Design av buede broer (med diagram)

Etter å ha lest denne artikkelen vil du lære om utformingen av buede broer.

Bøyede broer er normalt tilveiebragt for viadukter og byttepunkt hvor divergerende trafikkbaner omdannes til en flerkanalsbro eller overbro og omvendt. Et slikt eksempel er Second Highhly Bridge i Calcutta med seks-lane delt kjørebane på hovedbroen over elva og på tilnærmingen viadukter på både Calcutta og Howrah side.

Utvekslingene på både Calcutta og Howrah-siden består av en rekke enkelt- eller dobbeltbanerarm. En del av Calcutta-ende viadukten og noen av armene til Calcutta og Howrah sideganger er plassert på kurver som vist på figur 9.12.

Krumme broer over kanaler er noen ganger nødvendig å bli konstruert når begrensning av land inne i en by eller en by er slik at bygging av en slik bro er den eneste muligheten.

Type Piers:

Valg av type brygge for viadukt og utveksling buede broer er ikke et problem, bortsett fra i tilfeller der trafikkbaner ligger under. Når trafikkbanene befinner seg under viadukten eller utvekslingsstrukturen eller hvor broen er konstruert over en kanal, påvirker den normale rektangulære bryggen trafikkstrømmen i tilfelle den tidligere og strømmen av vann i tilfelle senere (figur 9.13a) .

Under slike omstendigheter er sirkulær brygge, enten solid eller hul, med brytedeksel over rett vinkel mot broens akse den rette løsningen (figur 9.13b), i hvilket tilfelle strømmen vil bli jevn.

Layout av lagrene:

Aksen til en brodekk for en buet bro er ikke en rett linje og endrer retningen på hvert punkt, og derfor er bryggen eller støttehettene som støtter dekket gjennom lagrene, ikke parallelle med hverandre, selv om disse er rett vinkel mot broens akse på disse stedene.

Men siden broens akse endrer retning fra en bryggehett til den andre, krever det nøye hensyn til feste av metallbearbeidets akse, uansett om det er ruller, rocker, hengslet eller glidende, selv om ikke noe slikt problem normalt vil oppstå i respekt av elastomeriske lagre eller gummipottelager som er frie til å bevege seg i hvilken som helst retning og tillater fri horisontal bevegelse og rotasjon av overbygningen.

Orienteringen av de frie metalliske lagrene bør være slik at retningen for oversettelse av lagrene skal falle sammen med bevegelsesretningen til brodekket. Akselen til en buet bro endrer retning ved hvert punkt, og dermed er broens akse ved to tilstøtende brygger ikke det samme.

Derfor skal det avgjøres på hvilken måte aksen til lagrene skal plasseres, enten i vinkel mot broaksen på et slikt sted eller om det er parallelt med bryggeaksen eller i hvilken som helst annen retning slik at fri bevegelse av Dekket på grunn av temperaturvariasjon er tillatt uten hindring. Bevegelsesretningen til et buet brodekk ved de frie lagrene kan bli funnet teoretisk fra figur 9.14.

Det buede brodekk AG er delt inn i seks like segmenter, AB, BC, CD etc., og disse lengdene kan betraktes som lik akkordlengder AB, BC, CD etc. spesielt når antall divisjoner er store. La lengden av disse akkordene være lik «1» og endring i lengde på grunn av temperaturøkning er "δ1". Derfor blir alle akkordene AB, BC, CD etc. økt med 81 tangentielt.

Disse økte lengdene kan løses i to vinkelrette retninger, dvs. langs AG og vinkelrett på AG. Økningen i lengden av AB, BC, CD langs AG-retningen er δ1cosθ A, δ1cosθ B, δ1cosθ c henholdsvis og økning av AB, BC, CD langs vinkelrett retning (utover) er henholdsvis δ1sinθ A, δ1sinθB, δ1sinθc.

På samme måte er økning i lengden av DE, EF, FG langs AG δ1cosθ E, δ1cosθ F, δ1cosθ G og langs vinkelrett retning (innover) er henholdsvis δ1sinθ E, δ1sinθF, δ1sinθ G. Men siden θ A = θ G, θ B = θ F og θc = θ E og summasjon av 8 δ1sinθ i venstre halvdel er utover, og summasjon av δ1sinθ i høyre halvdel er innover, disse utadvendte og innadgående bevegelsesbalanse og Nettbevegelse i vinkelrett retning er null. .

Derfor vil bevegelsen til det buede brodekk AG på grunn av temperaturvariasjon være langs AG, dvs. akkordlinjen forbinder broens akse fra den ene bryggen til den andre og nettbevegelsen vil være Σδ1cosθ.

Derfor skal lageraksen være rett vinkel mot akkordlinjen AG som vist i figur 9.14d. Imidlertid, når elastomeriske lagre benyttes, må det ikke foretas slike hensyn, da disse lagrene er frie til å bevege seg i hvilken som helst retning.

Reaksjoner på Piers:

Fig. 9.15 viser planen til en buet brodekk. Både den døde belastningen på dekk og levelasten (spesielt når den eksentriske utover) gir vridning i dekket og derved forårsaker ytterligere reaksjon over den normale reaksjonen ved ytre kant eller ytre lagre ved B og D, men avlastning av noen reaksjon ved A og C. Disse aspektene bør vurderes behørig i utformingen av lagrene, understrukturen og fundamentene.

En annen faktor som induserer ytterligere reaksjon ved B og D er sentrifugalkraften til de bevegelige kjøretøyene. Sentrifugalkraften som virker i en høyde på 1, 2 m over brodekket vil forårsake et øyeblikk som er lik sentrifugalkraften multiplisert med dybden på dekk eller girder pluss 1, 2 m og dette vil indusere ytterligere reaksjon ved B og D.

Utforming av overbygning:

Både den døde belastningen og levelasten vil forårsake vridning i dekk. Denne A-syke har ikke særlig stor betydning for utformingen av solidt dekkdekk siden spenningen er mindre og som sådan er torsjonsmomentet mindre. Imidlertid kan torsjonsspenningen kontrolleres og ytterligere stål tilveiebringes dersom spenningen overskrider den tillatte verdi.

I tillegg skal de indre hjørnerne A og C (der det kan oppstå forvridning på grunn av avbøyning av dekket) være forsynt med noe toppforsterkning som i brede vinkelhjørner på en skrå bro. I girderbroer vil torsjonen på grunn av død og levende belastning presse mer last på ytre bjelke og gi lettelse til indre bjelke i tillegg til normal fordeling av lasten.

Bøyningen av brodekket i plan på grunn av lateral sentrifugalkraft må også vurderes behørig,

Sentrifugalkraften vil også forårsake vridning av dekk som kan tas like som sentrifugalkraften multiplisert med avstanden fra cg. av dekk til 1, 2 m over dekk. Dette torsjonsmomentet vil igjen presse mer belastning på ytre bjelke og gi lettelse til indre bjelke. Derfor må ytre bjelke for en buet bro bære mer belastning enn ytre bjelke for en vanlig rettbro.

For å forhindre overturning av de bevegelige kjøretøy på grunn av sentrifugalkraft, skal superhøyde i brodekket som gitt av følgende ligning, tilveiebringes.

Superelevasjon, e = V 2 / 225R (9, 1)

Hvor, e = Superhøyde i meter per meter

V = Hastighet i Km. per time

R = Radius i meter.

Superhøyde oppnådd fra ligning 9.1 skal begrenses til 7 prosent. På bydeler med hyppige kryssinger vil det imidlertid være ønskelig å begrense superhøyde til 4 prosent. Superhøyde kan leveres i dekkplaten ved å heve dekkplaten mot den ytre kurven som vist i figur 9.16.

Den nødvendige superhøyde kan oppnås ved å øke høyden på piedestalene mot ytre kurve (holder bverdenes dybde samme for alle) som vist i figur 9.16a eller ved å øke dybden av bjelkene mot ytre kurven (holde sokkelhøyden det samme for alle) som i figur 9.16b, men førstnevnte foretrekker sistnevnte økonomisk og konstruktivt synspunkt.

Design av lagrene:

I tillegg til de vanlige hensynene til utformingen av lagrene, skal effekten av sentrifugalkraften og torsjonsmomentet vurderes behørig, og utformingen av lagrene skal gjøres tilsvarende.

Detaljeringen av lagrene skal være slik at dekket som støttes på lagrene, er festet fra horisontal bevegelse i tverrretningen på grunn av effekten av sentrifugalkraft i tillegg til den seismiske kraften på grunn av død og levende belastning.

Utforming av understruktur og grunnlag:

Under forberedelsen av konstruksjonen av underbygningen samt grunnlaget skal ytterligere reaksjon på den ene siden av bryggen på grunn av vridning og ytterligere horisontal kraft ved toppen av bryggen på grunn av sentrifugalkraft, gis i betraktning.