Projekt skośnych mostów (z diagramem)

Po przeczytaniu tego artykułu dowiesz się o projektowaniu mostów skośnych za pomocą diagramów.

Zachowanie mostów skośnych różni się znacznie od zachowania normalnych mostów, dlatego też konstrukcja mostów skośnych wymaga szczególnej uwagi. W normalnych mostach płyta pokładowa jest prostopadła do podpór i jako taka ładunek umieszczony na płycie pokładowej jest przenoszony na podpory, które są umieszczone normalnie względem płyty.

Przenoszenie obciążeń z mostka z ukośną płytą, z drugiej strony, jest skomplikowanym problemem, ponieważ zawsze pozostaje wątpliwość co do kierunku, w którym płyta będzie się rozciągać i sposobu, w jaki obciążenie zostanie przeniesione na podporę.

Uważa się, że ładunek przemieszcza się do podparcia proporcjonalnie do sztywności różnych ścieżek, a ponieważ grubość płyty jest wszędzie taka sama, sztywność będzie maksymalna wzdłuż najkrótszej rozpiętości, tj. Wzdłuż rozpiętości normalnej do powierzchni czołowych filarów lub przyczółki.

Na Rys. 9.1, chociaż rozpiętość pokładu ma długość BC lub DE, płyta będzie się rozciągać wzdłuż AB lub CD, stanowiąc najkrótszą odległość między podporami. Dlatego płaszczyzna maksymalnych naprężeń w ukośnej płycie nie jest równoległa do środkowej linii jezdni, a ugięcie takiej płyty powoduje odkształconą powierzchnię.

Wpływ skosu w płytach pokładowych mających kąty skosu do 20 stopni nie jest tak znaczący i przy projektowaniu takich mostów długość równoległa do linii środkowej jezdni jest przyjmowana jako rozpiętość. Grubość płyty i zbrojenia są obliczane przy tych długościach przęsła, a zbrojenie są umieszczone równolegle do linii środkowej jezdni.

Szyny rozdzielcze są jednak, jak zwykle, umieszczone równolegle do podpór. Kiedy kąt skosu zmienia się od 20 stopni do 50 stopni, efekt przekrzywienia staje się znaczący, a płyta ma tendencję do rozpoczynania się od podpór.

W takich przypadkach grubość płyty określa się najkrótszą rozpiętością, ale zbrojenie obrobione na podstawie najkrótszego rozpiętości mnoży się przez Sek. 2 θ (θ będący kątem skosu) i są umieszczone równolegle do jezdni, jak pokazano na Rys. 9.2a, pręty rozdzielcze są jak zwykle ustawione równolegle do podpór.

Powszechną praktyką jest również umieszczanie zbrojenia prostopadle do podparcia, gdy kąt skosu leży między 20 stopni a 50 stopni.

Grubość i zbrojenie określa się z rozpiętością prostopadłą do podpory, ale ponieważ umieszczając zbrojenie prostopadłe do podparć, zbrojenie narożne w obszarze ABF lub CDE (ryc. 9.1) nie ma żadnego oparcia po jednej stronie, na którym mógłby spoczywać, płyta poniżej chodnika (dla mostu z chodnikiem) lub poniżej krawężnika drogowego (dla mostu bez chodnika) powinna być wyposażona w dodatkowe wzmocnienie, aby działała jako ukryta belka.

Alternatywnie, wzdłuż krawędzi płyty można również zastosować dźwigary balustradowe, jak zilustrowano na fig. 9.2b i 9.2c. Takie dźwigary balustradowe są wyrównane z dnem płyty i rozciągnięte nad płytą do wymaganej wysokości, aby utworzyć solidny parapet. Ten rodzaj pokładu wymaga mniejszej ilości stali w płytach, ale dźwigary balustradowe wymagają dodatkowych kosztów.

W przypadku mostów skośnych o kąty powyżej 50 stopni należy stosować dźwigary, mimo że rozpiętości są porównywalnie mniejsze. Gdy szerokość mostu jest niewielka, dźwigary mogą być umieszczone równolegle do jezdni, a grubość płyty i wzmocnienie mogą być zaprojektowane z rozstawem dźwigarów jako przęsłem.

Zbrojenie umieszcza się normalnie do dźwigarów (ryc. 9.3a). W szerszych wielopasmowych skrzyżowaniach skośnych o dużych kątach skośnych zaleca się jednak stosowanie dźwigarów pod kątem prostym do podpór. W takich przypadkach trójkątne odcinki wymagają również dźwigarów balustradowych, które podpierają jeden koniec dźwigarów. Zbrojenie stosowane jest normalnie do dźwigarów, jak pokazano na rys. 9.3b.

Reakcja na wsparcie:

Zaobserwowano, że ze względu na efekt pochylenia, reakcje na podporach nie są równe, ale to samo dotyczy kątów rozwartych, a mniejszych w kątach ostrych kątów w zależności od kąta pochylenia.

W przypadku skosów o nachyleniu do 20 stopni, wzrost reakcji w rogach rozwartych wynosi od 0 do 50 procent, a dla pochyleń od 20 stopni do 50 stopni, wzrost wynosi od 50 procent do 90 procent średniej reakcji . Reakcja na kąt narożnika rozwartego staje się dwukrotnie większa od średniej reakcji, przez co kąt ostrego kąta jest punktem zerowego ciśnienia, gdy kąt skosu osiąga około 60 stopni.

Efekt pełzania:

Obserwacje ujawniają, że dłuższa przekątna ukośnego pokładu łączącego ostre kąty narożne ma tendencję do wydłużania się, prawdopodobnie z powodu charakteru przenoszenia obciążeń na podporach, powodującego ruch lub pełzanie kąta ostrego, jak pokazano na fig. 9.5a. .

Ten pełzający efekt płyty pokładowej wywołuje naprężenie wzdłuż dłuższej przekątnej i mogą pojawić się pęknięcia naprężające, jeśli nie ma wystarczającej ilości stali, aby zaspokoić to naprężenie rozciągające (rys. 9.5b). Również z powodu pełzania, powstają pęknięcia podnoszące i następcze w narożach ostrych kątów, a dodatkowa stal wymaga umieszczenia u góry w obu kierunkach, aby zapobiec pękaniu w wyniku podniesienia naroży.

Na Rys. 9.5a widać, że ze względu na pełzanie płyty pokładowej na ścianach bocznych X i Y powstaje znaczny ciąg, tj. Na styku przyczółka z ścianą boczną, co powoduje powstawanie pęknięć w ścianach bocznych lub ciężkie obrażenia.

W celu uniknięcia uszkodzenia ścian skrzydeł z powodu efektu pełzania, niektóre władze zalecają, aby zamiast łożysk swobodnych zapewnić stałe łożyska zamiast łączników, aby zapobiec przemieszczaniu się pokładu z powodu efektu pełzania ponad przyczółkami.

Czasami płyta pokładowa jest przymocowana do czaszy zaczepu za pomocą kołków ustalających, co wydaje się być najskuteczniejszym sposobem ochrony przed efektem pełzania. Creep może być zatrzymany przez pomosty, zapewniając pewne uniesione bloki lub zderzaki nad filarami.

Ten układ pokazano na Rys. 9.6:

Układ łożysk:

Należy podjąć środki zapobiegawcze w celu ochrony przed przemieszczaniem się pokładu z powodu pełzania. Sugeruje się, że następujące kroki, jeśli zostaną podjęte, mogą dać pożądany wynik.

(i) Do 15, 0 m rozpiętości dla mostu jednoprzęsłowego można zastosować stałe łożyska na obu łącznikach. Konstrukcja jednoprzęsłowych mostów betonowych z dwoma stałymi łożyskami od lat jest stosowana przez Komisję Wisconsin Highway dla rozpiętości do 45 stóp (13, 72 m). Żaden z tych mostów nie wykazywał oznak pełzania.

(ii) w przypadku mostów wieloprzęsłowych z podpartymi podpórkami, stałych łożysk nad przyczółkami i swobodnych lub stałych łożysk nad filarami. Przy takim ustawieniu może być konieczne użycie dwóch wolnych łożysk na jednym pomoście.

Rozmieszczenie łożysk powinno być takie, aby nie powstawały przeszkody dla swobodnego ruchu łożysk rozprężnych. Wymaga to, aby łożyska były zorientowane pod kątem prostym do dźwigarów, a nie równolegle do filarów lub przyczółków (podobnie do normalnych skrzyżowań). Typowe układy łożysk w mostach skośnych pokazano na Rys. 9.7.

Układ złącz kompensacyjnych S:

Główną różnicą w różnych typach układu przedstawionego na Rys. 9.7 jest sposób zapewnienia złącza kompensacyjnego między sąsiednimi pokładami. Aby uzyskać proste złącze kompensacyjne, przyjmuje się typ pokazany na rys. 9.7a, ale wymaga on większej szerokości przekroju, ponieważ część przestrzeni pomiędzy łożyskami sąsiednich przęseł pozostaje niewykorzystana.

Typ z rys. 9.7b również daje proste złącze, ale w celu zmniejszenia szerokości mola, łożyska należy zbliżyć.

Wymaga to naruszania pokładu na dźwigarach sąsiednich przęseł, co osiąga się przez wykonanie wycięcia nad dotkniętymi częściami dźwigarów i płyta pokładowa spoczywa na tych wycięciach. Odpowiedni wypełniacz, taki jak ołowiany arkusz lub smołowany papier, może być wstawiony pomiędzy dźwigary i płytę pokładu w celu swobodnego ruchu kompensatora.

Szerokość mola oraz położenie łożysk dla typu pokazanego na rys. 9.7c są takie same, jak na rys. 9.7b, ale przyjmuje się tu złącze dylatacyjne typu "piła", aby uniknąć tego rodzaju ustalenia niezbędne dla drugiego.

Każdy z opisanych tutaj typów ma pewne zalety i wady i można zastosować ten najbardziej odpowiedni dla rozważanego mostu. Najważniejsze punkty, które projektant musi uważnie rozważyć w projektowaniu mostów skośnych, zostały tutaj opisane bardzo krótko.

Aby zilustrować zasady projektowania, jeden z opracowanych przykładów przedstawiono poniżej:

Przykład:

Zaprojektuj solidny mostek skośny o rozpiętości 7, 5 m wzdłuż jezdni bez chodnika i kąt pochylenia równy 25 stopni z obciążeniem IRC dla NH Standard. Zastosowany zostanie beton klasy M20 i stal S415:

Rozwiązanie:

Ponieważ kąt skosu przekracza 20 stopni, grubość płyty może być zaprojektowana z rozpiętością normalną do podpory, a zbrojenie wypracowane z tym rozpiętością może być pomnożone przez Sek. 2 θ i to samo można zapewnić równolegle do jezdni.

Wyczyść rozpiętość normalną do podpór = 7, 5 cos 25 '= 7, 5 x 0, 9063 = 6, 80 m

Efektywna rozpiętość = Wyczyść rozpiętość + efektywna głębokość

Zakładając, że całkowita grubość płyty wynosi 600 mm, efektywna głębokość wynosi 600 - 40 = 560 mm. = 0, 56 m.

. . . Efektywna rozpiętość = 6, 80 + 0, 56 = 7, 36 m.

Moment martwego obciążenia:

. . . Moment obciążenia na metr szerokości = 1800 × (7, 36) 2 = 12 190 kg.

Żywy moment obciążenia:

Pojedyncza linia pojazdu gąsienicowego klasy 70-R, umieszczona centralnie, będzie dawała maksymalny moment.

Dystrybucja Stal:

Stal dystrybucyjna może być obliczona na tej samej zasadzie, co w przypadku projektu mostu z pełnymi płytami o przekroju kwadratowym.

Moment w kierunku poprzecznym = 0, 3 LLM + 0, 2 inne momenty = 0, 3 x 13, 520 + 0, 2 x 12, 190 = 6494 Kgm. = 63 600 Nm.

. . . As = 63, 600 x 10 3/200 x 543 x 0, 904 = 648 mm 2

Przyjęcie 12 Φ sztabek HYSD @ 150 (As = 753 mm 2 )

Shear and Bond Stress:

Zwiększenie reakcji podporowej w pobliżu kąta rozwartego kąta należy odpowiednio rozważyć przy opracowywaniu naprężeń ścinających i wiążących.

Ponieważ kąt skosu wynosi 25 stopni, maksymalną reakcję przy narożu kąta rozwartego można przyjąć jako 1, 55-krotną normalną reakcję (rys. 9.4). Średnia zwiększona wartość połowy szerokości pokładu może być przyjęta jako 1, 30-krotność zwykłej reakcji.

. . . Maksymalne ścinanie DL na metr szerokości = 1800 x 7.36 / 2 x 1, 30 = 8610 kg.

Live Load Shear:

Układ zbrojenia:

Dwa typy rozmieszczenia zbrojenia w linii pokazano odpowiednio na rys. 9.10 i 9.11. Wzmocnienie na szczycie ostrych narożników kątowych jest przewidziane, aby zapobiec pęknięciom w wyniku podniesienia ostrych kątów narożnych.

Powierzchnia głównego zbrojenia, jeśli jest umieszczona prostopadle do wspornika, wynosi 2490 mm 2, w którym to przypadku 22 θ @ 150 mm daje As = 2535 mm 2 . Jednakże, jeżeli zbrojenie jest umieszczone równolegle do jezdni, wymagana jest powierzchnia stali = 3038 mm2, dla której wymagane jest 22 Φ @ 125 mm (As = 3040 mm 2 ).

Szczegóły dotyczące niewielu mostków skośnych:

Rozpiętości (efektywna prawostronna prostopadłość do podpór), dla których dane są dostępne, wynoszą 4, 37 m, 5, 37 m, 6, 37 mi 8, 37 mz kątami skosu 15 ', 30', 45 'i 60 dla każdego zakresu.

Konstrukcja oparta jest na betonie M20 i stali gatunku S415. Istotne cechy tych skośnych mostów podano w tabeli 9.1 i 9.2. W celu uzyskania dalszych informacji można odnieść się do standardowych planów odniesienia.