Design av Skew Bridges (med diagram)

Etter å ha lest denne artikkelen lærer du om utformingen av skråbroer ved hjelp av diagrammer.

Oppførselen til skråbroer varierer mye fra normalbroer, og derfor krever utformingen av skråbroer spesiell oppmerksomhet. I normale broer er dekkplaten vinkelrett på støttene, og dermed blir belastningen plassert på dekkplaten overført til støtter som er plassert normalt til platen.

Lastoverføring fra en skrå flatebro, derimot, er et komplisert problem fordi det fortsatt er tvil om hvilken retning platen vil spenne og måten belastningen overføres til støtten.

Det antas at lasten beveger seg til støtten i forhold til stivheten til de forskjellige banene, og siden tykkelsen av platen er den samme overalt, vil stivheten være maksimal langs kortest spenning, dvs. langs spekteret som er normalt til ansiktene på bryggene eller abutments.

I figur 9.1, selv om spenningen på dekket er lengden BC eller DE, spenner platen langs AB eller CD som er den korteste avstanden mellom støttene. Derfor er flyet av maksimale spenninger i en skråplate ikke parallell med kjøretøys midtlinje, og avbøyningen av slik slab produserer en skrå overflate.

Effekten av skrå i dekkplater som har skråvinkler opp til 20 grader, er ikke så signifikant, og ved utformingen av slike broer, blir lengden parallelt med midtbanen av veibanen tatt som strekk. Tykkelsen på platen og forsterkningen beregnes med denne lengden på lengden, og armeringen er plassert parallelt med kjøretøys midtlinje.

Fordelingsstavene er imidlertid plassert parallelt med støpene som vanlig. Når skråvinkelen varierer fra 20 grader til 50 grader, blir skråvirkningen signifikant og platen har en tendens til å strekke seg normalt til støtterne.

I slike tilfeller bestemmes platetykkelsen med kortest spenning, men forsterkningen utarbeidet på grunnlag av kortest spenning multipliseres med Sec. 2 θ (θ er skråvinkelen) og er plassert parallelt med veibanen som vist på figur 9.2a, idet fordelingsstengene er plassert parallelt med støttene som vanlig.

Det er også vanlig å plassere forsterkningen vinkelrett på støtten når skråvinkelen ligger mellom 20 grader og 50 grader.

Tykkelsen og forsterkningen bestemmes med spenning som er normal til understøtningen, men siden det legges forsterkning vinkelrett på understøttene, får ikke hjørneforsterkningen i området ABF eller CDE (figur 9.1) noen støtte på den ene siden for å hvile på, Platen under turstien (for bro med gangsti) eller under veiskrapet (for bro uten gangsti) skal være utstyrt med ekstra forsterkning for å fungere som skjult bjelke.

Alternativt kan parapetbjelker som vist på figurene 9.2b og 9.2c også være anordnet langs kanten av platen. Slike parapetbjelker blir skyllet sammen med bunnen av platen og forlenget over platen til ønsket høyde for å danne den faste brystglasset. Denne typen dekk krever mindre mengde stål i plater, men parapetbjelker trenger ekstra kostnad.

For skråbroer vinkler mer enn 50 grader, bør bukser brukes selv om spannene er forholdsvis mindre. Hvor bredden på broen ikke er så stor, kan bjelkene plasseres parallelt med veibanen, og platetykkelsen og forsterkningen kan være utformet med avstanden til bjelkene som spannen.

Armeringen er plassert normalt til bjelkene (figur 9.3a). I bredere flerskiktsskjæringer med store skråvinkler, er det imidlertid foretrukket å bruke bjelkene i rette vinkler til støtterne. I slike tilfeller trenger de triangulære delene igjen parapetbjelker for å støtte en ende av bjelkene. Forsterkningen brukes normalt til bjelkene som vist i figur 9.3b.

Reaksjon ved støtte:

Det har blitt observert at på grunn av effekten av skjevhet, er reaksjonene ved støtter ikke like, men det samme er mer i stump vinkler og mindre i spisse hjørner avhengig av skjevningsvinkelen.

For skår opp til 20 grader, er økningen i reaksjonsvinklet hjørner null til 50 prosent og for skrå fra 20 grader til 50 grader, er økningen fra 50 prosent til 90 prosent av den gjennomsnittlige reaksjonen . Reaksjonen på det stumpe vinkelhjørnet blir to ganger den gjennomsnittlige reaksjonen og gjør dermed det brede vinkelhjørnet et nulltrykkspunkt når skråvinkelen når omtrent 60 grader.

Creep Effect:

Observasjoner viser at lengre diagonal av skrådekket som forbinder de brede vinkelhjørner har en tendens til å forlenge på grunn av muligens arten av lastoverføringen på bærene som resulterer i bevegelse eller kryp av de brede vinkelkombinasjonene som illustrert i figur 9.5a .

Denne krypende effekten av dekkplaten gir spenning langs lengre diagonal, og spenningsbrudd kan oppstå hvis tilstrekkelig stål ikke er tilveiebrakt for å ta hensyn til denne strekkspenningen (figur 9.5b). Også på grunn av krypet forekommer løfting og følgeskader i de brede vinkelhjørnene, og ytterligere stål krever å være forsynt øverst i begge retninger for å hindre sprekk på grunn av løft av hjørnene.

Det kan ses i figur 9.5a at det på grunn av krysset på dekkplaten gir betydelig kraft på vingeveggene ved X og Y, dvs. ved krysset av anslaget og vingveggen, noe som resulterer i utvikling av sprekker i vingevegger eller tung skade.

For å unngå skade på vingeveggene på grunn av krypseffekter, har det blitt foreslått at noen myndigheter gir faste lagre over anslag i stedet for frilagre slik at bevegelse av dekk på grunn av krypeffekten blir forhindret over anslagene.

Noen ganger er dekkplaten festet til ankerhetten med duggestenger som synes å være den mest effektive måten å beskytte mot krypeffekten. Kryp kan stoppes over brygger ved å gi noen hevde blokker eller buffere over brygger.

Dette arrangementet er vist i figur 9.6:

Layout av lagrene:

Forebyggende tiltak bør tas for å beskytte bevegelsen av dekk på grunn av kryp. Det foreslås at følgende trinn, hvis tatt, kan gi det ønskede resultatet.

(i) Opptil 15, 0 m spenning for en enkelt spenningsbrygging kan faste lagre på begge anledninger brukes. Konstruksjonen av enkelsporbetongbroer med to faste leire har blitt brukt i mange år av Wisconsin Highway Commission for lengde på lengder opp til 45 fot (13, 72 m). Ingen av disse broene viste tegn på kryp.

(ii) For flertrådige støttede broer, faste lagre over anslagene og frie eller faste lagre over bryggene. Med dette arrangementet kan det være nødvendig å bruke to frie lagre på en brygge.

Lagringens utforming skal være slik at det ikke oppstår hindringer mot fri bevegelse av ekspansjonslagrene. Dette krever at lagrene er orientert vinkelrett på bjelkene i stedet for parallelt med bryggene eller anslagene (som ligner på normale kryssinger). De typiske utformingene av lagrene i skråbroer er angitt i figur 9.7.

Layout av utvidelsesleddene S:

Hovedforskjellen i de forskjellige typene av utforming illustrert i figur 9.7 er på den måten å tilveiebringe ekspansjonsforbindelsen mellom de tilstøtende dekkene. For å få rett ekspansjonsfeste, er typen vist i fig.9.7a vedtatt, men det krever mer brygbredde, siden noe mellomrom mellom lagrene til de tilstøtende spannene forblir ubenyttet.

Typen av figur 9.7b gir også en rett skjøt, men for å redusere bredden på bryggen, skal lagrene bringes nærmere.

Dette krever innbrudd av dekk på bjelkene til de tilgrensende spenner som oppnås ved å hakke over de berørte delene av bjelkene og dekkplattestøttene på disse hakkene. Egnet festefylling som blyark eller tarredpapir kan settes inn mellom bjelkene og dekkplaten for fri bevegelse av ekspansjonsfugen.

Bredden på bryggen samt plasseringen av lagrene for typen vist i figur 9.7c er den samme som i figur 9.7b, men en sagtannet type ekspansjonsfeste er vedtatt her for å unngå hvilken type ordninger som er nødvendige for den andre.

Hver av de typer som er beskrevet her, har visse fordeler og demeritter, og den som passer best for broen under vurdering, kan benyttes. De viktigste punktene som en designer må vurdere nøye i utformingen av skråbroer, er beskrevet her veldig kort.

Nå for å illustrere designprinsippene, presenteres et utarbeidet eksempel nedenfor:

Eksempel:

Utform en solid skråkrok med et klart spekter på 7, 5 meter langs veibanen uten noen sti og en skrå vinkel på 25 grader med IRC lasting for NH Standard. M20 grade betong og S415 grade stål vil bli brukt:

Løsning:

Siden skråvinkelen overstiger 20 grader, kan tykkelsen tydeligvis være utformet med spenning som er normal til støtten, og forsterkningen utført med dette spekteret kan multipliseres med Sec. 2 θ og det samme kan gis parallelt med veibanen.

Klar spenning normal til støtter = 7, 5 cos 25 '= 7, 5 x 0, 9063 = 6, 80 m

Effektiv span = Clear span + effektiv dybde

Forutsatt en samlet plattetykkelse på 600 mm, er effektiv dybde 600 - 40 = 560 mm. = 0, 56 m.

. . . Effektivt span = 6, 80 + 0, 56 = 7, 36 m.

Dødlast øyeblikk:

. . .Lad last øyeblikk per meter bredde = 1800 × (7.36) 2 = 12.190 Kgm.

Levende last øyeblikk:

Enkelt kjørefelt i klasse 70-R sporet kjøretøy når det plasseres sentralt, gir maksimalt øyeblikk.

Distribusjon Steel:

Distribusjonsstål kan beregnes på samme prinsipp som ved konstruksjon av tverrgående kryssing med solid slabbro.

Moment i tverrretningen = 0, 3 LLM + 0, 2 andre øyeblikk = 0, 3 x 13, 520 + 0, 2 x 12, 190 = 6494 Kgm. = 63 600 Nm.

. . . Som = 63.600 x 10 3/200 x 543 x0.904 = 648 mm 2

Vedta 12 Φ HYSD barer @ 150 (As = 753 mm 2 )

Skjær og Bond Stress:

Økningen av støttereaksjonen i nærheten av stump vinkelhjørnet skal vurderes behørig ved utarbeiding av skjær- og båndspenninger.

Siden skjevvinkelen er 25 grader, kan maksimal reaksjon ved stikk vinkelsvinkelen tas som 1, 55 ganger den normale reaksjonen (figur 9.4). Gjennomsnittlig økt verdi for halvbredden på dekk kan tas som 1, 30 ganger den normale reaksjonen.

. . . Maksimal DL-skjær per meter bredde = 1800 x 7, 36 / 2 x 1, 30 = 8610 kg.

Live Load Shear:

Arrangement for forsterkning:

To typer arrangement av armering i linje er vist i henholdsvis figur 9.10 og 9.11. Forsterkning på toppen av spisse hjørner er tilveiebrakt for å forhindre sprekker på grunn av løfting av de brede vinkelhjørnene.

Området av hovedforsterkning, hvis den er plassert vinkelrett på støtten, er 2490 mm 2, i hvilket tilfelle 22 θ @ 150 mm gir As = 2535 mm 2 . Men hvis armeringen er plassert parallelt med veibanen, er det nødvendig med et areal på 3038 mm 2, for hvilket 22 Φ 125 mm er nødvendig for å kunne leveres (As = 3040 mm 2 ).

Detaljer om Få Skew Slab Bridges:

Spennene (effektive høyre strekk i rette vinkler til støttene) som detaljene er tilgjengelige for, er 4, 37 m, 5, 37 m, 6, 37 m og 8, 37 m med skrå vinkler på 15 ', 30', 45 'og 60 for hver spenning.

Designet er basert på M20 grade betong og S415 grade stål. Fremtredende trekk ved disse skråbroer er gitt i tabell 9.1 og 9.2. For ytterligere detaljer, kan standardplanene under referanse bli henvist.