Что может быть лучше?Pexels С тех пор, как 27 мая 1937 года мост Золотые Ворота открылся для движения, он стал культовым символом американского ландшафта.
К 1870 году люди осознали необходимость строительства моста через пролив Золотые Ворота, чтобы соединить город Сан-Франциско с округом Марин. Однако прошло еще полвека, прежде чем инженер-строитель Джозеф Штраус представил свой проект моста. Планы претерпели изменения, и окончательный проект был утвержден как подвесной мост, который более четырех лет, чтобы построить .
Когда возводился мост Золотые Ворота, это был самый длинный пролет подвесного моста в мире - тросы удерживали проезжую часть между двумя башнями без промежуточных опор. И сеттинг имел ряд присущих ему проблем. Это стоило около 37 миллионов долларов США в то время; строительство такого же сооружения сегодня обойдется примерно в миллиард долларов. Так как же дизайн сохранился за последние 80 лет - и поступили бы мы по-другому, если бы начинали с нуля сегодня? 
Схема подвесного моста. Красные поддерживающие тросы передают силы от черных подвесных тросов к синим башням и якорям.Беседа
Самый длинный подвесной мост в мире
Мост Золотые Ворота - это подвесной мост, то есть он опирается на тросы и подвески, находящиеся под напряжением, а также на башни, находящиеся под сжатием, чтобы преодолевать большие расстояния без каких-либо промежуточных опор. Настил проезжей части подвешен на вертикальных подвесках, которые соединяются с двумя основными тросами, которые проходят между башнями и анкерами на конце. Подвески передают автомобильные силы и собственный вес на поддерживающие тросы, закрепленные на опорах и на твердой земле. 
Простой плетеный подвесной мост.Приключения Рутахсы
В первые мосты этого типа вероятно, соединял две скалы гибкими веревками, чтобы пересечь долину или реку. Сотни лет назад эти веревки были сделаны из растительного волокна; железные цепи появились позже. Бруклинский мост в Нью-Йорке, открытый в 1883 году, был первым, в котором использовались стальные тросы, которые затем стали стандартом.
Башни, вероятно, начинались как простые скалы по обе стороны долины; со временем инженеры использовали массивные каменные или стальные опоры. Мост Золотые Ворота, например, поддерживается по одной опоре с каждого конца и двумя башнями, которые устанавливаются на фундаменты, встроенные в морское дно.
Два поддерживающих троса моста Золотые Ворота - чуть ли не единственное, что не изменилось с тех пор, как мост был открыт для движения в 1937 году. Каждый главный трос состоит из 27 572 стальных тросов толщиной примерно с карандаш. Строительные бригады почти повисли 80000 миль проводов с одной стороны моста на другую.
Практически невозможно изготовить цельный длинный и толстый кабель без каких-либо дефектов для выполнения этой работы. И что очень важно, если мост удерживал один-единственный большой трос и с ним что-то случалось, произошел бы катастрофический отказ. Использование проводов меньшего диаметра означает, что любой отказ будет происходить медленнее, и у вас останется время на устранение неисправности.
С тех пор, как люди впервые задумались о мосте в заливе Сан-Франциско, возникло огромное беспокойство по поводу способности сооружения противостоять сильным ветрам, бурной воде и возможным силам землетрясения. Сан-Франциско расположен на пересечении двух активные тектонические плиты - очевидно, что никто не хотел, чтобы землетрясение обрушило мост, который сейчас носит 112000 автомобилей в сутки .
Чтобы избежать этой проблемы, строители также разместили амортизаторы на каждом конце моста для поглощения энергии ветра или сейсмических сил. Эти специально разработанные гасители вибрации представляют собой цилиндры метрового диаметра, изготовленные из свинцового сердечника, покрытого резиной. Размещенные в стратегических местах, они поглощают энергию, которая в противном случае могла бы привести к обрушению моста.
Поддерживать его в тонусе
Принято считать, что инфраструктурный проект реализуется вскоре после его открытия. Но поддержание моста Золотые Ворота в первозданном виде требует постоянного и строгого технического обслуживания. За 80 лет специализированные бригады технического обслуживания обслужили мост, перекрасив и при необходимости заменив корродированные или сломанные компоненты.
Эта работа должна выполняться в соответствии со строгими стандартами. Например, когда требуется замена любого из тысяч болтов, соединяющих все части моста, одновременно снимаются не более двух, чтобы мост был защищен от сильных ветров или землетрясений.
Есть и вопросы по содержанию конструкций. С течением времени и постоянными колебаниями температуры тросы и подвески удлиняются или сжимаются и требуют периодической проверки и повторного натяжения. Этот тип регулировки называется настройкой и похож на то, как музыкант поддерживает звучание струнного инструмента наилучшим образом.
Что бы изменилось, если бы мы построили его сегодня?
Из-за огромного расходы на содержание , некоторые люди предлагали реконструировать мост Золотые Ворота таким образом, чтобы ограничить текущие счета за техническое обслуживание и эксплуатацию. Если отбросить политическую осуществимость, как инженеры спроектировали бы мост, если бы они собирались построить его с нуля сегодня?
Со временем исследователи разработали более легкие материалы. Использование армированных волокном полимеров (FRP) вместо стали или бетона - это способ снизить вес конструкции такого размера. Этот собственный вес обычно отвечает за использование от 70 до 80 процентов его сопротивления - это максимальная нагрузка, которую он может выдержать до того, как выйдет из строя. Уменьшая его, конструкция моста будет нуждаться в меньшей прочности, что позволит использовать более дешевые и простые варианты.
Например, дизайнеры начали использовать армированные волокном композитные материалы (FRP) в мостах, таких как мост на Маркет-стрит в Западной Вирджинии. FRP использует пластиковую смолу для связывания стеклянных или углеродных волокон, которые придают материалу прочность. FRP в четыре раза легче бетона и в пять-шесть раз прочнее.
Вероятно, первой целью проектировщика при замене моста Золотые Ворота будет состав кабелей. Используемая в настоящее время сталь является коррозионно-агрессивной, в четыре раза тяжелее новых материалов и может выйти из строя в суровых условиях влажности и температуры - точно так же, как и те, с которыми она сталкивается в этом месте. Углеродные кабели более инертны и уже используются во всем мире. 
В вантовом мосту кабели подключаются напрямую от палубы к вышкам.Беседа
Эти материалы легче стали также можно использовать в других элементах моста, таких как проезжая часть. Использование пластикового композитного настила может снизить собственный вес настила моста Золотые Ворота в пять раз. Это позволило бы инженерам спроектировать и построить вантовый мост, а не висячий мост. Преимуществом будет возможность отказаться от подтяжек; в вантовом мосту силы передаются прямо с палубы на опоры по тросам. Первый автомобильный вантовый мост с тросами из углепластика - Stork Bridge в Швейцарии, открытый в 1996 году.
Вантовый мост может иметь более длинный пролет, чем подвесной, поэтому его конструкция между опорами и берегом может быть проще. Также строительство башен ближе к берегу, где водное дно более мелкое, помогло бы облегчить одну из основных проблем, когда мост Золотые Ворота был построен в первый раз: очень сложно и дорого работать на фундаменте башни на глубокой воде. при сильном токе.
Система демпфирования также может быть решена с помощью нового дизайна. Демпферы на основе свинцового сердечника, которые использовались при строительстве Golden Gate, могут быть заменены более новыми технологиями, которые лучше противостоят ветру, движению и сейсмическим воздействиям. Это улучшение должно гарантировать, что авария, подобная той, что произошла на мосту Tacoma Narrows Bridge, - когда ветер сдувал мост в сторону, он искривлялся и рушился - был предотвращен.
С учетом всего сказанного, мост Золотые Ворота все еще в порядке. Даже с другими возможными и более дешевыми вариантами никто реально не работает, чтобы заменить икону ар-деко и ее всемирно известную международную оранжевую окраску. Мост Золотые Ворота находится под пристальным наблюдением, чтобы убедиться, что он не превышает предельные нагрузки из-за дорожного движения, ветра и сейсмических нагрузок. Мы можем ожидать еще как минимум 80 лет существования этого шедевра инженерной мысли.
Hota GangaRao является профессором гражданской и экологической инженерии в Университет Западной Вирджинии а также Мария Мартинес де Лахидальга де Лоренцо является научным сотрудником аспирантуры в Университет Западной Вирджинии . Эта статья изначально была опубликована на Разговор . Прочтите оригинальная статья .
