Doorlopende bruggen: typen, ontwerp en voordelen

Na het lezen van dit artikel bespreekt u: - 1. Inleiding tot continue bruggen 2. Typen doorlopende bruggen 3. Verhouding van structuren 4. Ontwerpprocedure 5. Voordelen 6. Nadelen.

Introductie tot continue bruggen:

Continue bruggen zijn zuiniger, maar missen eenvoud in de ontwerpprocedure.

Deze structuren hebben het relatieve voordeel dat hun ontwerpen eenvoudig zijn en geen gecompliceerde analyse inhouden, maar het belangrijkste nadeel is dat dergelijke structuren in het algemeen relatief kostbaar zijn.

Continue bruggen daarentegen zijn zuiniger, maar het nadeel van dit soort bruggen is hun gebrek aan eenvoud in de ontwerpprocedure. Deze structuren zijn statisch onbepaald en daarom is de structurele analyse erg bewerkelijk, vooral als het gaat om het verplaatsen van lasten.

Typen doorlopende bruggen:

ik. Slab en T-beam bruggen:

Voor schets kan Fig. 4.3 worden verwezen voor Solid-plaat. Doorlopende bruggen kunnen worden gebruikt voor overspanningen tot 25 m, T-vormige doorlopende bruggen kunnen worden gebruikt voor overspanningen van meer dan 20 m. maar minder dan 40 m. Boven deze limiet kunnen liggerbruggen geschikt worden bevonden.

ii. Box-ligger bruggen:

Boxliggeropbouwen die over het algemeen bruikbaar zijn voor middellange overspanningsbruggen, bestaan uit langsbalken, meestal drie in aantal met dek- en binnenwelvingplaten aan de boven- en onderkant, hoewel vakbokliggers niet ongewoon zijn. Zoals de naam al aangeeft, vormen de langsliggers en de dwarsliggers samen met de boven- en onderplaat de doos.

Het voordeel van dit type bovenbouw is de grote torsieweerstand die een goede deal helpt bij een betere verdeling van excentrische belastingen over de liggers. In tegenstelling tot balkbruggen wordt de verdeling van de werklast gelijkmatiger in kokerbalkbruggen.

Een ander voordeel dat kan worden verkregen uit dit type structuur is dat in plaats van het vergroten van de diepte van de sectie waar het weerstandsmoment minder wordt dan het ontwerpmoment, de eerstgenoemde kan worden vergroot als de plaatdikte aan de compressiekant op geschikte wijze wordt verhoogd.

Om tegemoet te komen aan verschillende momenten op verschillende secties, wordt de dikte van de bovenste of onderste plaat gevarieerd afhankelijk van het feit of positief of negatief moment moet worden weerstaan.

De dekplaat is ontworpen als een continue plaat over de langsliggers, vergelijkbaar met plaat- en balkbruggen. De dikte van de dekplaat varieert van 200 tot 250 mm. afhankelijk van de afstand van de langsliggers.

De dikte van de binnenwelving varieert van 125 tot 150 mm. waar het geen structurele functie heeft, behalve het vormen van de doos maar om weerstand te bieden aan een negatief moment, kan het nodig zijn om het te vergroten tot 300 mm. in de buurt van de ondersteuning. De lijfdikte van de langsliggers wordt geleidelijk verhoogd naar de dragers waar de schuifspanningen gewoonlijk kritisch zijn.

Webdikte van bijna 200 mm. in het midden variërend van 300 mm. bij de ondersteuning wordt normaal gesproken voldoende gevonden. Het vlies bij de ondersteuning is op geschikte wij ze verbreed om de lagers op te nemen, waarbij de verbreding geleidelijk is met een helling van 1 op 4.

De diafragma's worden in de kokerbalk geleverd om deze steviger te maken en om te helpen bij een gelijkmatige verdeling van de belasting tussen de liggers. Voor een betere werking moet de afstand tussen de 6 meter zijn. tot 8 m. afhankelijk van de overspanningen.

Het is raadzaam om in elke reeks ten minste 5 diafragma's aan te brengen - twee op steunen, twee op kwartafstand en één op de middenoverspanning. Openingen worden in de diafragma's gehouden om verwijdering van bekistingen uit de dozen te vergemakkelijken (Fig. 11.5). Geschikte mangaten kunnen ook voor dit doel in de soffietplaat worden gehouden. Deze kunnen worden afgedekt door putdeksels van prefab beton.

Ongeveer 40% van de hoofdstrekwapening in de lengterichting wordt gelijkmatig over de spanflens verdeeld, en de resterende 60% wordt indien nodig geconcentreerd in de banen in meer dan één laag. In diepe balkbruggen wordt een aanzienlijke diepte van de baan onder de topflens nabij de steun onderworpen aan trekspanning.

Om rekening te houden met deze trekspanning, wordt aanbevolen dat ongeveer 10% van de langswapening in deze zone wordt aangebracht, tenzij hellende beugels worden gebruikt voor diagonale spanning.

Proportionele structuren van continue bruggen:

Gelijke overspanningen worden soms aangenomen om verschillende redenen, waarvan één een architecturale overweging is, maar voor een economisch ontwerp moeten de tussenliggende overspanningen relatief meer in lengte zijn dan de eindspanwijdten.

Over het algemeen zijn de volgende verhoudingen van tussen- tot eindoverspanning bevredigend:

In een ononderbroken brug moet het traagheidsmoment de momentvoorwaarde voor een gebalanceerd en economisch ontwerp volgen. Dit wordt bereikt door het bodemprofiel parabolisch te maken zoals getoond in Fig. 10.1. Soms worden rechte consoles of segmentcurves in de buurt van ondersteuningen geboden om de verhoogde diepte te verkrijgen die vanaf momentoverweging vereist is.

De binnenwelving-curven in figuur 10.1 zijn opgebouwd uit twee parabolen met de top op de middellijn van de overspanning. Voor symmetrische binnenwelvingcurven,

r _A = r _B = r (zeg maar)

waarbij "r" de verhouding is van de dieptevergroting op ondersteuningen tot de diepte op de middellijn van de overspanning.

De volgende waarden van "r" zijn aanbevolen voor plakbruggen:

a) Eindoverspanning 10 m of minder,

r = 0 voor alle overspanningen

b) eindoverspanning tussen 10 m en 15 m,

i) r = 0 tot 0, 4 voor de overspanning aan het uiteinde

ii) r = 0, 4 bij de eerste binnenste steun

iii) r = 0, 5 bij alle andere dragers

De waarden van r _A en r _a voor liggerbruggen kunnen worden berekend uit de volgende formules:

Waar I _A, I _B en I _c respectievelijk het traagheidsmoment van de T-straal op A, B en mid-span zijn.

Voor liggerbruggen zijn de hieronder vermelde waarden van "r" aanbevolen:

(i) Buitenste uiteinde van eindoverspanningen, r = 0

(ii) 3 overspanningseenheid, r = 1, 3 bij tussenliggende steunen.

(iii) 4 overspanningseenheden, r = 1, 5 op middensteun en 1, 3 op de eerste binnenste steun.

Analysemethode:

Continue structuren kunnen op verschillende manieren worden geanalyseerd, maar de meest gebruikelijke methode is de momentverdeling. Wanneer consoles worden gebruikt, wordt de analyse ingewikkelder en daarom zijn ontwerptabellen en curven beschikbaar gemaakt voor constructies met verschillende soorten consoles zoals recht, segmentaal, parabolisch enz. Evenals voor verschillende waarden van r _A, r _B enz. .

Een dergelijke referentieliteratuur is "The Applications of Moment Distribution", uitgegeven door de Concrete Association of India, Bombay. Deze tabellen en curven geven de waarden van vaste eindmomenten, overdrachtsfactoren, stijfheidsfactoren etc. waaruit de nettomomenten op de leden na de laatste verdeling kunnen worden berekend

Invloedslijnen:

Fig. 10.2 toont enkele invloedslijndiagrammen op verschillende secties voor een ononderbroken brug met drie gelijke overspanningen met constant traagheidsmoment. Om reactie of moment op een punt te krijgen als gevolg van een geconcentreerde belasting, W, moet de ordinaat van het toepasselijke invloedlijndiagram worden vermenigvuldigd met W. Voor gelijkmatig verdeelde belasting w, reactie of moment = (gebied van toepasselijke invloedslijndiag.) x w.

De invloedslijndiagrammen voor momenten, scharen, reacties enz. Voor een continue structuur met een variabel traagheidsmoment kunnen op vergelijkbare wijze worden getekend, waarbij de ordinaten voor de invloedslijndiagrammen worden bepaald, waarbij rekening wordt gehouden met de geschikte frameconstanten voor de gegeven structuren.

De live-ontwerpbelastingsmomenten, -scheerbeurten en -reacties bij verschillende secties worden berekend door de live belastingen op de juiste invloedslijndiagrammen te plaatsen. De belastingen moeten op een zodanige manier worden geplaatst dat een maximaal effect wordt geproduceerd in de betreffende sectie.

Ontwerpprocedure van continue bruggen:

1. Span de lengten in het apparaat op en selecteer ruwe secties midden op overspanningen en op steunen.

2. Selecteer de juiste binnenwelvingcurve.

3. Ontwikkel dead load-momenten op verschillende secties.

Dit kan als volgt worden gedaan:

i) Vind de vaste eindmomenten.

ii) Vind de verdelingsfactoren en overdrachtsfactoren voor de eenheid.

iii) Distribueer de vaste eindmomenten met behulp van de momentverdelingsmethode. Dit geeft de elastische momenten. Voeg het vrije moment toe als gevolg van lege lading.

4. Teken invloedslijndiagrammen voor momenten.

De procedure is als volgt:

i) Vind de FEM voor de belasting van de unit op elke positie.

ii) Distribueer de FEM en ontdek de elastische momenten na correctie voor zwaaien waar nodig.

iii) Voeg gratis moment toe aan het elastische moment. De zo verkregen momenten bij een bijzonderhedensectie voor verschillende belastingsposities zullen de ordinaten van het BM-invloedslijndiagram geven op de plaatsen waarop eenheidsbelasting wordt geplaatst.

iv) Herhaal proces (i) tot (iii) hierboven en haal de ordinaten van het diagram van de invloedslijn op voor verschillende secties.

5. Train livebelastingsmomenten op verschillende secties.

6. Combineer de live-belastingmomenten met de dead-load-momenten om het maximale effect te bereiken.

7. Controleer de betonspanning en bereken het benodigde wapeningsgebied.

8. Teken diagrammen van invloedslijnen voor scharen zoals eerder voor verschillende secties. Schat zowel de dode belasting als de lastlastschaar en controleer de schuifspanning op de kritieke secties en zorg waar nodig voor noodzakelijke dwarskrachtwapening.

9. Detailleer de wapening in de onderdelen zodanig dat alle secties voldoende worden verzorgd voor respectievelijk kritische buigmomenten en afschuifkrachten.

Voordelen van continue bruggen:

De voordelen van continue bruggen zijn:

(i) Anders dan eenvoudig ondersteunde bruggen, vereisen deze constructies slechts één rij lagers over de pijlers, waardoor het aantal lagers in de bovenbouw alsmede de breedte van de pijlers wordt verminderd.

(ii) Door vermindering van de breedte van de pier, minder belemmering van de stroming en als dusdanig de mogelijkheid van minder schuren.

(iii) Vereisen minder aantal dilatatievoegen waardoor zowel de initiële kosten als de onderhoudskosten minder worden. De rijkwaliteit over de brug wordt dus verbeterd.

(iv) Vermindert de diepte in het midden van de overspanning waardoor de verticale ruimte of hoofdruimte wordt vergroot. Hierdoor kan het niveau van het brugdek worden verlaagd, waardoor niet alleen de kosten van de naderingen worden verlaagd, maar ook de kosten van de onderbouw als gevolg van de kleinere hoogte van de pijlers en landhoofden, waardoor de kosten van de fundering opnieuw worden verlaagd.

(v) Betere architecturale uitstraling.