Kontinuierliche Brücken: Typen, Design und Vorteile

Nach dem Lesen dieses Artikels werden Sie diskutieren über:- 1. Einführung in kontinuierliche Brücken 2. Arten von kontinuierlichen Brücken 3. Proportionierungsstrukturen 4. Entwurfsverfahren 5. Vorteile 6. Nachteil.

Einführung in kontinuierliche Brücken:

Kontinuierliche Brücken sind wirtschaftlicher, aber es mangelt an Einfachheit im Entwurfsverfahren.

Diese Strukturen haben den relativen Vorteil, dass ihre Designs einfach sind und keine komplizierte Analyse erfordern, aber der Hauptnachteil ist, dass solche Strukturen im Allgemeinen vergleichsweise teuer sind.

Durchgehende Brücken sind dagegen wirtschaftlicher, aber der Nachteil dieser Brückentypen ist ihre mangelnde Einfachheit im Entwurfsverfahren. Diese Strukturen sind statisch unbestimmt und daher ist die Strukturanalyse sehr mühsam, insbesondere wenn es sich um bewegliche Lasten handelt.

Arten von durchgehenden Brücken:

i. Brammen- und T-Trägerbrücken:

Skizze Abb. 4.3 kann für feste Platte bezeichnet werden weiterhin Brücken können für Spannweiten bis zu 25 m verwendet werden, T-Träger-durchgehende Brücken können für Spannweiten über 20 m verwendet werden. aber unter 40 m. Oberhalb dieser Grenze können Kastenträgerbrücken als geeignet befunden werden.

ii. Kastenträgerbrücken:

Kastenträgeraufbauten, die im Allgemeinen für Brücken mittlerer Spannweite nützlich sind, bestehen aus Längsträgern, normalerweise drei an der Zahl, mit Deck- und Laibungsplatten oben und unten, obwohl einzellige Kastenträger nicht ungewöhnlich sind. Wie der Name schon sagt, bilden die Längsträger und die Querträger zusammen mit der oberen und unteren Platte den Kasten.

Der Vorteil dieser Art von Aufbauten ist ihre große Torsionssteifigkeit, die zu einer besseren Verteilung der exzentrischen Nutzlasten auf die Träger beiträgt. Im Gegensatz zu Trägerbrücken wird die Verteilung der Nutzlast bei Kastenträgerbrücken gleichmäßiger.

Ein weiterer Vorteil, der durch diese Art von Struktur erreicht werden kann, besteht darin, dass anstelle der Erhöhung der Tiefe des Abschnitts, in dem das Widerstandsmoment kleiner als das Auslegungsmoment wird, ersteres erhöht werden kann, wenn die Brammendicke auf der Kompressionsseite in geeigneter Weise erhöht wird.

Um unterschiedlichen Momenten an verschiedenen Abschnitten gerecht zu werden, wird die Dicke der oberen oder unteren Platte variiert, je nachdem, ob ein positives oder negatives Moment widerstanden werden soll.

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

Die Deckendicke variiert zwischen 125 und 150 mm. wo es keine strukturelle Funktion hat, außer die Box zu bilden, aber um dem negativen Moment zu widerstehen, kann es notwendig sein, es bis zu 300 mm zu erhöhen. in der Nähe der Unterstützung. Die Stegdicke der Längsträger wird allmählich in Richtung der Stützen erhöht, wo die Schubspannungen normalerweise kritisch sind.

Bahndicke von fast 200 mm. in der Mitte variierend bis 300 mm. an der Stütze ist normalerweise ausreichend. Der Steg am Träger ist zur Aufnahme der Lager geeignet verbreitert, wobei die Verbreiterung schrittweise mit einer Steigung von 1 in 4 erfolgt.

Die Membranen sind im Kastenträger vorgesehen, um ihn steifer zu machen und eine gleichmäßige Verteilung der Nutzlast zwischen den Trägern zu unterstützen. Für eine bessere Funktion sollte ihr Abstand je nach Spannweite zwischen 6 m und 8 m liegen.

Es ist ratsam, mindestens 5 Membranen in jeder Spannweite vorzusehen – zwei an den Stützen, zwei an der Viertelspannweite und eine an der Mittelspannweite. In den Membranen befinden sich Öffnungen, um das Entfernen der Schalung aus dem Inneren der Boxen zu erleichtern (Abb. 11.5). Auch hierfür können geeignete Schächte in der Laibungsdecke gehalten werden. Diese können durch Schachtdeckel aus Betonfertigteilen abgedeckt sein.

Etwa 40 Prozent der Hauptlängszugbewehrung sind gleichmäßig über den Zugflansch verteilt, die restlichen 60 Prozent werden bei Bedarf in mehr als einer Schicht in den Stegen konzentriert. Bei tiefen Trägerbrücken wird eine beträchtliche Tiefe des Steges unterhalb des oberen Flansches in der Nähe des Trägers zugbeansprucht.

Um dieser Zugspannung gerecht zu werden, wird empfohlen, dass etwa 10 % der Längsbewehrung in dieser Zone vorgesehen werden, es sei denn, es werden geneigte Steigbügel für die Diagonalspannung verwendet.

Proportionierende Strukturen von durchgehenden Brücken:

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

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

Bei einer kontinuierlichen Brücke sollte das Trägheitsmoment der Momentenanforderung für eine ausgewogene und wirtschaftliche Konstruktion folgen. Dies wird dadurch erreicht, daß das Bodenprofil gemäß Fig. 10.1. Manchmal sind gerade Kerben oder Segmentkurven in der Nähe von Stützen vorgesehen, um die erhöhte Tiefe zu erhalten, die aus der Momentbetrachtung erforderlich ist.

Die in Abb. 10.1 bestehen aus zwei Parabeln mit der Spitze an der Mittellinie der Spannweite. Für symmetrische Laibungskurven

rA = rB = r (sagen wir)

wobei “r” das Verhältnis der Zunahme der Tiefe an Stützen zur Tiefe an der Mittellinie der Spannweite ist.

Die folgenden Werte von “r” wurden für Deckenbrücken empfohlen:

a) Endspannweite 10 m oder weniger,

r = 0 für alle Spannweiten

b) Endspannweite zwischen 10 m und 15 m,

i) r = 0 bis 0,4 für äußere Endspannweite

ii) r = 0.4 bei erster innenliegender Abstützung

iii) r = 0,5 bei allen anderen Abstützungen

Die Werte von rA und ra für Trägerbrücken können aus folgenden Formeln berechnet werden:

Wobei IA, IB und Ic das Trägheitsmoment des T-Trägers bei A, B bzw.

Für Trägerbrücken wurden die unten genannten Werte von “r” empfohlen:

( i) Äußeres Ende der Endspannweiten, r = 0

(ii) 3 Spanneinheit, r = 1,3 an Zwischenstützen.

(iii) 4 Span-Einheiten, r = 1.5 an der Mittelstütze und 1.3 an der ersten Innenstütze.

Analysemethode:

Kontinuierliche Strukturen können mit verschiedenen Methoden analysiert werden, am gebräuchlichsten ist jedoch die Momentenverteilung. Wenn Haunches verwendet werden, wird die Analyse komplizierter und daher wurden Entwurfstabellen und Kurven für Strukturen mit verschiedenen Arten von Haunches wie gerade, segmental, parabolisch usw. zur Verfügung gestellt. sowie für verschiedene Werte von rA, rB etc.

Eine solche Referenzliteratur ist “The Applications of Moment Distribution”, herausgegeben von der Concrete Association of India, Bombay. Diese Tabellen und Kurven geben die Werte von festen Endmomenten, Verschleppungsfaktoren, Steifigkeitsfaktoren usw. an. daraus können die Nettomomente auf die Glieder nach der endgültigen Verteilung herausgearbeitet werden

Einflusslinien:

Abb. 10.2 zeigt einige Einflussliniendiagramme an verschiedenen Abschnitten für eine kontinuierliche Brücke mit drei gleichen Spannweiten und konstantem 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.) x w.

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

Die Bemessungsmomente, Scheren und Reaktionen an verschiedenen Abschnitten werden berechnet, indem die Live-Lasten auf den entsprechenden Einflussliniendiagrammen platziert werden. Die Lasten sollten so platziert werden, dass in dem betrachteten Abschnitt eine maximale Wirkung erzielt wird.

Entwurfsverfahren für durchgehende Brücken:

1. Spannweiten in der Einheit fixieren und grobe Abschnitte in der Mitte der Spannweiten und an Stützen auswählen.

2. Geeignete Laibungskurve auswählen.

3. Erarbeiten Sie Eigenlastmomente an verschiedenen Abschnitten.

Dies kann wie folgt erfolgen:

i) Finden Sie die festen Endmomente.

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

iii) Verteilen Sie die festen Endmomente nach der Momentenverteilungsmethode. Dies wird die elastischen Momente geben. Fügen Sie das freie Moment aufgrund der Eigenlast hinzu.

4. Zeichnen Sie Einflussliniendiagramme für Momente.

Das Verfahren ist wie folgt:

i) Finden Sie die F.E.M. für Stücklast auf jeder Position.

ii) Verteilen Sie die F.E.M. und ermitteln Sie die elastischen Momente nach der Korrektur, um gegebenenfalls zu schwanken.

iii) Fügen Sie dem elastischen Moment einen freien Moment hinzu. Die so erhaltenen Momente an einem bestimmten Abschnitt für verschiedene Lastpositionen geben die Ordinaten des BM-Einflussliniendiagramms an den Stellen an, an denen die Einheitslast platziert wird.

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

5. Erarbeiten Sie Live-Lastmomente an verschiedenen Abschnitten.

6. Kombinieren Sie die Momente der Nutzlast mit den Momenten der Eigenlast, um die maximale Wirkung zu erzielen.

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

8. Zeichnen Sie die Liniendiagramme für Scheren wie zuvor für verschiedene Abschnitte. Schätzen Sie sowohl die Eigenlast- als auch die Nutzlastscherung ab, überprüfen Sie die Schubspannung an den kritischen Abschnitten und sorgen Sie gegebenenfalls für die erforderliche Schubbewehrung.

9. Detaillieren Sie die Bewehrung in den Elementen so, dass alle Abschnitte den jeweiligen kritischen Biegemomenten und Scherkräften angemessen Rechnung tragen.

Vorteile von durchgehenden Brücken:

Die Vorteile von durchgehenden Brücken sind:

(i) Im Gegensatz zu einfach getragenen Brücken benötigen diese Konstruktionen nur eine Lagerlinie über Pfeilern, wodurch die Anzahl der Lager im Oberbau sowie die Breite der Pfeiler reduziert werden.

(ii) Aufgrund der Verringerung der Breite des Piers, weniger Behinderung der Strömung und als solche die Möglichkeit von weniger Scheuern.

(iii) Erfordern eine geringere Anzahl von Dehnungsfugen, wodurch sowohl die Anschaffungskosten als auch die Wartungskosten geringer werden. Die Fahrqualität über die Brücke wird somit verbessert.

(iv) Verringert die Tiefe in der Mitte der Spannweite, wodurch der vertikale Abstand oder die Kopffreiheit erhöht wird. Dies kann das Brückendeckniveau senken, wodurch nicht nur die Kosten für die Ansätze, sondern auch die Kosten für die Unterkonstruktion aufgrund der geringeren Höhe der Pfeiler und Widerlager verringert werden, was wiederum die Kosten für das Fundament verringert.

(v) Besseres architektonisches Erscheinungsbild.

Nachteile kontinuierlicher Brücken:

Die Nachteile sind:

(i) Die Analyse ist mühsam und zeitaufwändig.

(ii) Nicht geeignet für ertragreiche Fundamente. Differenzialablagerungen können unerwünschte Spannungen verursachen.