الجسور (الكباري ) تاريخها وتطور نشئتها وانواعها - بحث بالصور

الجسر أو القنطرة

(جالقناطر) هو مُنشأ يُستخدم للعبور من مكان إلى آخر بينهما عائق. قد يكون هذا العائق مائياً أو أرضاً وعرة أو منطقة شديدة الانخفاض أو غيره. يتم إنشاء الجسور من الخرسانة المسلحة أو الصلب أو من مواد أخرى كالخشب أو الحبال. يسميه المصريوين (الكوبري) ، و السودانيون (الكبري) . للجسور أهميتها في ربط الأجزاء المنعزلة، مثل ضفاف الأنهار والجزر المنعزلة، كما أن للجسور أهمية خاصة في الحروب، حيث أن الجسر هو هدف استراتيجي يجب حمايته مهما كلف الأمر، وأحياناً يتطلب الأمر تفجير الجسور حتى لا تمر عليها القوات الغازية، أو لمنع وصول الإمدادات للعدو.

 

الجسور bridges

منشآت تكوّن قسماً من الطريق، لتكون بديلاً عن الردميات الترابية في العوائق التي يمكن أن تكون مجاري مائية، كالأنهار والبحيرات، أو مجاري سيول أو وديان عميقة يوجد صعوبة في ردمها أو أن تكاليفها كبيرة أكثر من بناء الجسور بسبب ارتفاعها الكبير.
تصادف مثل هذه الجسور في دمشق في أكثر من مكان، ومنها جسر الهامة العالي وجسور معربا وغيرها.
تبنى الجسور أيضاً عند تقاطع الطرقات المزدحمة لتسهيل المرور فيشاد بعضها فوق بعض في مستويين أو أكثر، وتترك معظم مداخل الجسور في المدن مفرغة للاستفادة من هذه المساحات ولمنع حجب الرؤية وللمنظر المعماري الجميل.

 
التاريخ

بدأ البشر في إنشاء الجسور منذ القدم، وبدأت بالجسور الخشبية التي تتكون من جذع شجرة، ثم تدرج الأمر لاستخدام الأحجار كما في أيام الرومان. في البداية استغلت كما يبدو فرص طبيعية، كجذع شجرة سقط فوق واد، أو حجارة كبيرة استقرت فيه. في المرحلة الثانية، وضع القدامى قاصدين كتل خشبية للمرور فوقها. علمت تجربة بناء الجسور الأوائل أنه لكي يبنى جسر (رابطة) على سطح وادٍ واسع يمكن استعمال عارضات كثيرة مربوطة بعضها ببعض.

لمحة تاريخية
إن الاتجاه الرئيسي في تطوير بناء الجسور كان متعلقاً بمستوى تطور القوى الإنتاجية عبر العصور المختلفة، ولعل وقوع جزء من شجرة على طرفي جدول هو الذي أوحى على الغالب للإنسان فكرة إنشاء ما يشبه ذلك المعبر عبر العوائق المختلفة.
عمد الإنسان قديماً إلى إنشاء جسور معلقة بدائية من النباتات المرنة من الحبال وربطها من طرف واد إلى الطرف الآخر وعلق وسادة خفيفة عليها. ومع تطور وسائل الإنتاج والحاجة إلى تبادل السلع بين أفراد البشر وبين المجتمعات أصبح بناء الطرق ضرورة حياتية. غير أن كثيراً من الطرق تعترضها أنهر أو وديان الأمر الذي تطلب تغطية جزء هذه الأنهر بالجسور، وكانت هذه الجسور في البدء على شكل قناطر من الحجر أو الخرسانة أو جسوراً خشبية ثم صارت تشيد من المعدن ومن الخرسانة المسلحة بالتسليح العادي أو بالتسليح المسبق الإجهاد.

 

وكان بناء الجسور الخشبية في العصور القديمة شائعاً، ومنها جسر في رومة شيد عام 630ق.م، وجسر عائم على البوسفور(515)، وجسر على الدانوب وغيرها. ولكن هذه العصور شهدت بناء جسور حجرية، وخاصة في عصر العبودية، إذ إن استخدام أعداد كبيرة من العبيد مكّن، مع تدني مستوى التقنيات، من بناء منشآت حجرية ضخمة مثل المعابد والأهرام وغيرها. وكانت الجسور الحجرية في تلك العصور ضخمة وثقيلة، فبلغت سماكة الركيزة نحو نصف طول الفتحة، وبقيت الجسور الحجرية على حالتها هذه من حيث الضخامة والوزن حتى منتصف القرن الرابع عشر، ثم شاع بعد ذلك بناء جسور حجرية أخف وزناً وأصغر حجماً. فأقيم في كل من إيطالية وجنوب فرنسة وغيرهما من المناطق الجنوبية من أوربة عدد من الجسور الحجرية الخفيفة. وفي القرن التاسع عشر بدأ استخدام المعدن في بناء الجسور، وساهم في تطوير بناء مثل هذه الجسور المعدنية انتشار طرائق حساب المنشآت الجسرية وعلى الأخص في النصف الثاني من القرن التاسع عشر (الشكل- 

الاستخدامات

 تستخدم الجسور في عبور المجاري المائية بشكل عام، وبذلك تسخدم الجسور لوصل الجزر المنعزلة ببعضها البعض، كما تستخدم في مد السكك الحديدية في المناطق التي تعوقها المجاري المائية أو المناطق الجبلية الوعرة.

كما أن الجسور تستخدم في نفس الوقت في حمل وتمرير كابلات الكهرباء وأنابيب المياه 

العذبة وخطوط النفط والغاز

أنواع الجسور

الأنواع

يمكن تقسيم الجسور حسب الاستخدام أو حسب مواد البناء أو حسب الشكل وحتى التصميم.

1.   تقسيم الجسور من حيث الاستخدام

1.   جسور سيارات ومشاه.

2.   جسور سكك حديدية.

3.   جسور مشاه.

4.   جسور خطوط الأنابيب (خطوط أنابيب بترول – مياه – صرف صحي).

5.   جسور مؤقتة.

1.   تقسيم الجسور من حيث مواد البناء

1.   جسور خشببية.

2.   جسور خشبية معدنية.

3.   جسور حجرية: الجسور الرومانية هي المثال الأبرز عليها، وتتميز بالأقواس التي تشكل الأساس الذي يحمل متن الجسر.

4.   جسور خرسانية.

5.   جسور خرسانية مصبوبة بالموقع.

6.   جسور خرسانية سابقة الصب.

7.   جسور خرسانية مصبوبة بالموقع سابقة الإجهاد.

8.   جسور خرسانية سابقة الصب سابقة الإجهاد.

9.   جسور معدنية.

10.                     جسور الجمالونات المعدنية.

11.                     جسور الكمرات المعدنية.

1.   جسور معدنية معلقة.

2.   جسور خرسانية ومعدنية.

3.   جسور خرسانية معلقة.

1.   تقسيم الجسور من حيث الشكل

1.   جسور مستقيمة ظهرية   DECK – Straight Bridge

2.   جسور منحنية ظهرية   DECK – Skew Bridge

3.   جسور مستقيمة نفقية   THROUGH – Straight Bridge

4.   جسور منحنية نفقية    THROUGH – Skew Bridge

1.   تقسيم الجسور من حيث التصميم

1.   جسور عائمة: توضع على المجاري المائية الضيقة مثل الترع والبحيرات والنهيرات الهادئة، وتتميز ببنيتها البسيطة، حيث يقام هيكل الجسر على عوامات مثل البراميل الفارغة وخلافه والتي تعالج ضد الصدأ.

2.   جسور معلقة: تعتبر الجسور المعلقة من منجزات العصر الحديث، ويعتبر إنشاء جسر معلق من المنجزات الهندسية والانشائية المتقدمة، وفي الغالب تكون الجسور المعلقة فوق المجاري المائية الواسعة كما هو الحال في جسر جولدن جيت في سان فرانسيسكو أو فوق المناطق السكنية المزدحمة كما في كوبري 6 أكتوبر بالقاهرة والذي يمر في أشد مناطقها ازدحاماً.

3.   الجسور المغطاة.

4.   جسر العارضات.

5.   الجسور الصندوقة: كالجسر ذو الطابقين في بغداد.

 

العناصر الرئيسية للجسر
يتألف الجسر من العناصر الرئيسية الآتية:
الركائز والجزء العلوي الذي يغطي الفراغ بين الركائز، يضاف إلى ذلك في الجسور المقامة على الأنهر المنشآت المنظمة لجريان المياه تحت الجسر وخاصة أثناء الفيضانات.
أما أساسات الجسور فقد تكون سطحية أو على أوتاد. والأوتاد إما أن تكون مصبوبة في المكان أو مسبقة الصنع.

تقسم الجسور من حيث عدد الفتحات إلى جسور ذات فتحة واحدة أو متعددة الفتحات وتقسم من حيث الشكل الإنشائي إلى جسور جائزية (بسيطة وظفرية ومستمرة) وتكون ردود الأفعال فيها شاقولية، وجسور إطارية ردود الأفعال فيها شاقولية وأفقية، وجسور إطارية مكبلة لتغطية الفتحات الكبيرة، وخاصة عبر الوديان العميقة. وهي مقاومة أساساً لقوى الضغط. ولتغطية الفتحات الكبيرة جداً هناك ما يعرف بالجسور المعلقة التي تقاوم كبولها الفولاذية قوة الشد الشكل (3)
وتقسم الجسور بحسب منسوب المرور، أي بحسب توضع غطاء الجسر بالنسبة لجسم إنشاء الجسر، إلى جسور ذات منسوب علوي أو وسطي أو سفلي، ومن حيث الديمومة هناك جسور دائمة تخدم لسنين طويلة وجسور مؤقتة تخدم لمدد محدودة، وتنقل من مكان إلى آخر، ومنها الجسور العسكرية العائمة. ومن أجل مرور السفن تحت الجسور يرفع منسوب الجزء العلوي منها بقدر كاف فوق منسوب المياه، أو يتم بناء جسور متحركة تسمح بمرور السفن برفع غطاء الفتحة المخصصة لهذه الغاية أو بتدويره أو بفتحه جزئياً. كذلك وتقسم الجسور بحسب أبعادها وصعوبة تصميمها وتنفيذها إلى أربعة أنواع: جسور صغيرة لا يزيد طول المسافة بين طرفي الركيزتين الطرفيتين فيها على 25 متراً، وجسور متوسطة يراوح طولها الكامل بين 25 متراً و100 متر وطول الفتحة الواحدة فيها نحو 50 متر، وجسور كبيرة يصل طولها الكامل إلى نحو 500 متر أو يكون طول الفتحة الواحدة فيها في حدود 100متر، وهناك أيضاً الجسور ذات التصنيف العالي التي يزيد طولها الكامل على 500 متر أو التي يكون طول الفتحة الواحدة فيها أكثر من 100 متر.
من الأمور المهمة للجسور المبنية عبر الممرات المائية تحديد طول الفتحة المائية الأعظمية التي تسمح بمرور الغزارات الأعظمية (التصميمية) للمياه في أثناء الفيضانات، ومن الضروري تأمين عبور المياه الأعظمية بأمان مع مراعاة وجود الردميات وجذوع الأشجار وغيرها في أثناء الفيضانات. تحدد أبعاد العناصر الرئيسية للجسر (الجزء العلوي والركائز والأساسات) عند وضع الدراسة لتصميم الجسر، ويحدد عرض الجسر بحسب عرض الطريق الذي يخدمه، أما أبعاد ما تحت الجسر فتحدد بحسب المواصفات الخاصة بالجسور، وهي تختلف بحسب الغاية كأن تكون لتمرير السيارات أو القطارات. وعند تصميم الجسور يلتزم بأن تكون هذه المنشآت متينة وذات ديمومة عالية وثابتة تحت تأثير الحمولات الثابتة والمتحركة وأن تضمن الحركة السليمة على الطرقات التي تخدمها من دون انقطاع مع مراعاة إمكانية تطور حمولات المركبات التي تسير عليها.
إن اختبار الجسور ضروري لمعرفة مدى توافق التصميم مع الواقع. ولهذا يجب تجربتها للحمولات الثابتة (الستاتيكي) بوضع حمولات غير متحركة عليها أما تجربتها ديناميكياً فيتم بتمرير حمولات متحركة بأوزان مختلفة وبسرعات متعددة.
ويتم عادة في الاختبارات الستاتيكية قياس تشوهات الجزء العلوي وقياس الإجهادات ومقارنة ذلك مع التشوهات والإجهادات التصميمية، وتأثير الحمولة الثابتة والحمولة الحية.
أما الاختبارات الديناميكية فتهدف إلى دراسة عمل الجسر من جميع النواحي تحت تأثير الحمولات المتحركة وذلك بقصد تحديد المعطيات والعوامل الخاصة بالحسابات الديناميكية.

المواد المستخدمة في الإنشاء

الخرسانة المسلحة المصبوبة في الموقع

وفيها يتم عمل الشدة بالأبعاد المطلوبة، ويتم رص حديد التسليح طبقاً للتصميم وصب الخرسانة، ويراعى في الخرسانة المصبوبة بالموقع اتباع جميع المواصفات الفنية بدءاً من اختيار المواد المصنعة منها الخرسانة، ومروراً بمراحل الخلط والنقل والصب والدمك ثم المعالجة، ويجب اتخاذ جميع الاحتياطات للظروف الطارئة مثل سقوط الأمطار – تأخر وصول الخرسانة – حدوث خلل في الشدة، ويجب عمل اختبار قوام الخرسانة الطازجة Slump Test على كل خلطة خرسانية واستبعاد أي خلطة غير مطابقة للمواصفات خارج الموقع فوراً.

الخرسانة سابقة الإجهاد المصبوبة في الموقع

 وفيها يتم عمـل الشـدة بالأبعاد المطلوبة ورص حديد التسـليح ومجاري الكابلات الحديدية Cable Tendom. عادة ما يتم تصميم العناصر الإنشائية في هذه الحالة على أنها مزيج من الخرسانة المسلحة والخرسانة سابقة الإجهاد، وتراعى جميع المواصفات الفنية المذكورة في البند السابق بالنسبة لتوكيد جودة الخرسانة المصبوبة، وبعد مرور حوالي أسبوع من صب الخرسانة يتم تمرير الكابلات الحديدية داخل مجاري الكابلات وتطبيق قوة سبق الإجهاد وحقن المجاري بالإيبوكسي. ويتم تحديد الحد الأدنى لمقاومة الخرسانة قبل تطبيق سبق الإجهاد بواسطة المهندس المصمم، ويجب التأكد من قيمة المقاومة المذكورة عن طريق اختبار العينات بالمعمل.

الخرسانة المسلحة سابقة الصب

تعتمد هذه الطريقة على صب العناصر الخرسانية المسلحة في المصنع ومعالجتها حتى الوصول إلى المقاومة المطلوبة ثم نقلها وتركيبها في الموقع. يتميز هذا النوع من الإنشاء بسهولة تأكيد جودة الخرسانة داخل المصنع، ولكن يعيبه أنه يجب تنفيذ الوصلات بدقة متناهية لضمان تركيبها في الموقع بطريقة سليمة.

يجب على المصمم الإنشائي للخرسانة المسلحة سابقة الصب أن يأخذ في اعتباره العاملين الآتيين أثناء تصميم الجسـر:

1.   حساب الإجهادات على العناصر الإنشائية المختلفة أثناء نقلها ورفعها بالونش وتركيبها، وغالباً ما تؤدي هذه الحسابات إلى زيادة التسليح العلوي بالعناصر الإنشائية المختلفة مع تحديد نقاط التعليق بالنسبة لكل عنصر إنشائي.

1.   حساب الإجهادات الثانوية الناتجة من خطأ التصنيع في حدود ± 5 مم، وغالباً ما ينتج هذا الخطأ من انكماش الخرسانة، ويراعى في الموقع استبعاد أي عنصر إنشائي يزيد الخطأ في تصنيعه عن ± 2 مم.

ويعيب المنشآت سابقة الصب عامة ضعف الوصلات عنها في حالة الخرسانة المصبوبة في الموقع، ولذا يجب حساب تأثير القوى الجانبية والقوى الثانوية الناتجة من التمدد والانكماش والهبوط التفاضلي للقواعد وخطأ التصنيع في حدود ± 5 مم على الوصلات.

الخرسانة سابقة الإجهاد سابقة الصب

تعتمد هذه الطريقة على صب الخرسانة في الشدات داخل المصنع مع تثبيت مجاري الكابلات الحديدية داخل الفرم. يتم تطبيق سبق الإجهاد بعد صب الخرسانة ووصولها إلى مقاومة معينة طبقاً لما يتم تحديده بواسطة المهندس المصمم، وغالباً ما يتم استبدال حديد التسليح بالكامل بكابلات سبق الإجهاد في هذا النوع من الإنشاء. ويراعـى جميـع الاحتياطات الواردة في البند السابق.

الجسور المعدنية الملحومة

وتتميز الجسور المعدنية الملحومة بأنها لا تتعرض لأية إجهادات مسبقة نتيجة خطأ التصنيع، ويراعى اختبار جميع اللحامات باستخدام أشعة إكس للتأكد من عدم وجود أية فراغات في اللحام. وفي حالة وجود أية عيوب باللحام يتم إزالته وإعادة اللحام مرة أخرى. ويتميز هذا النوع أيضاً بعدم الحاجة لتأكيد جودة تصنيع العناصر الإنشائية حيث يتم عمل الاختبارات اللازمة بالمصنع على كل عنصر إنشائي بطريقة آلية.

 

جسور الوطن العربي

مصر

• كوبري قصر النيل: يقع في القاهرة بالقرب من ميدان التحرير، ويعد أول جسر أنشئ في مصر للعبور على النيل، ويتميز بالتماثيل الأربعة للأسود القابعة عند مدخلي الكوبري، والمصنوعة من البرونز.
• كوبري الفردان: وهو جسر للسكك الحديدية، ويمر فوق قناة السويس، وهو أكبر جسر متحرك في العالم.

الخليج

• جسر الملك فهد : جسر من أكبر الجسور في العالم، يصل بين المملكة العربية السعودية وبين البحرين طوله 25 كم، ويتكون من 5 جسور عرضها يتراوح بين 5-9، تكاليف صنع هذا الجسر بلغت أكثر من مليار دولار أمريكي.
• جسر المحبة: وهو مشروع لبناء جسر يربط بين دولة قطر ومملكة البحرين حيث قامت الحكومتان بعرض طلب للشركات العالمية بالتقدم بعطاءات لأعمال الاستشارة وبناء جسر يربطهما. يعتقد ان إنجاز المشروع يتطلب 1.5 مليار دولار، وقام الوكيل المساعد بوزارة الأشغال والإسكان البحرينية عصام خلف بتصريح مفاده ان البلدين يعملان حاليا لاختيار مدير المشروع الذي سيكون مسؤولا عن طرح المناقصات لبناء الجسر.

المغرب الكبير

جسر الملك محمد السادس: هو أول جسر بافريقيا ذو مواصفات خاصة والذي يربط بين سلا و الرباط و يوجد بالمملكة المغربية

• جسر وادي الرخام: هو الجسر الأول إفريقياً من حيث الارتفاع، ويوجد في الجزائر.

1. الشام

• جسر عبدون : في الأردن

الجسور في السينما العالمية

لعل أشهر الأفلام العالمية التي تناولت الجسور هو الفيلم الأمريكي «جسر على نهر كواي» والذي تدور أحداثه خلال الحرب العالمية الثانية.