebling mengambil kesempatan terutamanya daripada ini untuk mengehadkan ubah bentuk akibat beban kereta api di Jambatan Gantung Air Terjun Niagara.

Contoh tertua yang diketahui masih wujud bagi jambatan kabel tambat sebenar di Amerika Syarikat ialah Jambatan Gantung Bluff Dale besi tempa yang sebahagian besarnya utuh milik E.E. Runyon dengan alang dan dek kayu di Bluff Dale, Texas (1890), atau Jambatan Barton Creek yang dimusnahkan beberapa minggu sebelumnya antara Huckabay, Texas dan Gordon, Texas (1889 atau 1890). Dalam abad kedua puluh, contoh awal jambatan kabel tambat termasuk jambatan Cassagnes luar biasa A. Gisclard (1899), di mana bahagian mendatar daya kabel diimbangi oleh kabel pengikat mendatar yang berasingan, menghalang mampatan yang ketara dalam dek, dan jambatan G. Leinekugel le Coq di Lézardrieux di Brittany (1924). Eduardo Torroja mereka bentuk akueduk kabel tambat di Tempul pada tahun 1926. Jambatan kabel tambat berdek konkrit Albert Caquot 1952 di atas terusan Donzère-Mondragon di Pierrelatte adalah salah satu yang pertama daripada jenis moden, tetapi mempunyai sedikit pengaruh pada perkembangan kemudian. Jambatan Strömsund berdek keluli yang direka oleh Franz Dischinger (1955) adalah, oleh itu, lebih kerap disebut sebagai jambatan kabel tambat moden yang pertama.

Perintis utama lain termasuk Fabrizio de Miranda, Riccardo Morandi, dan Fritz Leonhardt. Jambatan awal dari tempoh ini menggunakan sangat sedikit kabel tambat, seperti dalam Jambatan Theodor Heuss (1958). Walau bagaimanapun, ini melibatkan kos pemasangan yang besar, dan struktur yang lebih moden cenderung menggunakan lebih banyak kabel untuk memastikan penjimatan yang lebih besar.

Perbandingan dengan jambatan gantung

Jambatan kabel tambat mungkin kelihatan serupa dengan jambatan gantung, tetapi ia agak berbeza dari segi prinsip dan pembinaan. Dalam jambatan gantung, kabel utama yang besar (biasanya dua) tergantung di antara menara dan disauk di setiap hujung ke tanah. Ini boleh menjadi sukar untuk dilaksanakan apabila keadaan tanah adalah lemah. Kabel utama, yang bebas untuk bergerak pada galas di menara, menanggung beban dek jambatan. Sebelum dek dipasang, kabel berada di bawah tegangan daripada beratnya sendiri. Di sepanjang kabel utama, kabel atau rod yang lebih kecil bersambung ke dek jambatan, yang diangkat dalam bahagian. Apabila ini dilakukan, tegangan dalam kabel meningkat, sama seperti dengan beban hidup trafik yang melintasi jambatan. Tegangan pada kabel utama dipindahkan ke tanah di penambat dan melalui mampatan ke bawah pada menara.

Dalam jambatan kabel tambat, menara adalah struktur penanggung beban utama yang memindahkan beban jambatan ke tanah. Pendekatan julur sering digunakan untuk menyokong dek jambatan berhampiran menara, tetapi panjang yang lebih jauh darinya disokong oleh kabel yang menjulur terus ke menara. Itu mempunyai kelemahan, tidak seperti jambatan gantung, bahawa kabel menarik ke sisi berbanding terus ke atas, yang memerlukan dek jambatan menjadi lebih kuat untuk menahan beban mampatan mendatar yang terhasil, tetapi ia mempunyai kelebihan untuk tidak memerlukan penambat yang kukuh untuk menahan tarikan mendatar kabel utama jambatan gantung. Mengikut reka bentuk, semua daya mendatar statik jambatan kabel tambat adalah seimbang supaya menara penyokong tidak cenderung untuk senget atau tergelincir dan oleh itu hanya perlu menahan daya mendatar daripada beban hidup.

Berikut adalah kelebihan utama bentuk kabel tambat:
 Kekakuan yang jauh lebih besar daripada jambatan gantung, supaya ubah bentuk dek di bawah beban hidup dikurangkan
 Boleh dibina dengan menjulur keluar dari menara – kabel bertindak sebagai sokongan sementara dan kekal kepada dek jambatan
 Untuk jambatan simetri (di mana rentang di kedua-dua belah menara adalah sama), daya mendatar adalah seimbang dan sauh bumi yang besar tidak diperlukan

Reka Bentuk
Terdapat empat kelas utama konfigurasi pada jambatan kabel tambat: mono, harp (kecapi), fan (kipas), dan star (bintang).

 Reka bentuk mono menggunakan satu kabel tunggal dari menaranya dan merupakan salah satu contoh kelas yang kurang digunakan.
 Dalam reka bentuk harp atau parallel (selari), kabel adalah selari, atau hampir selari, supaya ketinggian pelekatannya pada menara adalah berkadar dengan jarak dari menara ke pelekatannya pada dek.
 Dalam reka bentuk fan (kipas), semua kabel bersambung ke atau melepasi bahagian atas menara. Reka bentuk kipas adalah lebih unggul dari segi struktur dengan momen minimum dikenakan pada menara, tetapi, atas sebab praktikal, kipas yang diubah suai (juga dipanggil semi-fan) lebih digemari, terutamanya di mana banyak kabel diperlukan. Dalam susunan kipas yang diubah suai, kabel berakhir berhampiran bahagian atas menara tetapi dijarakkan antara satu sama lain secukupnya untuk membolehkan penamatan yang lebih baik, perlindungan alam sekitar yang lebih baik, dan akses yang baik kepada kabel individu untuk penyelenggaraan.
 Dalam reka bentuk star (bintang), satu lagi reka bentuk yang agak jarang, kabel dijarakkan di menara, seperti reka bentuk kecapi, tetapi bersambung ke satu titik atau beberapa titik yang berjarak dekat pada dek.


Terdapat juga tujuh susunan utama untuk tiang sokongan: single (tunggal), double (berganda), portal, A-shaped (berbentuk A), H-shaped (berbentuk H), inverted Y (Y terbalik), dan M-shaped (berbentuk M). Tiga yang terakhir adalah susunan hibrid yang menggabungkan dua susunan menjadi satu.

 Susunan single (tunggal) menggunakan tiang tunggal untuk sokongan kabel, biasanya menonjol melalui pusat dek, tetapi dalam beberapa kes terletak di satu sisi atau yang lain. Contoh: Millau Viaduct di Perancis dan Jambatan Sunshine Skyway di Florida.
 Susunan double (berganda) meletakkan pasangan tiang pada kedua-dua belah dek. Contoh: Jambatan Øresund antara Denmark dan Sweden, dan Jambatan Zolotoy di Rusia.
 Portal adalah serupa dengan susunan berganda tetapi mempunyai ahli ketiga yang menyambungkan bahagian atas kedua-dua tiang untuk membentuk bentuk seperti pintu atau portal. Ini menawarkan kekuatan tambahan, terutamanya terhadap beban melintang. Contoh: Jambatan Hale Boggs di Louisiana dan Jambatan Kirumi di Tanzania.
 Reka bentuk A-shaped (berbentuk A) adalah serupa dalam konsep dengan portal tetapi mencapai matlamat yang sama dengan menyudutkan kedua-dua tiang ke arah satu sama lain untuk bertemu di bahagian atas, menghapuskan keperluan untuk ahli ketiga. Contoh: Jambatan Arthur Ravenel Jr. di South Carolina, Jambatan Helgeland di Norway, dan Jambatan Christopher S. Bond di Missouri.
 Reka bentuk H-shaped (berbentuk H) menggabungkan portal di bahagian bawah dengan double di bahagian atas. Contoh: Jambatan Grenland di Norway, Jambatan Vasco da Gama di Portugal, Jambatan Greenville di Arkansas, dan Jambatan John James Audubon di Louisiana.
 Reka bentuk inverted Y (Y terbalik) menggabungkan A-shaped di bahagian bawah dengan single di bahagian atas. Contoh: Pont de Normandie di Perancis dan Jambatan Incheon di Korea Selatan.
 Reka bentuk M-shaped (berbentuk M) menggabungkan dua susunan A-shaped, bersebelahan, untuk membentuk M. Susunan ini jarang, dan kebanyakannya digunakan dalam jambatan lebar di mana susunan A-shaped tunggal akan terlalu lemah. Contoh: Jambatan Fred Hartman di Texas, dan jambatan kembarnya yang dirancang Jambatan Saluran Kapal, juga di Texas.

Bergantung pada reka bentuk, tiang boleh menjadi tegak, bersudut relatif kepada tegak, atau melengkung.

Variasi

Jambatan kabel tambat tiang sisi
Jambatan kabel tambat tiang sisi menggunakan menara tengah yang disokong hanya pada satu sisi. Reka bentuk ini membolehkan pembinaan jambatan melengkung.

Jambatan kabel tambat tiang julur
Jauh lebih radikal dalam strukturnya, Puente del Alamillo (1992) menggunakan tiang julur tunggal pada satu sisi satu rentang, dengan kabel hanya pada satu sisi untuk menyokong dek jambatan. Tidak seperti jenis kabel tambat yang lain, jambatan ini mengenakan daya terbalik yang besar ke atas asasnya, dan tiang mesti menahan lenturan yang disebabkan oleh kabel, kerana daya kabel tidak diseimbangkan oleh kabel bertentangan. Tiang jambatan khusus ini membentuk gnomon bagi jam matahari taman yang besar. Jambatan berkaitan oleh arkitek Santiago Calatrava termasuk Puente de la Mujer (2001), Jambatan Sundial Bridge (2004), Jambatan Chords Bridge (2008), dan [Jambatan [Assut de l'Or Bridge]] (2008).

Jambatan kabel tambat berbilang rentang

Jambatan kabel tambat dengan lebih daripada tiga rentang melibatkan reka bentuk yang jauh lebih mencabar berbanding struktur dua rentang atau tiga rentang.

Dalam jambatan kabel tambat dua rentang atau tiga rentang, beban dari rentang utama biasanya disauk berhampiran penampan hujung oleh kekal di rentang hujung. Untuk lebih banyak rentang, ini tidak berlaku, dan struktur jambatan secara keseluruhannya kurang tegar. Ini boleh menimbulkan kesukaran dalam kedua-dua reka bentuk dek dan pilon.
Contoh struktur berbilang rentang di mana ini berlaku termasuk Jambatan Ting Kau, di mana kekal 'pendakap silang' tambahan digunakan untuk menstabilkan pilon; Jejambat Millau, di mana menara berkaki kembar digunakan; dan Jambatan General Rafael Urdaneta, di mana menara rangka berbilang kaki yang sangat tegar diguna pakai. Situasi yang serupa dengan jambatan gantung terdapat pada kedua-dua Jambatan Great Seto dan Jambatan Teluk San Francisco–Oakland, di mana jeti penambat tambahan diperlukan selepas setiap set tiga rentang gantung – penyelesaian ini juga boleh disesuaikan untuk jambatan kabel tambat.

Jambatan ekstrados

Jambatan ekstrados ialah jambatan kabel tambat dengan dek jambatan yang lebih besar yang, kerana lebih tegar dan lebih kuat, membolehkan kabel diabaikan berhampiran menara dan menara menjadi lebih rendah berkadaran dengan rentang. Jambatan ekstrados pertama ialah Jambatan Ganter dan Jambatan Sunniberg di Switzerland. Jambatan ekstrados pertama di Amerika Syarikat, Jambatan Memorial Pearl Harbor dibina untuk membawa I-95 merentasi Sungai Quinnipiac di New Haven, Connecticut, dibuka pada Jun 2012.

Jambatan sistem buaian kabel tambat

Sistem buaian (cradle system) membawa untaian di dalam kekal dari dek jambatan ke dek jambatan, sebagai elemen berterusan, menghapuskan penambat di pilon. Setiap untaian keluli bersalut epoksi dibawa di dalam buaian dalam tiub keluli satu inci (2.54 cm). Setiap untaian bertindak secara bebas, membenarkan penyingkiran, pemeriksaan, dan penggantian untaian individu. Dua jambatan pertama seumpamanya ialah Jambatan Penobscot Narrows, siap pada tahun 2006, dan Jejambat Veterans' Glass City Skyway, siap pada tahun 2007.

Lihat juga
 Jambatan kabel tambat terapung
 Jambatan gantung kabel tambat
 Pont du Bonhomme

Rujukan

Bacaan lanjut
 De Miranda F., et al., (1979), "Masalah asas dalam jambatan kabel tambat rentang panjang" (Basic problems in long span cable stayed bridges), Rep. n. 25, Dipartimento di Strutture – Università di Calabria – Arcavacata (CS) Italy, (242 pagg.) September 1979.




Pautan luar

Pendaftar Jambatan Kabel Tambat Amerika Utara
Structurae: Jambatan kabel tambat
Jambatan Kabel Tambat


Kategori:Jambatan mengikut jenis struktur