Kontinuerliga broar: typer, Design och fördelar

efter att ha läst den här artikeln kommer du att diskutera om: – 1. Introduktion till kontinuerliga broar 2. Typer av kontinuerliga broar 3. Proportionerliga Strukturer 4. Designförfarande 5. Fördelar 6. Nackdelar.

introduktion till kontinuerliga broar:

kontinuerliga broar är mer ekonomiska men saknar enkelhet i designproceduren.

dessa strukturer har den relativa fördelen att deras konstruktioner är enkla och inte involverar någon komplicerad analys men den största nackdelen är att sådana strukturer i allmänhet är relativt kostsamma.

kontinuerliga broar är å andra sidan mer ekonomiska men nackdelen med dessa typer av broar är deras brist på enkelhet i designproceduren. Dessa strukturer är statiskt obestämda och därför är strukturanalysen mycket mödosam speciellt när det gäller rörliga laster.

typer av kontinuerliga broar:

i. platta och t-Balk broar:

för skiss, Fig. 4.3 kan hänvisas till fast platta fortsätter broar kan antas för spänner upp till 25 m, t-Balk kontinuerliga broar kan användas för spänner över 20 m. men under 40 m. över denna gräns Box Balk broar kan hittas lämpliga.

ii. Box-Balk broar:

Box Balk överbyggnader som i allmänhet finns användbara för medellånga span broar består av längsgående balkar vanligtvis tre i antal med däck och bjälklaget plattor på toppen och botten även enda cell box balkar är inte ovanligt. Som namnet antyder bildar de längsgående balkarna och tvärbalkarna längs, med topp-och bottenplatta lådan.

fördelen med denna typ av överbyggnad är dess stora vridmotstånd som hjälper en hel del i bättre fördelning av excentriska levande laster över balkarna. Till skillnad från balkbroar blir livelastfördelningen jämnare i lådbalkbroar.

en annan fördel som kan uppnås från denna typ av struktur är att i stället för att öka djupet på sektionen där motståndsmomentet blir mindre än designmomentet, kan den förra ökas om plattans tjocklek på kompressionssidan ökas på lämpligt sätt.

för att tillgodose olika stunder i olika sektioner varierar tjockleken på topp-eller bottenplattan beroende på om positivt eller negativt ögonblick ska motstås.

däckplattan är utformad som en kontinuerlig platta över de längsgående balkarna som liknar platta och balkbroar. Tjockleken på däckplattan varierar från 200 till 250 mm. beroende på avståndet mellan de längsgående balkarna.

soffitplattans tjocklek varierar från 125 till 150 mm. där den inte har någon strukturell funktion förutom att bilda lådan men för att motstå negativt ögonblick kan det vara nödvändigt att öka den upp till 300 mm. nära stödet. Bantjockleken hos de längsgående balkarna ökas gradvis mot stöden där skjuvspänningarna vanligtvis är kritiska.

Webbtjocklek på nästan 200 mm. i mitten varierar till 300 mm. vid stödet är normalt befunnet tillräckligt. Banan vid stödet breddas lämpligt för att rymma lagren, breddningen är gradvis med en lutning på 1 i 4.

membranen finns i lådbalken för att göra den styvare och för att hjälpa till med jämn fördelning av levande belastning mellan balkarna. För bättre funktion bör deras avstånd vara mellan 6 m. till 8 m. beroende på spännlängderna.

det är lämpligt att tillhandahålla minst 5 membran i varje spännvidd — två at-stöd, två vid kvartsspännvidd och en vid mitten av spännvidden. Öppningar hålls i membranen för att underlätta avlägsnande av form från insidan av lådorna (Fig. 11.5). Lämpliga brunnar kan hållas i soffit plattan för detta ändamål också. Dessa kan täckas av brunnslock av förgjuten betong.

cirka 40 procent av den huvudsakliga längsgående dragförstärkningen fördelas jämnt över spänningsflänsen, varvid de återstående 60 procenten koncentreras i banorna i mer än ett lager om det behövs. I djupa balkbroar utsätts ett betydande djup på banan under toppflänsen nära stödet för dragspänning.

för att tillgodose denna dragspänning rekommenderas att cirka 10 procent av den längsgående förstärkningen kan tillhandahållas i denna zon om inte lutande stigbyglar används för diagonal spänning.

Proportioneringsstrukturer för kontinuerliga broar:

lika spännvidder antas ibland av olika skäl, varav en är arkitektonisk hänsyn men för ekonomisk design bör mellanspänningarna vara relativt längre än ändspännen.

generellt är följande förhållanden mellan mellanliggande och ändspann tillfredsställande:

i en kontinuerlig bro bör tröghetsmomentet följa momentkravet för en balanserad och ekonomisk design. Detta uppnås genom att göra bottenprofilen parabolisk som visas i Fig. 10.1. Ibland finns raka häckar eller segmentkurvor nära stöd för att få det ökade djupet som krävs från ögonblicket.

soffit-kurvorna som visas i Fig. 10.1 består av två paraboler med spetsen i mittlinjen av spännvidden. För symmetriska soffit kurvor,

rA = rB = r (säg)

där” r ” är förhållandet mellan ökning i djup vid stöd till djupet vid mittlinjen av spännvidden.

följande värden för” r ” har rekommenderats för plattbroar:

a) slut span 10 m eller mindre,

r = 0 för alla spann

b) slut span mellan 10 m och 15 m,

i) r = 0 till 0,4 för yttre ändspan

ii) r = 0.4 vid första inre stöd

iii) r = 0,5 vid alla andra stöd

värdena för rA och ra för balkbroar kan beräknas från följande formler:

där IA, IB och Ic är tröghetsmomentet för t-strålen vid A, B respektive mellanspänningen.

för balkbroar har de under nämnda värdena för “r” rekommenderats:

(i) yttre änden av ändspännen, r = 0

(ii) 3 spännenhet, r = 1,3 vid mellanliggande stöd.

(iii) 4 spännviddsenheter, r = 1.5 vid centrumstöd och 1.3 vid det första interiörstödet.

analysmetod:

kontinuerliga strukturer kan analyseras med olika metoder men den vanligaste metoden är momentfördelningen. När haunches används blir analysen mer komplicerad och därför har designtabeller och kurvor gjorts tillgängliga för strukturer med olika typer av haunches som rak, segmentell, parabolisk etc. liksom för olika värden på rA, rB etc.

en sådan referenslitteratur är “tillämpningarna av Moment Distribution” publicerad av Concrete Association of India, Bombay. Dessa tabeller och kurvor ger värdena för fasta slutmoment, överföringsfaktorer, styvhetsfaktorer etc. från vilken nett stunder på medlemmarna efter slutlig distribution kan utarbetas

inflytande linjer:

Fig. 10.2 visar några inflytande linjediagram på olika sektioner för en tre lika spännvidd kontinuerlig bro med konstant tröghetsmoment. För att få reaktion eller moment vid en punkt på grund av en koncentrerad belastning, w, ska ordinaten för lämpligt inflytningslinjediagram multipliceras med W. För jämnt fördelad belastning w, reaktion eller moment = (område med lämplig inflytningslinje diag.) x w.

inflytningslinjediagrammen för ögonblick, saxar, reaktioner etc. för kontinuerlig struktur med variabelt tröghetsmoment kan dras på ett liknande sätt, ordinaterna för inflytningslinjediagrammen bestäms med hänsyn till lämpliga ramkonstanter för de givna strukturerna.

design live load moments, saxar och reaktioner på olika sektioner beräknas genom att placera levande laster på lämpliga inflytande linjediagram. Belastningarna bör placeras på ett sådant sätt att maximal effekt uppnås i den aktuella sektionen.

Designförfarande för kontinuerliga broar:

1. Fixa spännlängder i enheten och välj grova sektioner vid mellanspänningar och vid stöd.

2. Välj lämplig soffit kurva.

3. Träna döda belastningsmoment i olika sektioner.

detta kan göras enligt följande:

i) Hitta de fasta slutmomenten.

ii) Hitta fördelningsfaktorer och överföringsfaktorer för enheten.

iii) distribuera de fasta slutmomenten med Momentfördelningsmetod. Detta kommer att ge de elastiska stunderna. Lägg till det fria ögonblicket på grund av död belastning.

4. Rita inflytande linjediagram för stunder.

proceduren är som följer:

i) hitta F. E. M. För enhetsbelastning på vilken position som helst.

ii) distribuera F. E. M. och ta reda på de elastiska ögonblicken efter korrigering för svängning vid behov.

iii) Lägg till ledigt ögonblick till elastiskt ögonblick. De moment som så erhållits vid en detaljsektion för olika lastpositioner kommer att ge ordinaterna för BM-inflytningslinjediagrammet på de platser där enhetsbelastningen placeras.

iv) upprepa processen (i) till (iii) ovan och få ordinaterna för inflytningslinjediagrammet för olika sektioner.

5. Träna live Last stunder på olika sektioner.

6. Kombinera de levande belastningsmomenten med de döda belastningsmomenten för att få maximal effekt.

7. Kontrollera betongspänningen och beräkna det förstärkningsområde som krävs.

8. Rita inflytande linjediagram för saxar som tidigare för olika sektioner. Uppskatta både dödlast och levande lastskjuvning och kontrollera skjuvspänningen vid de kritiska sektionerna och ge nödvändig skjuvförstärkning vid behov.

9. Specificera förstärkningen i medlemmarna så att alla sektioner är tillräckligt tillgodosedda för respektive kritiska böjmoment och skjuvkrafter.

fördelar med kontinuerliga broar:

fördelarna med kontinuerliga broar är:

(i) Till skillnad från helt enkelt stödda broar kräver dessa strukturer endast en rad lager över bryggor, vilket minskar antalet lager i överbyggnaden såväl som bredden på bryggorna.

(ii) på grund av minskning av bryggans bredd, mindre hinder för flöde och som sådan möjlighet till mindre skura.

(iii) kräver mindre antal expansionsfogar på grund av vilka både initialkostnaden och underhållskostnaden blir mindre. Ridkvaliteten över bron förbättras därmed.

(iv) minskar djupet vid mellanspänningen på grund av vilket vertikalt spelrum eller takhöjd ökas. Detta kan få ner brodäcknivån och därigenom minska inte bara kostnaden för tillvägagångssätten utan också kostnaden för underkonstruktion på grund av mindre höjd av bryggor och distanser som återigen minskar kostnaden för stiftelsen.

(v) bättre arkitektoniskt utseende.

nackdelar med kontinuerliga broar:

nackdelarna är:

(i) analys är mödosam och tidskrävande.

(ii) inte lämplig för att ge fundament. Differentiell avveckling kan orsaka oönskade påfrestningar.