एक स्टील ड्रैगन की कल्पना करें जो नदियों के पार फैला हो, हल्का भी और शक्तिशाली भी। यह केबल-रुका हुआ पुल है - एक संरचनात्मक चमत्कार जो वास्तुकला की सुंदरता के साथ इंजीनियरिंग यांत्रिकी को पूरी तरह से जोड़ता है। दो तटों को जोड़ने वाले एक मार्ग से अधिक, यह मानवीय सरलता और रचनात्मकता के प्रमाण के रूप में खड़ा है।

अपने नाम के अनुरूप, एक केबल-रुके हुए पुल में झुकी हुई केबलों द्वारा समर्थित निरंतर गर्डर (या डेक) होते हैं। ये केबल, वीणा के तारों से मिलते-जुलते हैं, डेक को ऊंचे तोरणों से जोड़ते हैं, जिससे एक स्थिर लेकिन सुंदर संपूर्ण संरचना बनती है। यांत्रिक दृष्टिकोण से, केबल-रुके हुए पुल लोचदार रूप से समर्थित निरंतर बीम पुलों के रूप में कार्य करते हैं, उनके अद्वितीय विन्यास के साथ विशिष्ट अवधि सीमाओं के भीतर विशिष्ट लाभ प्रदान करते हैं।

पुल प्रकारों में, केबल-रुके पुल विस्तार क्षमताओं में उत्कृष्ट हैं। वे विशेष रूप से 150 से 600 मीटर के बीच की अवधि के लिए चमकते हैं, जहां वे आर्थिक और सौंदर्य दोनों दृष्टि से कैंटिलीवर, ट्रस, आर्क और बॉक्स गर्डर पुलों से बेहतर प्रदर्शन करते हैं। जबकि उनकी फैलाव क्षमता निलंबन पुलों से मेल नहीं खाती है, उनकी अपेक्षाकृत उथली गर्डर गहराई अधिक दृष्टिगत रूप से हल्के वजन का निर्माण करती है। उन्नत डिजाइन और निर्माण प्रौद्योगिकियों के साथ, केबल-रुके हुए पुल स्पैन के रिकॉर्ड तोड़ रहे हैं, जिसका उदाहरण रूस का रस्की ब्रिज है, जिसका 1,104-मीटर मुख्य स्पैन है - जो वर्तमान में दुनिया का सबसे लंबा केबल-रुका हुआ पुल है।

केबल-रुके पुलों का डिज़ाइन दर्शन अत्यंत कुशल है। प्रत्येक घटक मुख्य रूप से या तो तनाव या संपीड़न बलों को संभालता है, जिससे सामग्री का अधिकतम उपयोग होता है। स्टे केबल डेक को लोचदार समर्थन प्रदान करते हैं, जो प्रभावी रूप से पुल की अवधि को बढ़ाते हैं। डेक भार सहन करने के लिए, इन केबलों को जबरदस्त तनाव का सामना करना पड़ता है, जो बदले में तोरणों और मुख्य गर्डरों के भीतर संपीड़न बलों में बदल जाता है। जबकि झुकने वाले क्षण और अन्य बल तोरणों और गर्डरों को प्रभावित करते हैं, अक्षीय बल आमतौर पर हावी होते हैं। चूंकि अक्षीय रूप से लोड किए गए सदस्य दक्षता में झुकने वाले सदस्यों से बेहतर प्रदर्शन करते हैं, यह केबल-रुके पुलों के संरचनात्मक और आर्थिक लाभों की व्याख्या करता है।

केबल-रुके पुलों की अवधारणा 1595 की है, जिसे माचिने नोवा में प्रलेखित किया गया है। 19वीं सदी की शुरुआत में कई निर्माण कार्य देखे गए, लेकिन 1950 के दशक तक उन्हें ट्रस, आर्च और सस्पेंशन ब्रिज के साथ लोकप्रियता नहीं मिली। प्रारंभिक विफलताएँ संरचनात्मक प्रणाली की अपर्याप्त समझ से उत्पन्न हुईं - विशेष रूप से अपर्याप्त प्रतिरोध और तनाव केबलों को ठीक से करने में असमर्थता, जिससे विभिन्न भारों के तहत सुस्ती पैदा हुई। 1883 ब्रुकलिन ब्रिज में महत्वपूर्ण सुधार हुए। 1950 के दशक में जर्मनी में आधुनिक केबल-धारित पुलों का उदय हुआ, स्वीडन का स्ट्रॉम्संड ब्रिज (1955) पहला आधुनिक उदाहरण बन गया। तब से, डिज़ाइन और निर्माण तकनीकें तेजी से आगे बढ़ी हैं, जिससे केबल-रुके पुल एक वैश्विक घटना बन गए हैं।

केबल-रुके पुलों को कई तरीकों से वर्गीकृत किया जा सकता है, जिसमें केबल व्यवस्था सबसे आम तरीका है।

अनुदैर्ध्य व्यवस्था के आधार पर, केबल-रुके पुल चार प्रकारों में आते हैं: एकल केबल, पंखा, संशोधित पंखा, और वीणा विन्यास। हालाँकि ये सिस्टम समग्र प्रदर्शन में न्यूनतम अंतर दिखाते हैं - विशेष रूप से लंबी अवधि के लिए - प्रत्येक अद्वितीय विशेषताएँ प्रदान करता है।

• एकल केबल प्रणाली:यह दुर्लभ कॉन्फ़िगरेशन पाइलॉन को डेक से जोड़ने वाले एकल केबल का उपयोग करता है। जर्मनी का नेकर नदी पुल इसी प्रकार का उदाहरण है। कम केबलों वाले शुरुआती डिज़ाइनों के कारण निर्माण लागत अधिक हो गई, जबकि आधुनिक पुल बेहतर अर्थव्यवस्था के लिए अधिक केबलों को प्राथमिकता देते हैं।
• पंखा प्रणाली:सभी केबल तोरण शीर्ष पर एकत्रित होते हैं या उससे होकर गुजरते हैं। यह संरचनात्मक रूप से बेहतर डिज़ाइन तोरण के झुकने के क्षणों को कम करता है। खड़ी केबल कोण गर्डर्स पर न्यूनतम अक्षीय बल लगाते हुए ऊर्ध्वाधर भार को कुशलतापूर्वक संभालते हैं। हालाँकि, तोरण शीर्ष पर संकेंद्रित बल संक्षारण और थकान की समस्या पैदा कर सकते हैं, जिसके लिए जटिल लंगर व्यवस्था और अतिरिक्त तोरण सुदृढीकरण की आवश्यकता होती है।
• संशोधित पंखा प्रणाली:पंखे प्रणाली की चुनौतियों का समाधान करने के लिए विकसित, यह भिन्नता बेहतर बल वितरण, आसान रखरखाव और व्यक्तिगत केबल निरीक्षण के लिए केबलों को पाइलॉन शीर्ष के पास पर्याप्त रूप से रखती है। हांगकांग का टिंग काउ ब्रिज इस प्रणाली को सफलतापूर्वक लागू करता है।
• वीणा प्रणाली:लगभग समानांतर केबलों की विशेषता के साथ, यह व्यवस्था एक दृष्टिगत रूप से व्यवस्थित पैटर्न बनाती है। केबल एंकर का निचला प्रारंभिक बिंदु पहले निर्माण शुरू करने की अनुमति देता है। हांगकांग-झुहाई-मकाओ ब्रिज का जिउझोउ चैनल ब्रिज इस खूबसूरत प्रणाली को प्रदर्शित करता है।

ट्रांसवर्सली, केबलों को व्यवस्थित किया जा सकता है: एक एकल केंद्रीय विमान, दोहरे किनारे वाले विमान (ऊर्ध्वाधर या झुका हुआ), या दोनों किनारों से केंद्र रेखा को जोड़ने वाले ट्रिपल विमान। यह व्यवस्था संरचनात्मक व्यवहार, निर्माण विधियों और वास्तुशिल्प अभिव्यक्ति को प्रभावित करती है। दोहरे-प्लेन सिस्टम सबसे आम हैं, हालांकि मरोड़-प्रतिरोधी बॉक्स अनुभागों का उपयोग करते समय एकल केंद्रीय विमान काम करते हैं। असाधारण रूप से चौड़े डेक या संयुक्त रेल-सड़क पुलों के लिए, ट्रिपल-प्लेन सिस्टम को नियोजित किया जा सकता है।

केबल-रुके पुलों को सिंगल, डबल, ट्रिपल या मल्टीपल स्पैन के साथ डिज़ाइन किया जा सकता है। तीन या दो केबल-समर्थित स्पैन अधिक विशिष्ट हैं, क्योंकि केबल और एंकर पियर्स पाइलॉन स्थिरता के लिए महत्वपूर्ण हैं। एकल-तोरण उदाहरणों में रॉटरडैम का इरास्मस ब्रिज और टोक्यो का सेंट्रल ब्रिज शामिल हैं। तीन से अधिक स्पैन के लिए, मुख्य चुनौती में मध्यवर्ती तोरण शीर्ष पर अपर्याप्त अनुदैर्ध्य संयम शामिल है। समाधानों में शामिल हैं: तोरण की कठोरता को बढ़ाना (ए-फ्रेम समर्थन का उपयोग करना), तोरण के शीर्ष को क्षैतिज संबंधों से जोड़ना, तोरणों के बीच स्थिर केबल जोड़ना, मध्य अवधि के संबंधों को शामिल करना, या मध्य अवधि से लगभग 20% तक विस्तारित क्रॉसिंग केबल का उपयोग करना - जैसा कि टिंग काऊ ब्रिज के 464.6-मीटर अनुदैर्ध्य स्थिरीकरण केबलों द्वारा प्रदर्शित किया गया है।

केबल-रुके पुल तीन मूलभूत तत्वों पर निर्भर करते हैं जो एक साथ काम करते हैं: केबल, तोरण और डेक।

महत्वपूर्ण भार वहन करने वाले सदस्यों के रूप में, आधुनिक केबलों ने एंकरेज सिस्टम, सामग्री और संक्षारण सुरक्षा में शुरुआती कमियों को दूर कर लिया है। वर्तमान विकल्पों में शामिल हैं: प्री-फैब्रिकेटेड लॉक-कॉइल स्ट्रैंड्स (1,770 N/mm² तन्य शक्ति के साथ), प्री-फैब्रिकेटेड सर्पिल स्ट्रैंड्स (1,570/1,770 N/mm² पर 5 मिमी तारों का उपयोग करके), बार केबल (1,230 N/mm²), समानांतर वायर स्ट्रैंड्स (1,570 N/mm² पर 7 मिमी गैल्वेनाइज्ड तार), समानांतर स्ट्रैंड केबल (15.2/15.7मिमी गैल्वेनाइज्ड स्ट्रैंड 1,770 एन/मिमी² पर), और उन्नत मिश्रित केबल।

तोरण डेक केंद्रों के माध्यम से एकल स्तंभ या घुमावदार पुलों के लिए ऑफसेट हो सकते हैं। दोहरी-स्तंभ व्यवस्था (क्रॉसबीम के साथ या बिना) एच-फ्रेम, ए-फ्रेम, उलटा वाई-फ्रेम, हीरा, या डबल-डायमंड कॉन्फ़िगरेशन बनाती है। प्रारंभिक स्टील तोरण डिजाइनों ने तेजी से निर्माण को प्राथमिकता दी लेकिन बकलिंग संबंधी चिंताओं का सामना करना पड़ा। आधुनिक रुझान अधिक वजन के बावजूद, लागत दक्षता के लिए प्रबलित/प्रेस्ट्रेस्ड कंक्रीट का समर्थन करते हैं। ठोस प्रौद्योगिकी प्रगति अब जटिल तोरण रूपों को सक्षम बनाती है। विशिष्ट तोरण की ऊँचाई मुख्य स्पान लंबाई से 0.2-0.25 गुना तक होती है, जिसमें केबल कोण 25-65 डिग्री के बीच दक्षता बनाए रखता है। हवाई अड्डे की निकटता जैसे बाहरी कारक निचले तोरणों को निर्देशित कर सकते हैं, जैसा कि हानेडा अंतर्राष्ट्रीय हवाई अड्डे के पास कावासाकी के नियोजित पुल में देखा गया है।

सस्पेंशन ब्रिज डेक के विपरीत, केबल-रुके हुए डेक को स्व-वजन/लाइव लोड और केबल क्षैतिज घटकों से अक्षीय बलों से झुकने वाले क्षणों का विरोध करना चाहिए, जिससे विभिन्न क्रॉस-सेक्शन की अनुमति मिलती है:

• स्टील डेक:उच्च शक्ति-से-वजन अनुपात और लंबे अंतर-केबल स्पैन के लिए शुरुआती डिज़ाइनों में पसंदीदा। ऑर्थोट्रोपिक स्टील डेक अनुप्रस्थ फर्श बीम द्वारा समर्थित अनुदैर्ध्य स्टिफ़नर के साथ पतली पहनने वाली सतहों को जोड़ते हैं। कुरुशिमा-कैक्यो ब्रिज इस बात का उदाहरण है कि कैसे कम डेक का वजन किफायती लंबी अवधि के डिजाइन को सक्षम बनाता है।
• कंक्रीट डेक:प्रीकास्ट या कास्ट-इन-प्लेस प्रबलित/प्रेस्ट्रेस्ड कंक्रीट का उपयोग करके मध्यम स्पैन के लिए उपयुक्त। लागत प्रभावी होते हुए भी, बढ़े हुए वजन के लिए बड़े केबल, तोरण, खम्भे और लंगरगाह की आवश्यकता होती है। सिंगल-प्लेन केबल सिस्टम को मरोड़-प्रतिरोधी बॉक्स अनुभागों की आवश्यकता होती है, जबकि मल्टी-केबल सिस्टम बहुत लंबे समय तक उच्च मरोड़ वाली कठोरता के साथ खुले बीम अनुभागों की अनुमति देते हैं।
• समग्र डेक:स्टील और कंक्रीट के फायदों को मिलाकर, मिश्रित खंड सुरक्षा और अर्थव्यवस्था प्रदान करते हैं। विकल्पों में कंक्रीट स्लैब या मिश्रित विन्यास के साथ स्टील ऑर्थोट्रोपिक डेक शामिल हैं - साइड स्पैन के लिए भारी कंक्रीट/मिश्रित अनुभाग (ऊपर की ओर विक्षेपण को कम करना) और मुख्य स्पैन के लिए हल्के स्टील अनुभाग (नीचे की ओर विक्षेपण को कम करना)।

आधुनिक केबल-स्टे ब्रिज विश्लेषण के लिए परिमित तत्व विधियों की आवश्यकता होती है। "फिशबोन" मॉडल आम तौर पर तोरणों, डेक और केबलों का प्रतिनिधित्व करता है, जिसमें संशोधित लोचदार मापांक का उपयोग करके केबल शिथिलता प्रभावों के लिए विशेष तत्व होते हैं। निर्माण अनुक्रमण और लोड पुनर्वितरण का अनुकरण करने के लिए चरण-दर-चरण विश्लेषण आवश्यक है। प्राकृतिक आवृत्तियों और कंपन मोड को निर्धारित करने के लिए गतिशील विश्लेषण द्वारा पूरक, रैखिक और गैर-रेखीय दोनों विश्लेषण किए जाने चाहिए।

केबल-रुके पुलों की सफलता का श्रेय मुख्य रूप से कुशल निर्माण प्रक्रियाओं को जाता है:

• अस्थायी समर्थन विधि:केबल स्थापना और तनाव से पहले डेक का निर्माण अस्थायी समर्थन पर होता है। इस सीधे दृष्टिकोण के लिए निर्माण के दौरान समर्थन आवश्यकताओं और नेविगेशन मंजूरी पर विचार करना आवश्यक है।
• मुफ़्त ब्रैकट विधि:पसंदीदा आधुनिक तकनीक जहां निर्माण के दौरान केबल सीधे डेक को सहारा देते हैं। डेक पूरा होने तक पुल ब्रैकट वाला रहता है। यह विधि सावधानीपूर्वक सुरक्षा सत्यापन की मांग करती है, विशेष रूप से मिडस्पैन बंद होने से पहले अधिकतम कैंटिलीवर स्थितियों के दौरान।

1. एक विशिष्ट केबल आधारित पुल के संरचनात्मक घटकों और उन आंतरिक ताकतों का वर्णन करें जिनका उन्हें सामना करना पड़ता है।
2. केबल-रुके पुलों में संभावित अनुप्रस्थ और अनुदैर्ध्य केबल व्यवस्था पैटर्न की व्याख्या करें।