Projektowanie mostów o sztywnej ramie (z diagramem)
Po przeczytaniu tego artykułu dowiesz się o projektowaniu sztywnych mostów ramowych za pomocą diagramu.
Wprowadzenie do mostów sztywnych:
W sztywnych mostkach ramowych pokład jest sztywno połączony z przyczółkami i filarami. Ten typ struktury może być jednostką pojedynczą lub jednostką wieloprzęsłową, jak pokazano na Rys. 12.1. Wszystkie zalety ciągłego mostu przęsłowego są tutaj obecne.
Następujące cechy to dodatkowe zalety sztywnych mostów ramowych nad ciągłymi:
i) Większa sztywność konstrukcji.
ii) Mniej momentów w pokładzie częściowo przeniesionych na członków wspierających.
iii) Nie są wymagane żadne łożyska.
iv) Lepszy estetyczny wygląd niż ciągła struktura przęsła.
Podobnie jak w przypadku mostów o ciągłym rozpiętości, struktury te wymagają również niewzruszonych materiałów fundamentowych. Analiza jest jednak bardziej pracochłonna niż ta pierwsza.
Ramy mogą być zamocowane na zawiasach lub zamocowane u podstawy, jak pokazano na Rys. 12.1. W przypadku zawiasów momenty przenoszone na podstawę obracają tylko pionowe podpory, co znacznie zmniejsza momenty i nie dochodzi do przeniesienia momentów na fundamenty; przy projektowaniu fundamentów należy uwzględnić tylko obciążenie pionowe i moment wywołany przez nacisk na poziomie zawiasów.
W nieruchomych konstrukcjach bazowych momenty z nadbudówki są ostatecznie przenoszone na stopy, ponieważ podpory pionowe nie mogą obracać się niezależnie, bez obracania ław fundamentowych razem z nimi. Jest zatem oczywiste, że w zawiasach ramy momenty u podstawy podpór i na tratwach są znacznie mniejsze, ale momenty przęsła są większe niż w przypadku stałych ram.
Ponieważ stałe ramy są zaprojektowane przy założeniu, że pionowe człony nie obracają się w podstawie, możliwe jest osiągnięcie tego stanu tylko wtedy, gdy fundament może spoczywać na litej skale lub nieopłacającym podłożu.
Rodzaje sztywnych mostów ramowych:
Kilka rodzajów sztywnych mostów ramowych zostało zilustrowanych na rys. 4.5 i 4.6. Możliwe jest zastosowanie sztywnej ramy o sztywnej płycie o rozpiętości do 25 m, natomiast sztywne ramy o konstrukcji stropowej i dźwigarowej mogą być stosowane w zakresie do 35 m. W mostach drogowych powszechnie preferowane są wspornikowe ramy portalowe, jak pokazano na Rys. 4.6.
Sztywne przepusty skrzynkowe lub pomniejsze mosty (pojedyncze lub wielokrotne Rys. 4.5) są zwykle stosowane w obszarach, w których gleba podłoża jest słaba i pożądany jest szerszy obszar fundamentu dla obniżenia ciśnienia fundamentowego w bezpiecznych wartościach dopuszczalnych dla rodzaju gleby.
Struktury proporcjonalne mostów sztywnych:
Stosunek pośrednich do końcowych mostów sztywnych szkieletowych powinien wyglądać następująco:
W przypadku mostów płytowych 1, 20 do 1, 30
W przypadku mostów stropowych i dźwigarowych 1, 35 do 1, 40
Dla przybliżonego oszacowania przekroju wymiary środkowego przęsła i sekcji nośnej dla mostów z litej płyty mogą być przyjmowane odpowiednio jako L / 35 i L / 15. Krzywe podsufitki dla sztywnych mostów ramowych są zwykle wykonane tak samo, jak dla ciągłych mostów.
Metoda analizy i rozważania konstrukcyjne mostów o sztywnej ramie:
Przy analizie sztywnych struktur ramowych powszechnie stosuje się metodę rozkładu momentów. W przypadku mostów ciągłych metoda rozkładu momentów najlepiej nadaje się do praktycznego projektowania, ponieważ sekcje struktur różnią się w różnych punktach, dla których inne metody są pracochłonne, a zatem nieodpowiednie.
Jeżeli znane są wartości współczynników sztywności, współczynników przeniesienia i ustalonych momentów końcowych dla różnych połączeń sztywnej konstrukcji ramy, zastosowanie metody rozkładu momentu jest bardzo proste.
Efekt temperaturowy:
Wzrost lub spadek temperatury powoduje wydłużenie lub kurczenie się pokładów, co powoduje powstanie ustalonych momentów końcowych na elementach pionowych, jak wyjaśniono poniżej (rys. 12.2).
Wydłużenie lub skurcz pokładu BC ze względu na wahania temperatury t = δ 2 = L 2 αt.
Wydłużenie lub skrócenie pokładu AB lub CD z powodu zmiany temperatury t = δ 1 = L 1 at, ale z powodu wydłużenia lub skurczenia pokładu BC o δ 2, ruch netto A lub C będzie (δ 1 + + ½ δ 2 ).
Ustalony moment końcowy na pionowym elemencie mającym moment bezwładności, I i ugięcie, δ, może być podany przez
FEM = 6 EIδ / (L) 2 (12, 1)
Ustalone momenty końca tak rozwinięte na górze i na dole wszystkich pionowych elementów, jak w równaniu 12.1, mogą być rozłożone na wszystkie elementy.
Wpływ skurczu, wiatru, prądu sejsmicznego i prądu wody:
Ze względu na skurcz betonu, pokład kurczy się powodując tym samym taki sam efekt, jak spadek temperatury. Zwykle przyjmuje się, że efekt spowodowany skurczeniem jest równoważny pod względem wielkości spowodowanemu spadkiem temperatury.
Wiatr wiejący z nachyleniem do pirsów może wywoływać momenty kołysania, które będą dzielone przez wszystkich członków kadru po rozprowadzeniu.
Siła sejsmiczna działająca na pokład, pomosty i przyczółki spowodują momenty w elementach ramy, gdy siła wiatru będzie indukować.
Prąd krzyżowy przepływający przez rzekę uderza w mola i przyczółki, co wywoła momenty na członkach, jak wiatr.
Procedura projektowania mostów o sztywnej ramie:
1. Wybierz długości przęseł dla przęseł końcowych i pośrednich odpowiednich dla warunków na placu budowy i rodzaju mostów. Należy założyć głębokości w połowie rozpiętości i przy podporach.
2. Wybierz krzywą podbitki i znajdź głębokości w różnych sekcjach. Oblicz stałe momenty końca z powodu równomiernie rozłożonego obciążenia martwego i udźców ze standardowych tabel projektowych, takich jak "The Applications of Moment Distribution", opublikowany przez The Concrete Association of India, Bombay.
3. Znajdź wartości współczynników sztywności i współczynników przeniesienia z tabel projektowych po oszacowaniu wartości stałych ramek, takich jak A, B, r A, r B, h c itd.
Współczynniki podziału można określić w następujący sposób:
Gdzie D AB = współczynnik dystrybucji dla członka AB.
S AB = współczynnik sztywności dla AB.
ΣS = suma współczynników sztywności wszystkich członków tego połączenia.
4. Momenty stałe końca martwego mają być rozłożone, a korekcja kołysania, jeśli jest wymagana.
5. Aby ocenić momenty obciążenia na prętach na członach, należy narysować wykres liniowy wpływu dla każdego elementu. Procedura będzie pracochłonna, jeśli momenty mają zostać uzyskane przez umieszczenie jednostkowego obciążenia na każdej sekcji (może być 5 do 10 sekcji na każdym przęśle w zależności od długości przęsła) i rozłożenie ustalonych momentów końcowych z powodu obciążenia jednostkowego z korektą przechyłu, gdzie niezbędny.
Metoda może zostać uproszczona, jeżeli przestrzegana jest procedura podana poniżej.
6. Umieść jednostkę ładunkową w dowolnej pozycji (rys. 12.3) i uzyskaj stałe momenty końcowe xiy na końcu B i C. Rozłóż te stałe momenty końcowe na wszystkich elementach. Momenty uzyskane na różnych odcinkach są momentami obciążenia na żywo (elastycznymi) ze względu na rozważane obciążenie jednostkowe.
Po niezbędnej korekcie kołysania, równanie momentu w kategoriach x i y da rzędną wykresu linii wpływu momentu gnącego w różnych sekcjach dla tego jednostkowego obciążenia. Teraz, z tabel lub wykresów, mogą być znane wartości xiy dla jednostkowego obciążenia w różnych położeniach obciążenia, z których są rzędne diag linii wpływu. na różnych odcinkach dla różnych pozycji obciążenia można obliczyć.
Procedura opisana powyżej będzie wymagać jednego zestawu rozkładu momentu i jednego zestawu korekcji kołysania równań momentu dla każdego zakresu.
Schemat linii wpływów uzyskany opisanym sposobem będzie jedynie dla momentu sprężystości. Diagram wolnej chwili będzie musiał zostać na niego nałożony, aby uzyskać schemat linii wpływów netto. Momenty obciążenia na żywo mogą następnie być uzyskane ze schematu linii wpływu.
7. Wypracować momenty na różnych elementach i na różnych odcinkach ze względu na temperaturę, skurcz, wiatr, prądy wody, nacisk ziemi na przyczółki, siłę sejsmiczną itp.
8. Momenty uzyskane z różnych obciążeń i efektów wymienionych powyżej można podsumować w taki sposób, że momenty obliczeniowe są maksymalne dla wszystkich możliwych kombinacji przypadków.
9. Sprawdź adekwatność sekcji pod kątem naprężeń betonu i zapewnij niezbędne wzmocnienie, aby uwzględnić moment projektowania.
10. Zbadaj szczegółowo zbrojenie.
