Continuous Bridges: Typen, Design und Vorteile

Nachdem Sie diesen Artikel gelesen haben, werden Sie folgende Themen diskutieren: - 1. Einführung in kontinuierliche Brücken 2. Arten von kontinuierlichen Brücken 3. Proportionalstrukturen 4. Entwurfsverfahren 5. Vorteile 6. Nachteile.

Einführung in Continuous Bridges:

Durchgehende Brücken sind wirtschaftlicher, weisen jedoch im Konstruktionsverfahren keine Einfachheit auf.

Diese Strukturen haben den relativen Vorteil, dass ihre Konstruktionen einfach sind und keine komplizierten Analysen erfordern, der Hauptnachteil ist jedoch, dass solche Strukturen im Allgemeinen vergleichsweise teuer sind.

Durchgehende Brücken sind andererseits wirtschaftlicher, aber der Nachteil dieser Brückenarten ist ihre mangelnde Einfachheit im Entwurfsverfahren. Diese Strukturen sind statisch unbestimmt und daher ist die Strukturanalyse insbesondere beim Bewegen von Lasten sehr umständlich.

Arten von kontinuierlichen Brücken:

ich. Platten- und T-Balkenbrücken:

Für die Skizze kann auf Abb. 4.3 verwiesen werden. Für Massivplatten können Brücken für Spannweiten von bis zu 25 m verwendet werden. T-Träger können für Spannweiten von mehr als 20 m verwendet werden. aber unter 40 m. Oberhalb dieses Grenzkastenträgers können geeignete Brücken gefunden werden.

ii. Kastenträgerbrücken:

Kastenträgeraufbauten, die sich im Allgemeinen für mittellange Spannbrücken als nützlich erweisen, bestehen aus Längsträgern, in der Regel drei Stück mit Deck- und Laibungsplatten oben und unten, obwohl einzellige Kastenträger keine Seltenheit sind. Wie der Name schon sagt, bilden die Längsträger und die Querträger zusammen mit der oberen und der unteren Platte den Kasten.

Der Vorteil dieser Art von Überbau ist die große Verwindungsfestigkeit, die die Verteilung von exzentrischen Lasten auf die Träger erheblich verbessert. Im Gegensatz zu Trägerbrücken wird die Lastverteilung in Kastenträgerbrücken gleichmäßiger.

Ein weiterer Vorteil, der mit dieser Art von Struktur erreicht werden kann, besteht darin, dass anstelle der Tiefe des Abschnitts, in dem das Widerstandsmoment geringer wird als das Entwurfsmoment, der erstere erhöht werden kann, wenn die Plattendicke auf der Druckseite geeignet erhöht wird.

Um unterschiedlichen Momenten in unterschiedlichen Abschnitten Rechnung zu tragen, wird die Dicke der oberen oder unteren Platte variiert, je nachdem, ob einem positiven oder einem negativen Moment standgehalten werden soll.

Die Deckplatte ist als durchgehende Platte über den Längsträgern ähnlich wie Platten- und Trägerbrücken ausgeführt. Die Dicke der Deckplatte variiert zwischen 200 und 250 mm. abhängig vom Abstand der Längsträger.

Die Dicke der Laibungsplatte variiert zwischen 125 und 150 mm. Wenn es keine strukturelle Funktion hat, außer der Umformung des Kastens, aber um einem negativen Moment zu widerstehen, muss es möglicherweise auf 300 mm erhöht werden. in der Nähe der Unterstützung. Die Stegdicke der Längsträger wird zu den Stützen hin allmählich erhöht, wo die Schubspannungen normalerweise kritisch sind.

Stegstärke von fast 200 mm. in der Mitte variiert bis 300 mm. an der Unterstützung wird normalerweise als ausreichend befunden. Der Steg am Träger ist zur Aufnahme der Lager geeignet aufgeweitet, wobei die Aufweitung mit einer Neigung von 1 in 4 allmählich ist.

Die Diaphragmen sind im Kastenträger vorgesehen, um sie steifer zu machen und die gleichmäßige Verteilung der Last zwischen den Trägern zu unterstützen. Für ein besseres Funktionieren sollte ihr Abstand zwischen 6 m liegen. bis 8 m. abhängig von den Spannweiten.

Es ist ratsam, mindestens 5 Membranen in jeder Spannweite vorzusehen - zwei an den Stützen, zwei an der viertel Spannweite und eine an der mittleren Spannweite. In den Membranen befinden sich Öffnungen, um das Entfernen der Schalung aus dem Inneren der Schachteln zu erleichtern (Abb. 11.5). Zu diesem Zweck können auch geeignete Mannlöcher in der Laibungsplatte aufbewahrt werden. Diese können mit Schachtdeckeln aus Betonfertigteilen abgedeckt sein.

Etwa 40 Prozent der Hauptlängszugbewehrung sind gleichmäßig über den Spannflansch verteilt, wobei die restlichen 60 Prozent, falls erforderlich, in mehr als einer Schicht in den Bahnen konzentriert sind. Bei tiefen Trägerbrücken ist eine beträchtliche Tiefe des Stegs unterhalb des oberen Flansches in der Nähe des Trägers einer Zugspannung ausgesetzt.

Um dieser Zugspannung gerecht zu werden, wird empfohlen, in dieser Zone etwa 10% der Längsbewehrung vorzusehen, sofern nicht Schrägbügel für die Diagonalspannung verwendet werden.

Proportionalstrukturen fortlaufender Brücken:

Gleiche Spannweiten werden manchmal aus verschiedenen Gründen übernommen, von denen eine architektonische Überlegung ist, aber für ein wirtschaftliches Design sollten die Zwischenspannen relativ länger als die Endspannweiten sein.

Im Allgemeinen werden die folgenden Verhältnisse von Zwischen- zu Endspanne als zufriedenstellend befunden:

Bei einer durchgehenden Brücke sollte das Trägheitsmoment den Momentenanforderungen für ein ausgewogenes und wirtschaftliches Design folgen. Dies wird erreicht, indem das untere Profil wie in Abb. 10.1 gezeigt parabolisch gemacht wird. Manchmal sind gerade Stützpunkte oder Segmentkurven in der Nähe der Stützen vorgesehen, um die durch die Momentenbetrachtung erforderliche größere Tiefe zu erhalten.

Die in Abb. 10.1 gezeigten Laibungskurven bestehen aus zwei Parabeln, deren Scheitelpunkt in der Mittellinie der Spannweite liegt. Für symmetrische Laibungskurven

r _A = r _B = r (sagen wir)

Dabei ist „r“ das Verhältnis der Tiefenzunahme an den Stützen zur Tiefe an der Mittellinie der Spannweite.

Die folgenden Werte von "r" wurden für Plattenbrücken empfohlen:

a) Endspanne 10 m oder weniger

r = 0 für alle Felder

b) Endspanne zwischen 10 m und 15 m

i) r = 0 bis 0, 4 für die äußere Endspanne

ii) r = 0, 4 bei der ersten inneren Unterstützung

iii) r = 0, 5 bei allen anderen Trägern

Die Werte von r _A und r _a für Trägerbrücken können aus den folgenden Formeln berechnet werden:

Dabei sind I _A, I _B und I _c das Trägheitsmoment des T-Trägers bei A, B bzw. in der Mitte.

Für Trägerbrücken wurden die unter "r" genannten Werte empfohlen:

(i) Äußere Ende der Endabschnitte, r = 0

(ii) 3-Spannen-Einheit, r = 1, 3 bei Zwischenstützen.

(iii) 4 Spanneinheiten, r = 1, 5 in der Mittelstütze und 1, 3 in der ersten Innenstütze.

Analysemethode:

Kontinuierliche Strukturen können mit verschiedenen Methoden analysiert werden, die gebräuchlichste Methode ist jedoch die Momentverteilung. Bei Verwendung von Ausschnitten wird die Analyse komplizierter, und daher wurden Konstruktionstabellen und -kurven für Strukturen mit verschiedenen Arten von Ausschnitten wie gerade, segmental, parabolisch usw. sowie für verschiedene Werte von r _A, r _B usw. zur Verfügung gestellt .

Eine solche Referenzliteratur ist "The Applications of Moment Distribution", veröffentlicht von der Concrete Association of India, Bombay. Diese Tabellen und Kurven geben die Werte für feste Endmomente, Verschleppungsfaktoren, Steifigkeitsfaktoren usw. an, aus denen die Nettomomente auf den Elementen nach der endgültigen Verteilung errechnet werden können

Einflusslinien:

Abb. 10.2 zeigt einige Einflussliniendiagramme an verschiedenen Abschnitten für eine durchgehende Brücke mit drei gleichen Abschnitten und einem konstanten Trägheitsmoment. Um eine Reaktion oder ein Moment an einem Punkt aufgrund einer konzentrierten Last W zu erhalten, ist die Ordinate des entsprechenden Einflussliniendiagramms mit W zu multiplizieren. Bei gleichmäßig verteilter Last w ist die Reaktion oder das Moment = (Bereich der entsprechenden Einflusslinienkurve). x w.

In ähnlicher Weise können die Einflussliniendiagramme für Momente, Scheren, Reaktionen usw. für kontinuierliche Strukturen mit variablem Trägheitsmoment gezeichnet werden, wobei die Ordinaten für die Einflussliniendiagramme unter Berücksichtigung der entsprechenden Rahmenkonstanten für die gegebenen Strukturen bestimmt werden.

Die Bemessungslastmomente, -scheren und -reaktionen in verschiedenen Abschnitten werden berechnet, indem die Stromlasten in die entsprechenden Einflussliniendiagramme eingetragen werden. Die Lasten sollten so platziert werden, dass in dem betreffenden Abschnitt eine maximale Wirkung erzielt wird.

Entwurfsverfahren für durchgehende Brücken:

1. Legen Sie die Spannweiten in der Einheit fest und wählen Sie grobe Abschnitte in der Mitte und an den Stützen aus.

2. Wählen Sie die entsprechende Laibungskurve aus.

3. Ermitteln Sie Totlastmomente an verschiedenen Abschnitten.

Dies kann wie folgt geschehen:

i) Finden Sie die festen Endmomente.

ii) Ermitteln Sie die Verteilungsfaktoren und die Übertragungsfaktoren für die Einheit.

iii) Verteilen Sie die festen Endmomente nach der Momentverteilungsmethode. Dies gibt die elastischen Momente. Fügen Sie den freien Moment wegen der toten Last hinzu.

4. Zeichnen Sie Einflussdiagramme für Momente.

Das Verfahren ist wie folgt:

i) Finden Sie das FEM für die Einheitenlast an einer beliebigen Position.

ii) Verteilen Sie die FEM und ermitteln Sie die elastischen Momente nach der Korrektur, falls erforderlich.

iii) Fügen Sie dem elastischen Moment ein freies Moment hinzu. Die so erhaltenen Momente in einem bestimmten Abschnitt für verschiedene Lastpositionen geben die Ordinaten des BM-Einflussliniendiagramms an den Stellen an, an denen die Einheitslast angeordnet ist.

iv) Wiederholen Sie den obigen Vorgang (i) bis (iii) und erhalten Sie die Ordinaten des Einflussliniendiagramms für verschiedene Abschnitte.

5. Berechnen Sie Momente der Live-Last an verschiedenen Abschnitten.

6. Kombinieren Sie die Lastlastmomente mit den Totlastmomenten, um die maximale Wirkung zu erzielen.

7. Prüfen Sie die Betonspannung und berechnen Sie die erforderliche Bewehrungsfläche.

8. Zeichnen Sie Einflussdiagramme für Scheren wie zuvor für verschiedene Abschnitte. Schätzen Sie sowohl die Eigenlast als auch die Nutzlastschere ab, überprüfen Sie die Schubspannung an den kritischen Abschnitten und stellen Sie erforderlichenfalls die Schubbewehrung bereit.

9. Führen Sie die Bewehrung in den Gliedern so detailliert aus, dass alle Abschnitte für die jeweiligen kritischen Biegemomente und Scherkräfte geeignet sind.

Vorteile kontinuierlicher Brücken:

Die Vorteile für durchgehende Brücken sind:

(i) Im Gegensatz zu einfach unterstützten Brücken erfordern diese Konstruktionen nur eine Linie von Lagern über Pfeilern, wodurch die Anzahl der Lager im Oberwagen sowie die Breite der Pfeiler reduziert wird.

(ii) Aufgrund der Verringerung der Breite des Pfeilers ist die Strömung weniger behindert und es besteht so die Möglichkeit, dass sich weniger Verschmutzungen bilden.

(iii) Erfordert eine geringere Anzahl von Kompensatoren, wodurch sowohl die Anfangskosten als auch die Wartungskosten geringer werden. Die Fahrqualität über die Brücke wird dadurch verbessert.

(iv) Verringert die Tiefe in der Mitte der Spannweite, wodurch der vertikale Abstand oder der Kopfraum vergrößert wird. Dies kann zu einer Verringerung des Brückendecks führen, wodurch nicht nur die Kosten der Ansätze reduziert werden, sondern auch die Kosten für die Unterkonstruktion aufgrund der geringeren Höhe der Pfeiler und Widerlager, was wiederum die Kosten des Fundaments senkt.

(v) Besseres architektonisches Erscheinungsbild.