Design af Skew Bridges (med diagram)

Efter at have læst denne artikel vil du lære om udformningen af ​​skæve broer ved hjælp af diagrammer.

Skæve broers adfærd adskiller sig meget fra normale broer, og derfor kræver udformningen af ​​skæve broer særlig opmærksomhed. I normale broer er dækpladen vinkelret på understøtningerne og som sådan overføres belastningen placeret på dækpladen til understøtningerne, som er placeret normalt til pladen.

Lastoverførsel fra en skrå slibbro er på den anden side et kompliceret problem, fordi der altid er tvivl om den retning, som pladen spænder over, og den måde, hvorpå lasten overføres til understøtningen.

Det antages, at lasten bevæger sig til understøtningen i forhold til stivheden af ​​de forskellige stier, og da tykkelsen af ​​pladen er den samme overalt, vil stivheden være maksimal langs den korteste spænding dvs. langs spændingen, der er normal til fladernes flader eller anlæg.

I figur 9.1, selvom spændvidden af ​​dækket er længden BC eller DE, spalter pladen langs AB eller CD, der er den korteste afstand mellem understøtningerne. Derfor er flyet af maksimale spændinger i en skæv plade ikke parallelt med kørebanens midterlinie, og afbøjningen af ​​sådan plade frembringer en krumt overflade.

Effekten af ​​skævhed i dækplader med skæv vinkel på op til 20 grader, er ikke så signifikant, og ved udformning af sådanne broer tages længden parallelt med kørebanens midterlinie som spændingen. Tykkelsen af ​​pladen og forstærkningen beregnes med denne spændvidde, og armeringen er placeret parallelt med kørebanens midterlinie.

Distributionsstængerne placeres imidlertid parallelt med understøtningerne som sædvanlig. Når skæv vinkel varierer fra 20 grader til 50 grader, bliver skæv effekt betydelig, og pladen har en tendens til at spænde normalt til støtterne.

I sådanne tilfælde bestemmes pladetykkelsen med korteste spænding, men forstærkningen udarbejdet på grundlag af korteste spænding multipliceres med Sec. 2θ (θ er skæv vinkel) og er placeret parallelt med kørebanen som vist i figur 9.2a, idet fordelingsstængerne er placeret parallelt med understøtningerne som sædvanlig.

Det er også en almindelig praksis at placere forstærkningen vinkelret på understøtningen, når skæv vinkel ligger mellem 20 grader og 50 grader.

Tykkelsen og forstærkningen bestemmes med spændvidden normal til understøtningen, men da armaturforstærkningen vinkelret på understøtningerne, får hjørneforstærkning inden for området ABF eller CDE (Fig. 9.1) ikke nogen støtte på den ene side til at hvile på, pladen under gangsti (til bro med gangsti) eller under vejkanten (til bro uden gangsti) skal være forsynet med ekstra forstærkning for at fungere som skjult bjælke.

Alternativt kan låsebånd som vist i fig. 9.2b og 9.2c også tilvejebringes langs kanten af ​​pladen. Sådanne parapetbjælker bliver skyllet sammen med bunden af ​​pladen og strækket over pladen til den krævede højde for at danne den faste brystplade. Denne slags dæk kræver mindre mængde stål i plader, men parapetbjælker har brug for ekstraomkostninger.

Til skrå broer vinkler mere end 50 grader, bør bukser anvendes, selvom spændene er forholdsvis mindre. Hvor broens bredde ikke er meget, kan bjælkerne placeres parallelt med kørebanen, og pladetykkelsen og forstærkningen kan være udformet med afstanden af ​​bjælkene som spændingen.

Forstærkning placeres normalt på bjælkene (fig. 9.3a). I bredere flerskrogskrydsninger med store skæv vinkler foretrækkes det imidlertid at anvende bjælkerne vinkelret på understøtningerne. I sådanne tilfælde har de trekantede dele brug for parapetbjælker til at understøtte den ene ende af bjælkene. Forstærkningen anvendes normalt til bjælkerne som vist i figur 9.3b.

Reaktion til støtte:

Det er blevet observeret, at på grund af virkningen af ​​skævhed er reaktionerne ved understøtninger ikke ens, men det samme er mere i stump vinkelkombinationer og mindre i spidsvinklede hjørner afhængigt af skævvinklen.

For skævheder op til 20 grader er stigningen i reaktionen på de stump vinkelhjørner nul til 50 procent, og for skævheder fra 20 grader til 50 grader er stigningen fra 50 procent til 90 procent af den gennemsnitlige reaktion . Reaktionen på det stumpvinklede hjørne bliver to gange den gennemsnitlige reaktion, hvilket gør det akutte vinkelhjørne til et nultrykpunkt, når skråvinklen når ca. 60 grader.

Creep Effect:

Observationer viser, at den længere diagonale af det skævdækkende dæk, der forbinder de akutte vinkelhjørner, har en tendens til at forlænge på grund af muligvis arten af ​​belastningsoverførslen på understøtningerne, hvilket resulterer i bevægelse eller krybning af de akutte vinkler som illustreret i figur 9.5a .

Denne snegleffekt af dækpladen fremkalder spænding langs længere diagonal, og spændingssprækker kan forekomme, hvis der ikke er tilstrækkeligt stål til at tage højde for denne trækspænding (fig. 9.5b). På grund af krybningen opstår der også løft og følgeskader i de spidsvinklede hjørner, og der kræves yderligere stål på toppen i begge retninger for at forhindre revner på grund af løft af hjørnerne.

Det kan ses i figur 9.5a, at der på grund af krydset af dækpladen frembringes betydelig fremdrift på vingevæggene ved X og Y dvs. ved krydset af anlæg og vingevæggen, der resulterer i udvikling af revner i vingevægge eller kraftig skade.

For at undgå skader på vingevægge på grund af krybningseffekt er det blevet foreslået af nogle myndigheder at tilvejebringe faste lejer over anlæg i stedet for frie lejer, således at bevægelsen af ​​dækket på grund af krybningseffekt forhindres over anlægene.

Nogle gange er dækpladen fastgjort til anslagsdækslet med dowel barer, som synes at være det mest effektive middel til at beskytte mod krybeffekten. Creep kan stoppes over piers ved at give nogle hævede blokke eller buffere over piers.

Dette arrangement er vist i figur 9.6:

Layout af lejer:

Forebyggende foranstaltning bør træffes for at beskytte dækets bevægelse på grund af krybning. Det foreslås, at følgende trin, hvis de tages, kan producere det ønskede resultat.

(i) Op til 15, 0 m spænding til en enkelt spændebro, kan der anvendes faste lejer på begge anlæg. Konstruktionen af ​​single span betonbroer med to faste lejer er blevet brugt i årevis af Wisconsin Highway Commission for spændvidder op til 45 fod (13, 72 m). Ingen af ​​disse broer viste tegn på kryb.

(ii) For brostræk med enkeltspænding, understøttede broer, faste lejer over anlægene og frie eller faste lejer over bryggerne. Med dette arrangement kan det være nødvendigt at bruge to frie lejer på en mole.

Lejernes layout skal være sådan, at der ikke skabes nogen hindring mod ekspansionslagernes frie bevægelighed. Dette kræver, at lejerne orienteres vinkelret på bjælkene i stedet for parallelt med bryggerne eller anhængerne (svarende til de normale krydsninger). De typiske layouter af lejerne i skæv broer er angivet i figur 9.7.

Layout af udvidelsesforbindelser S:

Hovedforskellen i de forskellige typer af layout vist i figur 9.7 er på den måde at tilvejebringe ekspansionsfugen mellem de tilstødende dæk. For at få lige ekspansionsled er den type, der er vist i figur 9.7a, vedtaget, men det kræver mere pierbredde, da noget mellemrum mellem lagrene af de tilstødende spændinger forbliver ubrugt.

Typen af ​​figur 9.7b giver også en lige forbindelse, men for at reducere bredden af ​​molen, skal lejerne bringes tættere på hinanden.

Dette nødvendiggør indgreb af dæk på bjælkerne af de tilstødende spænd, som opnås ved at hakke over de berørte dele af bjælkene og dækpladestøttene på disse indhak. Egnet fyldstof som blyark eller tjærepapir kan indsættes mellem bjælkerne og dækpladen for fri bevægelse af ekspansionsleddet.

Bredden af ​​molen samt placeringen af ​​lejerne for den type, der er vist i figur 9.7c, er den samme som i figur 9.7b, men en savet type ekspansionsled er vedtaget her med henblik på at undgå den slags ordninger nødvendige for den anden.

Hver af de her beskrevne typer har visse fordele og demeritter, og den mest egnede til den pågældende bro kan anvendes. De vigtigste punkter, som en designer skal overveje omhyggeligt i udformningen af ​​skæv broer, er blevet beskrevet her meget kort.

Nu for at illustrere design principperne, er et udarbejdet eksempel vist nedenfor:

Eksempel:

Design en solid skråkroge med en tydelig afstand på 7, 5 m langs kørebanen uden nogen sti og en skrå vinkel på 25 grader med IRC-indlæsning til NH Standard. M20 grade beton og S415 grade stål vil blive brugt:

Opløsning:

Da skråvinklen overstiger 20 grader, kan pladetykkelsen være udformet med spændvidde normalt til understøtningen, og forstærkningen udarbejdet med dette spænd kan multipliceres med Sec. 2 θ og det samme kan leveres parallelt med kørebanen.

Klar span normalt til understøtningerne = 7, 5 cos 25 '= 7, 5 x 0, 9063 = 6, 80 m

Effektiv span = Clear span + effektiv dybde

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

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

Dead load moment:

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

Live load moment:

Enkeltvogn i klasse 70-R sporet køretøj, når det placeres centralt, giver maksimalt øjeblik.

Distribution Steel:

Distributionsstål kan beregnes på samme princip som ved udformning af firkantet krydsning med fast slibbro.

Moment i tværretningen = 0, 3 LLM + 0, 2 andre øjeblikke = 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

Vedtag 12 Φ HYSD stænger @ 150 (As = 753 mm 2 )

Shear og Bond Stress:

Forøgelsen af ​​understøtningsreaktionen nær stump vinkelhjørnet skal tages behørigt i betragtning ved udarbejdelse af forskydnings- og båndspændingerne.

Da skæv vinkel er 25 grader, kan maksimal reaktion ved stump vinkelhjørnet tages som 1, 55 gange den normale reaktion (figur 9.4). Den gennemsnitlige øgede værdi for dækets halve bredde kan tages som 1, 30 gange den normale reaktion.

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

Live Load Shear:

Arrangement for forstærkning:

To typer arrangement af armering i linie er vist i henholdsvis figur 9.10 og 9.11. Forstærkning øverst i spidser med hjørner er tilvejebragt for at forhindre revner på grund af løft af de spidsvinklede hjørner.

Hovedarmeringsområdet, hvis det er placeret vinkelret på understøtningen, er 2490 mm 2, i hvilket tilfælde 22 θ @ 150 mm giver As = 2535 mm 2 . Hvis forstærkningen er placeret parallelt med kørebanen, kræves der dog et areal på = 3038 mm 2, for hvilket der kræves 22 Φ 125 mm (As = 3040 mm 2 ).

Detaljer om Få Skew Slab Bridges:

Spændene (effektive højre spidser vinkelret på understøtningerne), for hvilke detaljerne er tilgængelige, er 4, 37 m, 5, 37 m, 6, 37 m og 8, 37 m med skæv vinkel på 15 ', 30', 45 'og 60 for hver spænding.

Designet er baseret på M20 grade beton og S415 grade stål. Fremtrædende træk ved disse skævbroer er angivet i tabel 9.1 og 9.2. For yderligere detaljer henvises til standardplanerne under henvisning.