สะพาน เป็นสายพันธุ์ของผู้สร้างสะพาน ตั้งแต่สมัยโบราณ มนุษย์ได้ออกแบบโครงสร้างเพื่อเอาชนะสิ่งกีดขวาง เช่น คลองใหญ่ปักกิ่งหางโจวในเมืองหวยอันประเทศจีนซึ่งถูกทอดข้ามด้วยสะพานข้ามคลองถนนห้วยไห่ใต้ ที่สวยงามตั้งแต่ปี 2019 ได้ฝึกเหล็กหิน ไม้ และแม้กระทั่งพืชที่มีชีวิต ทั้งหมดนี้เพื่อพยายามไปให้ถึงสถานที่ ผู้คน และสิ่งต่างๆที่ต้องการ แม้ว่าตัวแนวคิดจะเรียบง่ายเหมือนกับการโค่นต้นไม้ข้ามลำห้วยแต่การออกแบบและก่อสร้างสะพาน
โดยต้องใช้ความเฉลียวฉลาดอย่างมาก ศิลปิน สถาปนิก และวิศวกรเปลี่ยนแปลงสภาพแวดล้อมที่อาศัยอยู่ เป็นผลให้อาศัยอยู่บนโลกแห่งสะพาน บางสะพานเก่าแก่พอๆ กับสะพานอาร์เคเดียน อายุ 3,000 ปี ของกรีซหรือไม่เปลี่ยนแปลงเหมือนสะพานมีชีวิตในเมฆาลัยอายุ 500 ปี ของอินเดีย ซึ่งถูกชักจูงให้ดำรงอยู่จากรากของต้นไม้ที่กำลังเติบโต เพิ่มเติมเกี่ยวกับเรื่องนี้ภายหลังอีกนับไม่ถ้วนต้องตกลงไปในหุบเหวและแม่น้ำที่ทอดยาว
ขณะที่มนุษย์ยังคงจัดการกับสะพาน และการก่อสร้างที่ทะเยอทะยานมากขึ้น ในบทความนี้จะมาทำความรู้จักกับสะพานที่มักมองข้ามไป เดินและขับรถผ่านสะพานจริงๆ รวมถึงการออกแบบที่ทำให้สะพานนี้เป็นไปได้จะพิจารณาหลักการพื้นฐานของวิศวกรรมสะพาน ประเภทต่างๆและวิธีการที่พยายามขัดขวางแรง ทางกายภาพและปรากฏการณ์ทางธรรมชาติที่คุกคามตลอดเวลา ที่จะทำลายสะพานของโลก
หากกำลังจะสร้างสะพานจะต้องขอความช่วยเหลือจากค้างคาว ไม่ใช่สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมมีขนยาวมีปีกที่มักอาศัยอยู่ใต้สะพานแต่เป็นส่วนประกอบโครงสร้างที่สำคัญของการก่อสร้างสะพาน ได้แก่ คาน ส่วนโค้ง โครงถักและโครงแขวนการผสมผสานที่หลากหลายของเทคโนโลยีทั้งสี่นี้ช่วยให้สามารถออกแบบสะพานได้หลายรูปแบบ ตั้งแต่สะพานคานธรรมดา สะพานโค้ง สะพานนั่งร้านและสะพานแขวนไปจนถึงรูปแบบที่ซับซ้อนมากขึ้น เช่น สะพานแขวนแบบมีเสากระโดง
ซึ่งมีด้านข้างตามลำดับ สำหรับความซับซ้อนทั้งหมดในศตวรรษที่ 21 การออกแบบเสากระโดงข้างยึดตามหลักการของการกันสะเทือนที่ใช้ครั้งแรกเมื่อสองศตวรรษก่อนหน้าความแตกต่างที่สำคัญระหว่างสะพานทั้ง 4 ประเภทนี้ มาจากความยาวที่สามารถข้ามได้ในช่วงเดียวซึ่งก็คือระยะห่างระหว่างฐานรองรับสะพาน 2 อัน ซึ่งเป็นตัวค้ำยันที่เชื่อมสะพานกับพื้นผิวด้านล่าง ฐานรองรับสะพานอาจอยู่ในรูปของเสา หอคอย หรือแม้แต่ผนังของหุบเขาลึก
ความตึงเครียด เกิดอะไรขึ้นกับเชือกระหว่างเกมชักเย่อ มันผ่านความตึงเครียดจาก 2 ทีม ตรงข้ามที่ขับเหงื่อ แรงนี้ยังกระทำต่อโครงสร้างสะพาน ส่งผลให้เกิดแรงดึง การบีบอัดจะเกิดอะไรขึ้นเมื่อกดสปริงและยุบลง บีบมันและทำให้มันสั้นลง ดังนั้น ความเค้นอัดจึงตรงข้ามกับความเค้นดึง แรงกดและแรงดึงมีอยู่ในสะพานทั้งหมด และตามภาพประกอบทั้ง 2 อย่างนี้สามารถสร้างความเสียหายให้กับส่วนของสะพานได้เนื่องจากน้ำหนักบรรทุกที่แตกต่างกันและแรงอื่นๆ
โดยที่กระทำต่อโครงสร้าง การออกแบบสะพานมีหน้าที่จัดการกับแรงเหล่านี้โดยไม่โก่งงอหรือหักงอการโก่งตัวเกิดขึ้นเมื่อการบีบอัดเกินความสามารถของวัตถุในการทนต่อแรงนั้น การหักจะเกิดอะไรขึ้นเมื่อแรงดึงเกินความสามารถของวัตถุในการรองรับแรงที่ยืดออก วิธีที่ดีที่สุดในการจัดการกับกองกำลังที่ทรงพลังเหล่านี้ คือการกระจายหรือถ่ายโอน ด้วยการกระจายตัวการออกแบบทำให้แรงกระจายออกไปอย่างเท่าเทียมกันทั่วพื้นที่มากขึ้น เพื่อไม่ให้จุดใดรับความรุนแรง
และที่เข้มข้นของมันได้ การกินคัพเค้กช็อกโกแลต 1 ชิ้น ทุกวันเป็นเวลา 1 สัปดาห์ กับการกินคัพเค้ก 7 ชิ้น ในช่วงบ่ายวันเดียวคือความแตกต่าง ในการถ่ายโอนแรงการออกแบบจะย้ายความเครียดจากจุดที่อ่อนแอไปยังจุดที่แข็งแรงในขณะที่จะเจาะลึกในหน้าต่อๆ ไปบริดจ์ต่างๆเลือกที่จะจัดการกับตัวกดดันเหล่านี้ด้วยวิธีต่างๆ กันสะพานคานการสร้างสะพานไม่ได้ง่ายไปกว่านี้อีกแล้วในการสร้างสะพานคานหรือที่เรียกว่าสะพานคาน
โดยสิ่งที่ต้องมีคือโครงสร้างแนวนอนที่แข็งแรงของคาน และฐานรองรับ 2 อันที่ปลายแต่ละด้านเพื่อวางบนสะพาน ส่วนประกอบเหล่านี้รองรับน้ำหนักของ สะพาน โดยตรงและการจราจรที่สัญจรไปมา อย่างไรก็ตามในการรองรับน้ำหนักสะพานทรายแดงทนต่อทั้งแรงกดและแรงดึง เพื่อให้เข้าใจถึงแรงเหล่านี้ลองใช้แบบจำลองง่ายๆกัน ถ้าเอากล่องนมสองกล่องมาวางทับกล่องนมเปล่าๆ 2 กล่องก็จะได้สะพานคานดิบแล้วตอนนี้ถ้าวางของหนักไว้ตรงกลาง 2 ต่อ 4 ก็จะงอ
ด้านบนจะโค้งงอภายใต้แรงบีบอัด และด้านล่างจะงอออกภายใต้แรงดึงเพิ่มน้ำหนักให้เพียงพอและในที่สุด 2 ต่อ 4 ก็จะแตกด้านบนจะหักและด้านล่างจะหักและสะพานคานหลายแห่งใช้คานคอนกรีต หรือเหล็กเพื่อรับน้ำหนัก ขนาดของลำแสง และโดยเฉพาะอย่างยิ่งความสูงของลำแสงโครงถักเข้ากับคานของสะพาน โครงรองรับนี้เพิ่มความแข็งแกร่งให้กับคานที่มีอยู่ เพิ่มความสามารถในการกระจายแรงกดและแรงดึงอย่างมาก
เมื่อคานเริ่มบีบอัดแรงจะกระจายผ่านโครงแม้ว่าจะมีโครงถักก็ตามสะพานคานก็ยังดีในระยะทางที่จำกัดเท่านั้นต้องสร้างโครงถักให้ใหญ่ขึ้นจนกว่าจะถึงจุดที่โครงรับน้ำหนักตัวสะพานไม่ไหว
บทความที่น่าสนใจ การออกกำลังกาย อธิบายการสร้างกล้ามหน้าท้องด้วย การออกกำลังกาย
