Design af stive rammebroer (med diagram)

Efter at have læst denne artikel vil du lære om udformningen af ​​stive rammebroer ved hjælp af diagrammet.

Introduktion til stive rammebroer:

I stive rammebroer er dæket stift forbundet til anlæg og brygger. Denne type struktur kan være en enkelt span-enhed eller en multi-span-enhed som angivet i figur 12.1. Alle fordelene ved en kontinuerlig spanbro er til stede her.

Følgende funktioner er de ekstra fordele ved de stive rammebroer over de kontinuerlige:

i) Stivhed af strukturen.

ii) Mindre øjeblikke i dæk delvist overføres til støtteorganerne.

iii) Der kræves ingen lejer.

iv) Bedre æstetisk udseende end den kontinuerlige spændingsstruktur.

Som i kontinuerlige spændbroer kræver disse strukturer også ufarlige fundamentmaterialer. Analysen er dog mere besværlig end den førstnævnte.

Rammerne kan hængsles eller fastgøres til bunden som vist i figur 12.1. Når hængslet drejes, drejer de øjeblikke, der overføres til basen, kun de vertikale understøtninger, hvorved momentene reduceres meget betydeligt, og ingen øjeblikke overføres til fodene; kun den vertikale belastning og det øjeblik, der er forårsaget af tryk på hængselniveauet, skal overvejes ved udformningen af ​​fodstykkerne.

I faste basestrukturer overføres derimod momenterne fra overbygningen til sidst til fodstykkerne, da de vertikale understøtninger ikke kan rotere uafhængigt uden at rotere fodstykkerne sammen med dem. Det er derfor indlysende, at i hængslede rammer er øjeblikket ved bunden af ​​understøtninger og på flåder meget mindre, men spændingsmomenterne er større end de af faste rammer.

Da de faste rammer er udformet på den antagelse, at de vertikale medlemmer ikke drejer i bunden, er det kun muligt at opnå denne tilstandstilstand, hvis fundamentet kan hvile på solid rock eller uafkastende fundament.

Typer af stive rammebroer:

Et par typer af stive stelbroer er illustreret i figurerne 4.5 og 4.6. Stabile støbebroer på op til 25 m kan være mulige, mens stiplede rammebånd og bjælker kan anvendes op til 35 m. I overbelægninger i vejen er den cantilever-type portalrammer som angivet i figur 4.6 almindeligt begunstiget.

Stive rammekarver eller mindre broer (enkelt eller flere fig. 4.5) anvendes normalt i områder, hvor grundjorden er svag, og bredere fundamentareal er ønskeligt for at bringe fundamenttrykket ned inden for sikre værdier, der er tilladt for jordtype.

Proportionelle strukturer af stive rammebroer:

Forholdet mellem mellemliggende og ende spændinger af stive rammebroer bør være som følger:

Til slabbroer 1.20 til 1.30

Til slab og bjælker broer 1, 35 til 1, 40

Til grovt skøn over sektionen kan dimensionerne af midterpanelet og støttesektionen for faste slabbroer tages som henholdsvis L / 35 og L / 15. Soffitkurverne til stive stelbroer er generelt lavet de samme som dem til kontinuerlige broer.

Metode til analyse og design overvejelser af stive rammebroer:

Ved analyse af stive rammestrukturer anvendes fremgangsmåden til momentfordeling almindeligt. Håndtering af kontinuerlige broer, momentfordelingsmetode er bedst egnet til praktisk design, fordi struktursektionerne varierer på forskellige punkter, for hvilke andre metoder er besværlige og derfor uegnede.

Hvis værdierne af stivhedsfaktorer, overføringsfaktorer og faste endemomenter for forskellige led af en stiv stelstruktur er kendt, er anvendelsen af ​​momentfordelingsmetoden meget enkel.

Temperatureffekt:

Stigningen eller faldet i temperaturen forårsager forlængelse eller sammentrykning af dæk, hvilket giver anledning til faste endemomenter på de vertikale elementer som forklaret i det følgende (figur 12.2).

Forlængelse eller sammentrækning af dækket BC på grund af temperaturvariationen af ​​t = δ 2 = L 2 αt.

Forlængelse eller sammentrækning af dæk AB eller CD på grund af temperaturvariationen af ​​t = δ 1 = L 1 αt, men på grund af forlængelse eller sammentrækning af dækket BC med δ 2 vil nettobevægelsen for A eller C være (δ 1 + + ½ δ 2 ).

Det faste endemoment på et vertikalt element med inertimoment, I og afbøjning, 5, kan gives af

FEM = 6 EIδ / (L) 2 (12, 1)

De faste endemomenter, der er udviklet på toppen og bunden af ​​alle vertikale elementer som pr. Ligning 12.1, kan fordeles over alle medlemmerne.

Effekt af krympning, vind, seismisk og vandstrøm:

På grund af krympning af beton kontrakterer dækket og derved har samme virkning som temperaturfaldet gør. Normalt antages effekten som følge af krympning som ækvivalent i størrelsesorden til den, der frembringes ved temperaturfaldet.

Vinden, der blæser i en hældning til pierne, kan give anledning til svingmomenter, som vil blive delet af alle rammedlemmerne efter fordeling.

Den seismiske kraft, der virker ved dæk, pier og anlæg, vil forårsage øjeblikke i rammens medlemmer som vindkraft vil fremkalde.

Korsstrømmen, der strømmer gennem floden, rammer bryggerne og anlægene, og dette vil fremkalde øjeblikke på medlemmerne som vinden vil gøre.

Designprocedure for stive rammebroer:

1. Vælg spændvidder for ende- og mellemspidser, der passer til sidens forhold og brotype. Dybderne ved midterstien og ved støtterne antages.

2. Vælg soffitkurven og find dybden i forskellige sektioner. Beregn de faste endemomenter på grund af ensartet distribueret dødbelastning og startbelastning fra standard designtabeller som "The Applications of Moment Distribution", udgivet af The Concrete Association of India, Bombay.

3. Find værdierne for stivhedsfaktorer og overføringsfaktorer fra designtabeller efter vurdering af rammekonstanternes værdier som A, A, B, R, B, H c osv.

Fordelingsfaktorerne kan bestemmes som følger:

Hvor D AB = fordelingsfaktor for medlem AB.

S AB = Stivhedsfaktor for AB.

ΣS = Summen af ​​stivhedsfaktorerne for alle medlemmerne af dette led.

4. De døde belastede faste endemomenter skal fordeles, og der foretages Sway-korrektion, hvis det kræves.

5. For at evaluere live load moments på medlemmerne, skal indflydelse linjediagram for hvert medlem trækkes. Proceduren vil være besværlig, hvis øjeblikkene skal opnås ved at placere enhedsbelastning på hver sektion (der kan være 5 til 10 sektioner på hver spænding afhængigt af spændvidden) og fordelingen af ​​de faste endemomenter på grund af enhedsbelastning med svingkorrektion hvor nødvendig.

Metoden kan forenkles, hvis nedenstående procedure følges.

6. Placer enhedens belastning på en hvilken som helst position (figur 12.3) og få de faste endemomenter x og y ved enden B og C. Fordel disse faste endemomenter over alle medlemmerne. De øjeblikke, der er opnået på forskellige sektioner, er de levende belastningsmomenter (elastisk) på grund af den pågældende enhedsbelastning.

Efter den nødvendige svingkorrektion vil øjebliksligningen i form af x og y give ordinatet af bøjningsmoment-indflydelseslinjediagrammet ved forskellige sektioner for den pågældende enhedsbelastning. Nu, fra tabellerne eller graferne, kan værdierne x og y for enhedsbelastning ved forskellige belastningspositioner være kendt, hvorfra ordinaterne af indflydelseslinjen diag. ved forskellige sektioner for forskellige belastningspositioner kan beregnes.

Fremgangsmåden skitseret ovenfor vil kræve et sæt momentfordeling og et sæt svingkorrigering af øjebliksligningerne for hvert spænd.

Indflydelseslinjediagrammet opnået ved den beskrevne metode vil kun være i elastisk øjeblik. Det frie moment diagram skal overlejres for at få netindflydelseslinjediagrammet. De levende belastningsmomenter kan derefter hentes fra indflydelseslinjediagrammet.

7. Træne øjeblikke på forskellige medlemmer og i forskellige sektioner på grund af temperatur, krympning, vind, vandstrømme, jordtryk på anlæg, seismisk kraft osv.

8. Momenterne opnået på grund af forskellige belastninger og effekter som angivet ovenfor kan opsummeres på en sådan måde, at designmomenterne maksimalt er bue for alle mulige kombinationssager.

9. Kontroller, om sektionerne er tilstrækkelige med hensyn til betonbelastninger og sørg for nødvendig forstærkning for at tage højde for designmomentet.

10. Udfør forstærkningen korrekt.