انواع پل و ویژگی‌های آن‌ها

 انواع پل و ویژگی‌های آن‌ها

شتابچی در این مقاله به سراغ انواع پل می‌رود و ضمن برشمردن ویژگی‌های هرکدام، نگاهی هم به پل‌های معروف دنیا می‌اندازد.

پل‌ها مدت‌ها است که در اشکال مختلف‌شان به انسان‌ها خدمت می‌کنند؛ از پل‌های کوچکِ جلوی خانه‌ها گرفته تا پل‌های معلق شگفت‌انگیز و آثار تاریخی باشکوهی که برای سال‌های سال میزبان جمع‌های گرم مردم بوده‌اند. این سازه‌های مفید بسته به ساختار، کاربرد و جنس‌شان در دسته‌های گوناگونی قرار می‌گیرند که در ادامه به‌طور مختصر به آن‌ها می‌پردازیم.

نخست به سراغ تعریف پل می‌رویم. ویکی‌پدیا آن را سازه‌ای می‌داند که «برای عبور از یک مانع فیزیکی، مانند دریاچه، دره یا جاده ساخته می‌شود، بدون آنکه مسیر زیرین را مسدود کند» یا در تعریفی ساده‌تر «پل سازه‌ای است که دو مکان را به هم متصل می‌کند». لغت‌نامه‌ی مریام-وبستر هم پل را این این‌طور تعریف کرده است: «سازه‌ای است که روی یک مانع یا دره، راه یا گذرگاهی ایجاد می‌کند».

تقسیم‌بندی پل‌ها

الف. تقسیم‌بندی پل‌ها از نظر مصالح به‌کاررفته

همان‌طور که ساختمان‌ها را برحسب مصالح اصلی‌شان به بتنی، فولادی و… دسته‌بندی می‌کنیم، این کار در مورد پل‌ها هم مرسوم است که یک دسته‌بندی کلی عبارت است از:

۱. پل چوبی (Timber bridge/Wooden bridge)

چوب از گذشته‌های دور برای ساخت خانه و سازه‌های مختلف به کار می‌رفته که این در مورد پل هم صدق می‌کند. طول پل‌های چوبی معمولا زیاد نیست؛ ضمن اینکه این سازه‌ها بعضا به‌طور موقت مورد استفاده قرار می‌گیرند. این پل‌ها از لحاظ سازگاری با طبیعت مورد توجه هستند و با فضاهای روستایی هماهنگی خاصی دارند. البته پل‌های چوبی اغلب نمی‌توانند وزن زیادی را تحمل کنند و معمولا برای عبور و مرور زیاد اتومبیل‌ها مناسب نیستند.

یکی از معروف‌ترین پل‌های چوبی، البته از نوع سرپوشیده‌ی آن، چپل بریج در شهر لوسرن سوییس است. این پل عابر پیاده، در سال ۱۳۶۰ میلادی ساخته شده و یک‌بار هم در ۱۹۹۴ بازسازی شده است.

پل چپل بریج / Chapel Bridge
پل چپل بریج در سوئیس

۲. پل سنگی-آجری (Masonry bridge)

سنگ باتوجه‌به ماندگاری و دوام زیادش، می‌تواند یک پل را تا قرن‌ها سرپا نگه دارد. با قطعات سنگ حتی می‌توان بدون استفاده از ملات (خشکه چین) هم پل‌های کوچک ساخت. پل ریالتو در ونیز یکی از پل‌های سنگی شاهکار دنیا است و در کشور خودمان هم همنشینی سنگ و آجر در سی و سه پل اصفهان به خلق اثری تحسین‌برانگیز منجر شده است.

سی و سه پل اصفهان
سی و سه پل در اصفهان

۳. پل فولادی (Steel bridge)

فولاد هم به شکل تیر و ستون و هم در قالب کابل‌های فولادی در پل‌ها به کار می‌رود. البته زوج فولاد و بتن معمولا مکمل یکدیگر محسوب می‌شوند و در بیشتر سازه‌ها از جمله پل‌ها آن‌ها را در کنار هم می‌بینیم.

پل‌های فولادی در صورت نگه‌داری درست، دوام و مقاومت بالایی دارند و امروزه اغلب پل‌ها، چه پل‌های عابر پیاده و چه پل‌های ویژه‌ی عبور اتومبیل، از فولاد یا ترکیبی از بتن و فولاد ساخته می‌شوند. در این بین، اگر بخواهیم از پل‌های فولادی معروف جهان فهرستی تهیه کنیم، قطعا نام گلدن گیت در آن به چشم می‌خورد؛ پل فولادی مشهوری که تا سال‌ها طولانی‌ترین پل معلق دنیا به شمار می‌رفت.

پل گلدن گیت / Golden Gate bridge
پل گلدن گیت در سانفرانسیسکوی آمریکا

۴. پل بتنی (Concrete bridge)

نقش بتن در عمران انکارنشدنی است، اما از آنجا که این ماده در کشش ضعف دارد، معمولا از نوع مسلح آن در پروژه‌ها استفاده می‌شود. بنابراین به‌ندرت بتن را تنها و بدون حضور فولاد در سازه‌ها می‌بینیم و این شامل حال پل‌ها هم می‌شود.

بتن به شکل بتن مسلح و بتن پیش تنیده در پل‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. برای مثال پل دریاچه پونچاترین در آمریکا از بتن پیش‌تنیده ساخته شده است. این پل تا سال ۲۰۱۱ به‌عنوان طولانی‌ترین پلِ روی آب در جهان شناخته می‌شد.

پل دریاچه پونچاترین / Lake Pontchartrain Causeway briidge
پل میان‌گذر دریاچه پونچاترین در لوئیزیانای آمریکا

ب. تقسیم‌بندی پل‌ها از لحاظ ساختار

ساختار یک پل نقشی تعیین‌کننده بر رفتار آن دربرابر انواع تنش، اعم از فشار، کشش، برش، خمش و پیچش، دارد. بااین‌حساب منطقی است که دسته‌بندی پل‌ها براساس ساختارشان اهمیت خاصی داشته باشد؛ موردی که البته کم‌وکیف آن در منابع مختلف متفاوت است. یکی از دسته‌بندی‌های رایج، پل‌ها را به هفت نوع مختلف تقسیم می‌کند که آن‌ها را در ادامه ملاحظه می‌کنید. فقط توجه داشته باشید که بسیاری از پل‌ها در یک دسته‌ی مشخص قرار نمی‌گیرند و ترکیبی از ساختارهای مختلف را می‌توان در آن‌ها دید.

۱. پل تیری یا شاهتیری (Beam bridge)

پل‌های تیری یا شاهتیری ساده‌ترین و قدیمی‌ترین نوع پل‌ها هستند. تنه‌ی درختی را در نظر بگیرید که به‌وسیله‌ی انسان یا بر اثر عوامل طبیعی روی رودخانه‌ای افتاده و طرفین آن را به هم وصل کرده؛ این مثال ساده‌ای از پل تیری است.

پل تیری / پل شاهتیری / Beam bridge
پل شاهتیری

این سازه‌ها از یک یا چند تیر افقی بلند تشکیل می‌شوند که روی دو پایه (هرکدام واقع در یک انتهای پل) یا چندین پایه قرار گرفته‌اند؛ پایه‌هایی که تحمل وزن پل و بارِ روی آن بر عهده‌ی آن‌ها است. در این میان، طبیعتا هرچه طول تیر بیشتر باشد به پایه‌های بیشتری نیاز داریم تا تیر زیر بارهای وارده بیش از اندازه خم نشود و پل از هم نپاشد. به همین دلیل معمولا فاصله دو انتهای پل را با پایه‌های میانی به چند «دهانه» (فاصله‌ی بین دو تکیه‌گاه یا پایه) تقسیم می‌کنند. در پل‌های تیری طول دهانه‌ها به‌ندرت از ۷۰ متر تجاوز می‌کند و جنس تیرها و پایه‌ها هم می‌تواند از چوب، فولاد یا بتن باشد.

پل دنگهای در چین از معروف‌ترین پل‌های شاهتیری دنیا است که حدود ۳۲ کیلومتر طول دارد و طول بزرگ‌ترین دهانه‌ی آن ۴۲۰ متر است. پل بتنی میان گذر دریاچه پونچاترین واقع در لوئیزیانای آمریکا هم مورد مشهور دیگری است که طول آن به ۳۸ کیلومتر می‌رسد.

پل دنگهای چین / Donghai Bridge
پل دنگهای در چین

۲. پل خرپایی (Truss bridge)

پل‌های خرپایی سازه‌های محبوبی هستند که از پیدایش‌شان قرن‌ها می‌گذرد. در این پل‌ها یک «خرپا» (شبکه‌ای صلب از المان‌های مثلثی-شکل) که می‌تواند از تیرهای چوبی یا تیرآهن ساخته شده باشد، در فضای بالای پل قرار می‌گیرد تا نیروهای وارده را در تمام سطح پل توزیع کند. در نتیجه، پل‌های خرپایی استحکام بیشتری از پل‌های شاهتیری دارند و می‌توانند نیرو و بار بسیار بیشتری را تحمل کنند. آن‌ها درعین‌حال معمولا از لحاظ اقتصادی هم به‌صرفه هستند و حجم مصالح زیادی نیاز ندارند.

پل خرپایی / Truss bridge
پل خرپایی

چوب، آهن، فولاد، بتن پیش‌ساخته و بتن مسلح از مصالحی هستند که در ساخت این پل‌ها به کار می‌روند. در حالت معمول، در پل‌های خرپایی حداکثر طول دهانه، بسته به خرپای اجرا شده، می‌تواند بین ۵۰ تا ۱۵۰ متر باشد.

پل طبیعت
پل طبیعت در تهران

پل‌های ماکارونی که مسابقات مختلفی با محوریت آن‌ها برگزار می‌شود جزو پل‌های خرپایی هستند. در کشور خودمان پل طبیعت تهران که برای عابران پیاده ساخته شده، ساختاری خرپایی دارد. از معروف‌ترین پل‌های خرپایی دنیا هم می‌توان به پل فولادی ایکیتسوکی در ناکازاکی ژاپن (با طول ۸۰۰ متر و حداکثر دهانه‌ی ۴۰۰ متر) و پل توکیو گیت بازهم در ژاپن اشاره کرد. توکیو گیت که درواقع ترکیبی از دو نوع پل خرپا و طره‌ای است (در ادامه درباره‌ی پل‌های طره‌ای صحبت کرده‌ایم) طولی معادل ۲.۶ کیلومتر دارد و بزرگ‌ترین دهانه‌ی آن هم ۴۴۰ متر است.

پل توکیو گیت / Tokyo Gate Bridge
پل توکیو گیت در ژاپن

۳. پل طره‌ای یا کنسولی (Cantilever bridge)

طره یا کنسول به سازه‌هایی افقی گفته می‌شود که تنها از یک انتها مهار شده‌اند و سر دیگر آن‌ها در هوا رها شده است. بااین‌حساب تعریف پل‌های طره تا حدی روشن می‌شود. البته از آنجا که ساخت پلی که یک سر آن در هوا معلق باشد کار معقولی نیست، عبارت پل کنسولی اینجا بیشتر بر نحوه‌ی توزیع بار اشاره دارد. در اغلبِ این نوع پل‌ها با جفت خرپاهایی سروکار داریم که هرکدام‌شان از یک انتها بر پایه‌ای تکیه دارند و در انتهای دیگر به خرپای دوم متصل می‌شوند. درواقع در میانه‌ی پل، جایی که دو خرپا به هم می‌رسند، ستونی وجود ندارد، اما ساختار پل به گونه‌ای است که به‌واسطه‌ی شکل‌گیری نوعی «دهانه معلق»، وزن و بار خود را به پایه‌های واقع در طرفین خود انتقال می‌دهد.

پل طره ای / پل کنسولی / Cantilever bridge
پل طره‌ای

پل‌های طره‌ای قدمت چندانی ندارند و از پیدایش آن‌ها به‌عنوان دستاوردی بزرگ در تاریخ مهندسی عمران یاد می‌شود؛ چرا که با آن‌ها می‌شود به دهانه‌هایی بزرگ‌تر از ۴۵۰ متر دست پیدا کرد. گفته می‌شود که هاینریش گربر، مهندس آلمانی، کسی بوده که اولین پل کنسولی دنیا را در سال ۱۸۶۷ ساخته است. پل‌های طره‌ای با مصالحی مانند فولاد، بتن پیش‌تنیده و کم‌وبیش همان موادی که در بدنه‌ی پل‌های شاهتیری استفاده می‌شود ساخته می‌شوند و تفاوت اصلی نه در مصالح آن‌ها، بلکه در طراحی این پل‌ها و شیوه‌ی توزیع نیروهای وارده بر آن‌ها است.

پل کبک / Quebec Bridge
پل کِبِک در کانادا

نام پل‌های طره‌ای با پل کِبِک کانادا و سرگذشت تلخ آن پیوند خورده است. این پل فولادی با طولی حدود یک کیلومتر و دهانه‌ی ۵۵۰ متری روی رودخانه سن‌لورنس ساخته شد؛ کاری که حدود ۳۰ سال زمان برد. در طی این سال‌ها پل یک‌بار در سال ۱۹۰۷ و باری دیگر در ۱۹۱۶ فرو ریخت و هربار با رقم زدن حادثه‌ای ناگوار، جان بسیاری را گرفت.

پل میناتو ژاپن / Minato Bridge
پل میناتو در اوساکای ژاپن

پل میناتو واقع در اوساکای ژاپن یکی دیگر از پل‌های کنسولی مطرح است. این سازه‌ی فولادی ۹۸۳ متر طول دارد و اندازه‌ی دهانه‌ی آن به ۵۱۰ متر می‌رسد. یکی از دلایل انتخاب ساختار طره‌ای برای این پل، شرایط خاص خاک منطقه بود که برای طراحی «معلق» و «قوسی» مناسب تشخیص داده نشده بود.

۴. پل قوسی یا طاقی (Arch bridge)

پل‌های قوسی جزو پل‌هایی هستند که از روزگار قدیم مورد بهره‌برداری قرار می‌گرفته‌اند. این سازه‌ها، همان‌طور که از نام‌شان پیدا است، با ساختاری قوسی طراحی و اجرا می‌شوند؛ قوسی که در «زیر» پل شکل گرفته، از طرفین به پایه‌ها می‌رسد و به‌لطف ویژگی‌های فیزیکی خود، بار پل را به آن‌ها منتقل می‌کند (عمدتا در راستای افقی). این پل‌ها بسته به طولی که دارند و بارهایی که به آن‌ها وارد می‌شود می‌توانند دارای یک یا چند طاق باشند. همچنین پایه‌ها و تکیه‌گاه‌های این پل‌ها باید بسیار محکم باشند تا بتوانند از پس تحمل وزن سازه و بارهای اضافی آن بربیایند. پل‌های قوسی می‌توانند برای عبور عابر پیاده، قطار، اتومبیل و… طراحی شوند و طول دهانه‌های آن‌ها اغلب چیزی بین ۴۰ تا ۱۵۰ متر می‌شود. مصالح معمول برای ساخت آن‌ها سنگ، آجر، بتن، چوب، آهن و فولاد است.

پل قوسی / Arch bridge
پل قوسی

برای دیدن پل‌های قوسی لازم نیست جای دوری برویم؛ سی و سه پل اصفهان یا پل الله‌وردی‌خان به‌اندازه‌ی کافی معرف حضور همه‌ی‌مان هست و در سطح دنیا هم شهرت خاصی دارد. این همنشین قدیمی زاینده‌رود که ساخت آن در سال ۱۰۱۱ شمسی به پایان رسید، با آجر و سنگ ساخته شده و طول کل آن به ۲۹۵ و طول دهانه‌هایش به ۵.۶ متر می‌رسد.

سی و سه پل
سی و سه پل

پل ورسک در سوادکوه مازندران اثر تاریخی دیگری است که البته برای عبور قطار ساخته شده و از سال ۱۳۱۵ شمسی مشغول خدمت است. پل سد کارون ۴ در چهار محال و بختیاری هم جزو همین دسته سازه است؛ یک پل قوسی فولادی که طول آن به ۳۰۰ متر می‌رسد.

پل ورسک
پل ورسک در سوادکوه مازندران

در آن‌سوی آب‌ها هم می‌توانیم به پل ریالتو در ونیز ایتالیا اشاره کنیم که روی گراند کانال این شهر آبی زده شده و مراحل ساخت‌اش در سال ۱۵۹۱ به سرانجام رسیده است. این پل سنگی است و ۴۸ متر طول دارد؛ با دهانه‌ای به‌طول تقریبا ۳۰ متر که قایق‌های معروف ونیزی، موسوم به گوندولا، می‌توانند از زیر آن عبور کنند.

پل ریالتو ونیز / Venice Rialto Bridge
پل ریالتو در ونیز

۵. پل قوسی مهار شده (Tied arch bridge)

پل‌های قوسی مهارشده شبیه به قوسی معمولی هستند؛ با این تفاوت که در آن‌ها قوس نه در پایین، بلکه در بالای عرشه‌ی پل (محل عبور اشخاص و وسایل نقلیه) قرار گرفته است. این قوس به‌وسیله‌ی یک سازه‌ی فوقانی شکل می‌گیرد که اغلب فلزی است. در اینجا نیروهای وارده به پل به وسیله‌ی تیر، مهاربند یا کابل‌های فولادی از عرشه به قوس فوقانی و سپس از آنجا به پایه‌های پل در طرفین منتقل می‌شوند؛ سازوکاری که به زه و کمان تیراندازی بی‌شباهت نیست.

پل قوسی مهار شده / Tied arch bridge
پل قوسی مهار شده

پل‌های طاقی مهارشده به‌واسطه‌ی زیبایی‌شان جلوه‌ی خاصی به شهرها می‌بخشند، ولی از طرفی نگهداری و تعمیر آن‌ها نیازمند هزینه‌ی زیادی است. پل بندر سیدنی در استرالیا (با طول ۱.۱ کیلومتر و دهانه‌ی ۵۰۳ متری)، پل اینفینتی در انگلستان (ویژه‌ی عابرپیاده و دوچرخه‌سواران، با طول ۲۴۰ متر و دهانه‌ی ۱۲۰ متر) و پل فریمونت در آمریکا (با طول ۶۵۶ و دهانه‌ی ۳۸۲ متر) از جمله پل‌های قوسی مهاری معروف دنیا هستند. پل اژدها در ویتنام هم که تداعی‌کننده‌ی ظاهر این موجود افسانه‌ای است، از نمونه‌های مطرح این پل‌ها به شمار می‌رود.

پل بندر سیدنی / Sydney Harbour Bridge
پل بندر سیدنی در استرالیا

۶. پل معلق (Suspension bridge)

پل‌های معلق هم از آن دسته پل‌هایی هستند که قدمت و محبوبیت زیادی در سراسر دنیا دارند. در این نوع سازه‌ها، عرشه‌ی پل به‌واسطه‌ی تعدادی کابل از کابل‌هایی ضخیم‌تر آویزان می‌شود که این کابل‌های اصلی به پایه‌های دو انتهای پل و همچنین برج‌هایی که در میانه‌ی پل ساخته شده‌اند متصل می‌شود تا بتواند بدنه را نگه دارد. در سال‌های دور پل‌های معلق با موادی مانند چوب و طناب ساخته می‌شدند، ولی امروزه معمولا از فولاد، کابل‌های فولادی و بتن مسلح برای ساخت آن‌ها استفاده می‌شود.

پل معلق / Suspension bridge
پل معلق

پل‌های معلق می‌توانند دهانه‌های بسیار بزرگ را بدون نیاز به ستون‌های میانی پوشش دهند و به‌ویژه در دهانه‌های ۵۰۰ تا ۲۰۰۰ متری مورد استفاده قرار می‌گیرند. البته از طرفی ذات معلق بودن این پل‌ها باعث می‌شود که بیشتر آن‌ها با باد و زلزله (و حتی بسته به ابعادشان، با حرکت وسایل نقلیه و انسان)، دچار ارتعاش و تکان‌های شدید شوند که می‌تواند خطرآفرین باشد. همچنین پل‌های معلق مدرن و بزرگ معمولا هزینه‌ی ساخت بسیار زیادی دارند؛ تا اندازه‌ای که معمولا پل‌های معلق را گران‌ترین نوع پل‌ها می‌دانند.

پل گلدن گیت / Golden Gate Bridge
پل گلدن گیت

پل گلدن گیت سانفرانسیسکو آمریکا شاید معروف‌ترین پل معلق دنیا باشد؛ سازه‌ای فولادی با طول ۲.۷ کیلومتر و دهانه‌ی ۱.۳ کیلومتری. گلدن گیت در سال ۱۹۳۷، بعد از حدود ۴ سال ساخت، به بهره‌برداری رسید. گفته می‌شود که ساخت گلدن گیت حدود ۳۵ میلیون دلار هزینه داشته؛ یعنی ۱ میلیارد دلار به پول امروزی!

۷. پل کابلی (Cable-stayed bridge)

و آخرین گروه از پل‌ها، پل‌های کابلی هستند. این سازه‌ها تا اندازه‌ای شبیه پل‌های معلق‌اند؛ در هردوی آن‌ها عرشه با کابل‌هایی از برج یا برج‌ها آویزان است، اما اتصال کابل به برج در آن‌ها تفاوت دارد. در پل‌های معلق معمولا کابل‌های واسطه‌ی عرشه و کابل‌های اصلی پل به شکل عمودی قرار گرفته‌اند، اما در پل‌های کابلی، کابل‌های واسطه مستقیما و معمولا به‌طور مورب به خود ستون‌ها متصل می‌شوند. در نتیجه در پل‌های کابلی، برخلاف اسم‌شان، مقدار کابل کمتری استفاده می‌شود؛ ضمن اینکه اغلب اوقات برج‌هایی که انتهای کابل‌ها به آن‌ها وصل می‌شود از برج‌های پل‌های معلق بلندتر هستند.

پل کابلی / Cable-stayed bridge
پل کابلی

قدمت پل‌های کابلی به قرن ۱۶ میلادی برمی‌گردد. امروزه این پل‌ها اغلب برای فواصلی استفاده می‌شوند که از مقدار مناسب پل‌های خرپایی بیشتر و از حد مناسب برای پل‌های معلق کمتر باشد. مصالح معمول پل‌های کابلی عبارت هستند از: فولاد، بتن، کابل فولادی و بتن پیش‌تنیده‌ی پس‌کشیده.

پل بروکلین / Brooklyn Bridge
پل بروکلین در نیویورک آمریکا

پل بروکلین واقع در نیویورک آمریکا که البته ترکیبی از پل کابلی و معلق به شمار می‌رود، از آثار معروفی است که می‌توانیم در اینجا از آن‌ها نام ببریم. این سازه ۱.۸ کیلومتر طول دارد، با حداکثر دهانه‌ی ۴۸۶ متر و از سال ۱۸۸۳ مورد بهره‌برداری قرار گرفته است. در کشور خودمان هم می‌شود به پل‌هایی مانند: پل غدیر اهواز (طول ۱۰۱۴ متر)، پل ولی عصر شیراز (طول ۲۰۶۰ متر) و پل امام حسین مشهد (طول ۲۰۰ متر) اشاره کرد.

ج. طبقه‌بندی‌های دیگر

پل‌ها را می‌توان براساس موارد دیگری هم تقسیم‌بندی کرد؛ از جمله: ثابت یا متحرک بودن اجزای پل (مثلا برای عبور کشتی‌ها از زیر پل)، نوع کاربری (پل‌های عابر پیاده، پل‌های ترافیکی، پل‌های راه‌آهن) و طول دهانه، که توضیح آن‌ها از حوصله‌ی این نوشتار خارج است، اما شما در صورت تمایل می‌توانید به لینک‌های منبع مراجعه کنید.

منابع:

Historyofbridges.comEngineeringclicks.comAsceville.orgWikipedia.org

اشتراک گذاری

آرش رستمی

آرش رستمی هستم؛ کارشناس عمران. از سال ۸۸ در مورد IT و سرگرمی‌های دیجیتال قلم‌فرسایی کردم و الان هم با نوشتن درباره‌ی دنیای حمل و نقل مشغولم.

1 نظر

  • سلام آرش جان..خیلی جالب بود..من فایل این مقاله رو میتونم داشته باشم

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *