Kontinuerlige broer: Typer, design og fordele

Efter at have læst denne artikel vil du diskutere om: - 1. Introduktion til kontinuerlige broer 2. Typer af kontinuerlige broer 3. Proportionerende strukturer 4. Designprocedure 5. Fordele 6. Ulemper.

Introduktion til kontinuerlige broer:

Kontinuerlige broer er mere økonomiske, men mangler enkelhed i designproceduren.

Disse strukturer har den relative fordel, at deres design er enkle og ikke involverer nogen kompliceret analyse, men den største ulempe er, at sådanne strukturer generelt er forholdsvis dyre.

Kontinuerlige broer på den anden side er mere økonomiske, men ulempen ved disse broer er deres mangel på enkelhed i designproceduren. Disse strukturer er statisk ubestemte, og derfor er strukturanalysen meget besværlig specielt, når det drejer sig om at flytte belastninger.

Typer af kontinuerlige broer:

jeg. Slab og T-beam Bridges:

Til skitse kan fig. 4.3 henvises til Solid slab fortsætter broer kan vedtages for spænd på op til 25 m. T-stråle kontinuerlige broer kan anvendes til spændvidder over 20 m. men under 40 m. Over denne grænse kan man finde passende bjergbroer.

ii. Box-girder Bridges:

Boksbjælkerbygninger, som generelt findes nyttige til mellemlang lange spanbroer, består af langsgående bjælker, som regel tre i antal med dæk og soffitplader øverst og nederst, selvom enkeltboksbjælker er ikke ualmindeligt. Som navnet antyder, danner langsgående bjælker og tværbjælkerne sammen med øverste og nederste skive boksen.

Fordelen ved denne type overbygning er dens store torsionsbestandighed, som hjælper en god aftale med bedre udbredelse af ekscentriske levende belastninger over bjælkerne. I modsætning til bjergbroer bliver livebelastningsfordelingen mere jævn i boksbjælkerbroer.

En anden fordel, der kan opnås fra denne type struktur, er, at i stedet for at øge dybden af sektionen, hvor det modstandsdyktige øjeblik bliver mindre end designmomentet, kan den tidligere øges, hvis pladetykkelsen på kompressionssiden er passende forøget.

For at imødekomme varierende øjeblikke i forskellige sektioner varieres tykkelsen af top- eller bundpladen afhængigt af om det positive eller negative øjeblik skal modstå.

Dækpladen er udformet som en kontinuerlig plade over de langsgående bjælker svarende til plader og bjælkerbroer. Tykkelsen af dækpladen varierer fra 200 til 250 mm. afhængigt af afstanden af de langsgående bjælker.

Soffitpladetykkelsen varierer fra 125 til 150 mm. hvor den ikke har nogen strukturelle funktion undtagen at danne boksen, men for at modstå negativt øjeblik, kan det være nødvendigt at øge det op til 300 mm. nær støtten. Banens tykkelse af de langsgående bjælker øges gradvist mod støtterne, hvor forskydningsspændingerne sædvanligvis er kritiske.

Web tykkelse på næsten 200 mm. i midten varierende til 300 mm. ved understøttelsen er normalt fundet tilstrækkelig. Banen på understøtningen udvides hensigtsmæssigt for at rumme lejerne, idet udvidelsen er gradvis med en hældning på 1 i 4.

Membranerne er tilvejebragt i boksbjælken for at gøre den mere stiv såvel som til at hjælpe med en jævn fordeling af levende belastning mellem bjælkene. For bedre funktionsdygtighed skal afstanden være mellem 6 m. til 8 m. afhængigt af span længder.

Det anbefales at tilvejebringe mindst 5 membraner i hvert spændvidde - to ved understøtninger, to i kvart spænd og en i midterstien. Åbninger opbevares i membranerne for at lette afskærmning fra indersiden af bokse (figur 11.5). Egnede huller kan også opbevares i soffitpladen. Disse kan være dækket af mandehulbeklædning af præfabrikeret beton.

Omkring 40 procent af den største langsgående trækforstærkning fordeles over spændingsflangen ensartet, idet de resterende 60 procent koncentreres i vævene i mere end et lag om nødvendigt. I dybe bjælkebroer udsættes en betydelig dybde af banen under topflangen nær støtten under trækspænding.

For at imødekomme denne trækspænding anbefales det, at ca. 10% af den langsgående forstærkning kan tilvejebringes i denne zone, medmindre hældningsbøjler anvendes til diagonal spænding.

Proportionerende strukturer af kontinuerlige broer:

Lige spændinger er undertiden vedtaget af forskellige grunde, hvoraf en er arkitektonisk, men for økonomisk design bør mellemspændene være relativt mere lange end endets spændinger.

Generelt er følgende forhold mellem mellem-til-ende spænding fundet tilfredsstillende:

I en kontinuerlig bro bør trægemomentet følge øjeblikkets krav til et afbalanceret og økonomisk design. Dette opnås ved at gøre bundprofilen parabolisk som vist i figur 10.1. Nogle gange leveres lige hængsler eller segmentkurver tæt ved hjælp af understøtninger for at få den øgede dybde, der kræves fra øjeblikkelig overvejelse.

Søjlekurverne vist i figur 10.1 består af to paraboler, der har apexet ved spidsens midterlinie. For symmetriske soffitkurver,

r _A = r _B = r (sige)

hvor "r" er forholdet mellem stigning i dybde ved understøtninger til dybden ved spidsens midterlinie.

Følgende værdier af "r" er blevet anbefalet til slabbroer:

a) Slut spændvidde 10 m eller mindre

r = 0 for alle spændinger

b) Endespænd mellem 10 m og 15 m,

i) r = 0 til 0, 4 for ydre ende span

ii) r = 0, 4 ved første indvendige understøtning

iii) r = 0, 5 ved alle andre understøtninger

Værdierne af r _A og r _a for bjælkerbroer kan beregnes ud fra følgende formler:

Hvor jeg _A, er jeg _B og I _c trækmomentet for henholdsvis T-strålen henholdsvis A, B og midt.

For bjælkerbroer er nedenstående værdier af "r" blevet anbefalet:

(i) Yder ende af ende spændinger, r = 0

(ii) 3 spændingsenhed, r = 1, 3 ved mellemliggende understøtninger.

(iii) 4 spændingsenheder, r = 1, 5 ved midterstøtten og 1, 3 ved den første indvendige understøtning.

Analysemetode:

Kontinuerlige strukturer kan analyseres ved forskellige metoder, men mest almindelige metoder er momentfordeling. Når der anvendes haunches bliver analysen mere kompliceret, og derfor er designtabeller og kurver blevet stillet til rådighed for strukturer med forskellige typer af haunches som lige, segmentale, parabolske osv. Såvel som for forskellige værdier af r _A, r _B osv. .

En sådan referencelitteratur er "The Applications of Moment Distribution", udgivet af betonforeningen i Indien, Bombay. Disse tabeller og kurver giver værdierne for faste endemomenter, overførselsfaktorer, stivhedsfaktorer mv, hvorfra nettmomenterne på medlemmerne efter endelig distribution kan udarbejdes

Indflydelse linjer:

Fig. 10.2 viser nogle indflydelseslinjediagrammer ved forskellige sektioner for en tre lige stor kontinuert bro med konstant moment af inerti. For at få reaktion eller øjeblik på et punkt på grund af en koncentreret belastning, W, skal ordinatet af det relevante indflydelseslinjediagram multipliceres med W. For ensartet fordelt belastning w, reaktion eller øjeblik = (Område med passende indflydelseslinie diag.) x w.

Indflydelseslinjediagrammerne for øjeblikke, saks, reaktioner mv. For kontinuerlig struktur med variabelt inertimoment kan tegnes på tilsvarende måde, idet ordinaterne for indflydelseslinjediagrammer bestemmes under hensyntagen til de relevante ramkonstanter for de givne strukturer.

Designets levende belastningsmomenter, saks og reaktioner på forskellige sektioner beregnes ved at placere de levende belastninger på de relevante indflydelseslinjediagrammer. Belastningen skal placeres på en sådan måde, at maksimal effekt produceres i den pågældende sektion.

Designprocedure for kontinuerlige broer:

1. Fastgør spændvidder i enheden, og vælg ru sektioner i midterstykker og ved understøtninger.

2. Vælg passende soffitkurve.

3. Træn dødsdimensioner i forskellige sektioner.

Dette kan gøres som følger:

i) Find de faste ende øjeblikke.

ii) Find fordelingsfaktorer og overførselsfaktorer for enheden.

iii) Fordel de faste endemomenter ved momentfordelingsmetode. Dette vil give de elastiske øjeblikke. Tilføj det fri øjeblik på grund af død belastning.

4. Tegn indflydelseslinjediagrammer for øjeblikke.

Fremgangsmåden er som følger:

i) Find FEM for enhedsbelastning på en hvilken som helst position.

ii) Fordel FEM og find ud af de elastiske øjeblikke efter korrektion for sving, hvor det er nødvendigt.

iii) Tilføj frit øjeblik til elastisk øjeblik. Momenterne, der således opnås ved en detaljeringsafdeling for forskellige belastningspositioner, vil give ordinaterne af BM-indflydelseslinjediagrammet på de steder, på hvilken enhedsbelastning er anbragt.

iv) Gentag proces (i) til (iii) ovenfor og få ordinaterne af indflydelseslinjediagrammet til forskellige sektioner.

5. Træk levetidsmomenter ud på forskellige sektioner.

6. Kombiner de levende belastningsmomenter med de døde belastningsmomenter for at opnå maksimal effekt.

7. Kontrollér betonspændingen og beregne det nødvendige armeringsområde.

8. Tegn indflydelseslinjediagrammer for skær som tidligere for forskellige sektioner. Anslå både den døde belastning og den levende belastningsforskydning og kontroller forskydningsspændingen ved de kritiske sektioner og tilvejebring den nødvendige forskydningsforstærkning, hvor det er nødvendigt.

9. Detaljerer forstærkningen i medlemmerne således, at alle sektionerne er tilstrækkeligt taget hensyn til respektive kritiske bøjningsmomenter og forskydningskræfter.

Fordele ved kontinuerlige broer:

Fordelene til fordel for kontinuerlige broer er:

(i) Til forskel fra blot støttede broer kræver disse strukturer kun en linje af lejer over bryggerier, hvilket reducerer antallet af lejer i overbygningen såvel som bredden af bryggerne.

(ii) På grund af reduktion i broens bredde, mindre hindring for strømning og som sådan mulighed for mindre skure.

(iii) Kræver mindre antal ekspansionsfuger, som både initialprisen og vedligeholdelsesomkostningerne bliver mindre. Ridekvaliteten over broen er således forbedret.

(iv) Reducerer dybden i midterfeltet på grund af hvilken lodret clearance eller fordybning er forøget. Dette kan bringe brodæksniveauet ned, hvilket reducerer derved ikke blot omkostningerne ved tilgange, men også omkostningerne til underbygningen på grund af mindre højder af pier og anlæg, hvilket igen reducerer omkostningerne til fundamentet.

(v) Bedre arkitektonisk udseende.