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. Proportionering Af Strukturer 4. Designprocedure 5. Fordele 6. Ulempe.

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 relativt dyre.

kontinuerlige broer er derimod mere økonomiske, men ulempen ved disse typer broer er deres manglende enkelhed i designproceduren. Disse strukturer er statisk ubestemte, og derfor er strukturanalysen meget besværlig specielt, når den involverer bevægelige belastninger.

typer af kontinuerlige broer:

i. Slab og T-beam broer:

til skitse, Fig. 4.3 kan henvises til Solid slab fortsætter broer kan vedtages for spænder op til 25 m, T-beam kontinuerlige broer kan anvendes til spænd over 20 m. men under 40 m. over denne grænse boks bjælkebroer kan findes egnet.

ii. boks-bjælkebroer:

Kassebjælkeoverbygninger, der generelt findes nyttige til mellemlange broer, består af langsgående bjælker, normalt tre i antal med dæk og soffitplader øverst og nederst, selvom enkeltcelleboksbjælker ikke er ualmindelige. Som navnet antyder, danner de langsgående bjælker og tværbjælkerne sammen med top og bundplade kassen.

fordelen ved denne type overbygning er dens store vridningsmodstand, som hjælper en hel del med bedre fordeling af ekscentriske levende belastninger over bjælkerne. I modsætning til bjælkebroer bliver fordeling af levende belastning mere jævn i kassebjælkebroer.

en anden fordel, der kan opnås ved denne type struktur, er, at i stedet for at øge dybden af det afsnit, hvor modstandsmomentet bliver mindre end designmomentet, kan førstnævnte øges, hvis pladetykkelsen på kompressionssiden øges passende.

for at imødekomme forskellige øjeblikke i forskellige sektioner varieres tykkelsen på den øverste eller nederste plade afhængigt af om positivt eller negativt øjeblik skal modstås.

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

soffitpladetykkelsen varierer fra 125 til 150 mm. hvor den ikke har nogen strukturel funktion undtagen at danne kassen, men for at modstå negativt øjeblik, kan det være nødvendigt at øge den op-til 300 mm. nær understøtningen. Banetykkelsen af de langsgående bjælker øges gradvist mod understøtningerne, hvor forskydningsspændingerne normalt er kritiske.

Banetykkelse på næsten 200 mm. i midten varierende til 300 mm. ved understøtningen findes normalt tilstrækkelig. Banen ved understøtningen udvides passende til at rumme lejerne, idet udvidelsen er gradvis med en hældning på 1 i 4.

membranerne findes i kassebjælken for at gøre den mere stiv såvel som for at hjælpe med jævn fordeling af strømbelastning mellem bjælkerne. For bedre funktion skal deres afstand være mellem 6 m. til 8 m. afhængigt af spændvidderne.

det tilrådes at tilvejebringe mindst 5 membraner i hvert span — to at-understøtninger, to ved kvart span og en i midten af span. Åbninger holdes i membranerne for at lette fjernelse af forskalling inde fra kasserne (Fig. 11.5). Egnede mandehuller kan også opbevares i soffitpladen til dette formål. Disse kan være dækket af mandehulsdæksler af præfabrikeret beton.

cirka 40 procent af den største langsgående trækforstærkning fordeles ensartet over spændingsflangen, hvor de resterende 60 procent om nødvendigt koncentreres i banerne i mere end et lag. I dybe bjælkebroer udsættes en betydelig dybde af banen under den øverste flange nær understøtningen for trækspænding.

for at tage højde for denne trækspænding anbefales det, at ca.10% af armeringen i længderetningen kan tilvejebringes i dette område, medmindre skrå stigbøjler anvendes til diagonal spænding.

proportionering af strukturer af kontinuerlige broer:

lige spænd er undertiden vedtaget af forskellige grunde, hvoraf en af dem er arkitektonisk overvejelse, men for økonomisk design skal mellemspændene være relativt mere lange end endespændene.

generelt findes følgende forhold mellem mellemliggende og slutspænding tilfredsstillende:

i en kontinuerlig bro skal inertimomentet følge momentkravet for et afbalanceret og økonomisk design. Dette opnås ved at gøre bundprofilen parabolsk som vist i Fig. 10.1. Nogle gange leveres lige haunches eller segmentkurver i nærheden af understøtninger for at få den øgede dybde, der kræves fra øjeblikkelig overvejelse.

soffitkurverne vist i Fig. 10.1 består af to paraboler med spidsen i midterlinjen af spændvidden. For symmetriske soffitkurver,

rA = rB = r (sige)

hvor “r” er forholdet mellem stigning i dybden ved understøtninger til dybden ved midterlinjen af spændvidden.

følgende værdier af” r ” er blevet anbefalet til pladebroer:

a) endespænd 10 m eller derunder,

r = 0 for alle spænd

b) endespænd mellem 10 m og 15 m,

i) r = 0 til 0,4 for ydre endespænd

ii) r = 0.4 ved første indvendige støtte

iii) r = 0,5 ved alle andre understøtninger

værdierne for rA og ra for bjælkebroer kan beregnes ud fra følgende formler:

hvor IA, IB og IC er træghedsmomentet for T-strålen ved henholdsvis A, B og mid-span.

for bjælkebroer er de under nævnte værdier af “r” blevet anbefalet:

(i) ydre ende af endespænd, r = 0

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

(iii) 4 span enheder, r = 1.5 ved centerstøtte og 1.3 ved første indvendige støtte.

analysemetode:

kontinuerlige strukturer kan analyseres ved forskellige metoder, men den mest almindelige metode er momentfordelingen. Når haunches anvendes, bliver analysen mere kompliceret, og derfor er designborde og kurver blevet stillet til rådighed for strukturer med forskellige typer haunches såsom lige, segmental, parabolsk osv. samt for forskellige værdier af rA, rB osv.

en sådan referencelitteratur er “anvendelserne af Moment Distribution” udgivet af Concrete Association of India, Bombay. Disse tabeller og kurver giver værdierne for faste slutmomenter, overførselsfaktorer, stivhedsfaktorer osv. hvorfra nett-øjeblikke på medlemmerne efter endelig distribution kan udarbejdes

indflydelse linjer:

Fig. 10.2 viser nogle indflydelseslinjediagrammer i forskellige sektioner for en kontinuerlig bro med tre lige store spændvidder med konstant inertimoment. For at få reaktion eller øjeblik på et punkt på grund af en koncentreret belastning, V, ordinaten for det passende indflydelseslinjediagram ganges med V. For ensartet fordelt belastning v, reaktion eller øjeblik = (område med passende indflydelseslinjediag.

påvirkningslinjediagrammerne for øjeblikke, saks, reaktioner osv. for kontinuerlig struktur med variabelt inertimoment kan tegnes på lignende måde, idet ordinaterne for indflydelseslinjediagrammerne bestemmes under hensyntagen til de passende rammekonstanter for de givne strukturer.

designens levende belastningsmomenter, saks og reaktioner i forskellige sektioner beregnes ved at placere de levende belastninger på de relevante indflydelseslinjediagrammer. Belastningerne skal placeres på en sådan måde, at der opnås maksimal effekt i det pågældende afsnit.

Designprocedure for kontinuerlige broer:

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

2. Vælg passende soffitkurve.

3. Træn døde belastningsmomenter i forskellige sektioner.

dette kan gøres som følger:

i) Find de faste slutmomenter.

ii) Find fordelingsfaktorerne og overførselsfaktorerne for enheden.

iii) fordel de faste slutmomenter efter Momentfordelingsmetode. Dette vil give de elastiske øjeblikke. Tilføj det frie øjeblik på grund af død belastning.

4. Tegn indflydelseslinjediagrammer for øjeblikke.

proceduren er som følger:

i) Find F. E. M. for enhedsbelastning på enhver position.

ii) distribuere F. E. M. og find ud af de elastiske øjeblikke efter korrektion for sving, hvor det er nødvendigt.

iii) Tilføj frit øjeblik til elastisk øjeblik. De øjeblikke, der er opnået ved et detaljeringsafsnit for forskellige belastningspositioner, giver ordinaterne for BM-indflydelseslinjediagrammet på de steder, hvor enhedsbelastningen er placeret.

iv) gentag processen (i) til (iii) ovenfor og få ordinaterne for indflydelseslinjediagrammet for forskellige sektioner.

5. Træn live load øjeblikke på forskellige sektioner.

6. Kombiner de levende belastningsmomenter med de døde belastningsmomenter for at få den maksimale effekt.

7. Kontroller betonspændingen, og Beregn det krævede armeringsområde.

8. Tegn indflydelseslinjediagrammer for saks som før for forskellige sektioner. Anslå både den døde belastning og den levende belastning, og kontroller forskydningsspændingen ved de kritiske sektioner, og sørg for nødvendig forskydningsforstærkning, hvor det er nødvendigt.

9. Detaljer armeringen i medlemmerne således, at alle sektioner er tilstrækkeligt taget højde for respektive kritiske bøjningsmomenter og forskydningskræfter.

fordele ved kontinuerlige broer:

fordelene til fordel for kontinuerlige broer er:

(i) i modsætning til blot understøttede broer kræver disse strukturer kun en række lejer over moler, hvilket reducerer antallet af lejer i overbygningen såvel som bredden af moler.

(ii) på grund af reduktion i bredden af molen, mindre hindring for strømning og som sådan mulighed for mindre skure.

(iii) kræver mindre antal ekspansionsfuger, som både de oprindelige omkostninger og vedligeholdelsesomkostningerne bliver mindre. Ridekvaliteten over broen forbedres således.

(iv) reducerer dybden i midten af span på grund af hvilken lodret frihøjde eller loftshøjde øges. Dette kan bringe brodækniveauet ned og derved reducere ikke kun omkostningerne ved tilgange, men også omkostningerne ved underkonstruktion på grund af mindre højde på moler og anlæg, hvilket igen reducerer fundamentets omkostninger.

(v) bedre arkitektonisk udseende.

ulemper ved kontinuerlige broer:

ulemperne er:

(i) analyse er besværlig og tidskrævende.

(ii) ikke egnet til at give fundamenter. Differentiel afvikling kan forårsage uønskede belastninger.