تصميم Skew Bridges (مع رسم بياني)

بعد قراءة هذا المقال سوف تتعلم عن تصميم الجسور المنحرفة بمساعدة المخططات.

يختلف سلوك انحراف الجسور بشكل كبير عن الجسور العادية ، وبالتالي فإن تصميم الجسور المنحرفة يحتاج إلى عناية خاصة. في الجسور العادية ، يكون لوح السطح عموديًا على الدعامات ، وبالتالي يتم نقل الحمولة الموضوعة على لوح السطح إلى الدعامات الموضوعة بشكل طبيعي على اللوح.

ومن ناحية أخرى ، يعد نقل الأحمال من جسر لوح الانحراف مشكلة معقدة لأنه لا يزال هناك شك دائم في الاتجاه الذي تمتد فيه اللوح والطريقة التي سينقل بها الحمل إلى الدعم.

ويعتقد أن الحمل ينتقل إلى الدعم بما يتناسب مع صلابة المسارات المختلفة ، وبما أن سماكة البلاطة هي نفسها في كل مكان ، فإن الصلابة ستكون قصوى على طول أقصرها على طول الامتداد الطبيعي لأوجه الأرصفة. أو دعائم.

في الشكل 9.1 ، على الرغم من أن طول سطح السفينة هو طول BC أو DE ، فإن اللوحة تمتد على طول AB أو CD هي أقصر مسافة بين الدعامات. ولذلك ، فإن مستوى التشدد الأقصى في لوح منحرف لا يكون موازياً للخط المركزي للطريق ، وينتج عن انحراف هذه اللوح سطح مشوه.

إن تأثير الانحراف في ألواح السطح التي لها زوايا انحراف تصل إلى 20 درجة ، ليس بالغ الأهمية ، وعند تصميم مثل هذه الجسور ، يتم اعتبار الطول المتوازي للخط المركزي للطريق كالامتداد. يتم حساب سماكة البلاطة والتعزيز بأطوال الامتداد هذه ويتم وضع التعزيز بالتوازي مع الخط المركزي للطريق.

ومع ذلك ، يتم وضع أشرطة التوزيع بالتوازي مع الدعامات كالمعتاد. عندما تختلف زاوية الانحراف من 20 درجة إلى 50 درجة ، يصبح تأثير الانحراف كبيراً وتميل اللوح إلى أن يمتد طبيعيًا إلى الدعامات.

في مثل هذه الحالات ، يتم تحديد سماكة البلاطة بأقصر مسافة ، ولكن يتم تطبيق عملية التعزيز على أساس أقصر مدة في ثانية. 2 θ (θ كونها زاوية الانحراف) وتوضع موازية للطريق كما هو موضح في الشكل 9.2 أ ، يتم وضع أشرطة التوزيع موازية للدعامات كالمعتاد.

ومن الممارسات الشائعة أيضًا وضع التعزيز العمودي على الدعم عندما تكون زاوية الانحراف بين 20 درجة إلى 50 درجة.

يتم تحديد السماكة والتعزيز مع امتداد طبيعي للدعم ولكن منذ وضع التعزيز عموديًا على الدعامات ، فإن تعزيز الزاوية داخل المنطقة ABF أو CDE (الشكل 9.1) لا تحصل على أي دعم على جانب واحد لتستقر عليه ، يجب تزويد البلاطة أسفل الممر (للجسر مع ممر المشاة) أو تحت حاجز الطريق (للجسر بدون ممر) بتعزيز إضافي للعمل كحزمة مخفية.

بدلا من ذلك ، قد يتم توفير عوارض البارابيت كما هو موضح في الشكل 9.2b و 9.2 c على طول حافة اللوح. تصنع هذه العوارض المتعرجة مع قاع اللوح وتمتد فوق البلاطة إلى الارتفاع المطلوب لتشكيل الحاجز الصلب. هذا النوع من سطح السفينة يتطلب كمية أقل من الفولاذ في الألواح ولكن عوارض الحاجز تحتاج إلى تكلفة إضافية.

أما بالنسبة لزوايا انحراف الجسور بأكثر من 50 درجة ، فيجب استخدام العوارض على الرغم من أن الفواصل أقل نسبيا. عندما لا يكون عرض الجسر كبيراً ، يمكن وضع العوارض الموازية للطريق وسمك البلاطة ، وقد يتم تصميم التعزيز مع تباعد العوارض كامتداد.

يتم وضع التعزيز الطبيعي للعوارض (الشكل 9.3 أ). على أي حال ، في المعابر الأوسع ذات المسارات المتعددة ذات الزوايا الكبيرة المنحرفة ، يفضل استخدام العوارض بزاوية قائمة إلى الدعامات. في مثل هذه الحالات مرة أخرى ، تحتاج الأجزاء المثلثية إلى عوارض رأسيّة لدعم أحد طرفي العوارض. يتم استخدام التعزيز بشكل طبيعي إلى العوارض كما هو موضح في الشكل 9.3 ب.

رد الفعل على الدعم:

وقد لوحظ أنه نتيجة لتأثير الانحراف ، فإن التفاعلات في الدعامات ليست متساوية ، ولكن نفس الشيء أكثر عند زوايا زاوية منفرجة وأقل عند زوايا زاوية حادة تبعاً لزاوية الانحراف.

وبالنسبة للفتحات التي تصل إلى 20 درجة ، فإن الزيادة في التفاعل على زوايا زاوية منفرجة هي صفر إلى 50 في المائة ، وبالنسبة إلى التشتت من 20 درجة إلى 50 درجة ، فإن الزيادة تتراوح من 50 في المائة إلى 90 في المائة من متوسط ​​التفاعل . يصبح التفاعل على زاوية زاوية منفرجة ضعف التفاعل المتوسط ​​، مما يجعل زاوية الزاوية الحادة نقطة ضغط صفر عندما تصل زاوية الانحراف إلى حوالي 60 درجة.

تأثير الزحف:

تكشف عمليات الرصد أن وجود قطري أطول من سطح السفينة المنحرفة الذي يربط بين زوايا الزاوية الحادة لديه ميل للاستطالة بسبب طبيعة انتقال الحمل على الدعامات مما يؤدي إلى حركة أو زحف الزوايا الحادة كما هو موضح في الشكل 9-5 (أ) .

إن هذا التأثير الزاحف لبلاطة السطح يسبب التوتر على طول الشقوق الطويلة المائلة والتي قد تظهر إذا لم يتم توفير الفولاذ الكافي لتلبية هذا الجهد الشد (الشكل 9.5 ب). أيضا على حساب الزحف ، يحدث الشقوق والرفع الناتجة عن ذلك عند زوايا الزاوية الحادة ويتطلب الحصول على فولاذ إضافي في الأعلى في كلا الاتجاهين لمنع الكراك بسبب رفع الزوايا.

ويمكن ملاحظة ذلك في الشكل 9.5 أ ، أنه نتيجة لتسلق لوح السطح ، يتم إحداث قوة دفع كبيرة على جدران الجناح عند X و Y أي عند تقاطع الدعامة وجدار الجناح مما يؤدي إلى تطوير الشقوق في جدران الجناح أو ضرر شديد.

من أجل تجنب الأضرار التي لحقت الجدران الجناح بسبب تأثير الزحف ، فقد اقترحت من قبل بعض السلطات لتوفير محامل ثابتة على الدعامات بدلا من المحامل الحرة بحيث يتم منع حركة سطح السفينة بسبب تأثير الزحف على الدعامات.

في بعض الأحيان يتم تثبيت لوح السطح على الغطاء المدبب بقضبان دائرية يبدو أنها الوسيلة الأكثر فاعلية للحماية من تأثير الزحف يمكن إيقاف الزحف على الأرصفة عن طريق توفير بعض الكتل أو المخازن المؤقتة على أرصفة.

يظهر هذا الترتيب في الشكل 9.6:

تخطيط المحامل:

ينبغي اتخاذ تدابير وقائية للحماية من حركة سطح السفينة بسبب الزحف. يقترح أن الخطوات التالية ، إذا ما اتخذت ، قد تؤدي إلى النتيجة المرجوة.

(ط) يمكن استعمال ما يصل إلى 15،0 م من أجل المحامل الثابتة ذات الجسر الواحد على كلا الدعامتين. تم استخدام بناء جسور خرسانية مفردة مع محملتين ثابتتين لسنوات من قبل لجنة ولاية ويسكونسن للطريق السريع تمتد حتى 45 قدم (13.72 م). أي من هذه الجسور أظهر علامات على التسلق.

'2' بالنسبة للجسور المتعددة المدعومة ببساطة ، المحامل الثابتة فوق الدعامات والمحامل الحرة أو الثابتة فوق الأرصفة. مع هذا الترتيب ، قد يكون من الضروري استخدام محملتين حرتين على رصيف واحد.

يجب أن يكون تخطيط المحامل بحيث لا يتم إنشاء أي عائق ضد الحركة الحرة لمحامل التمدد. يتطلب ذلك توجيه المحامل بزاوية قائمة إلى العوارض بدلاً من موازاة الأرصفة أو الدعامات (على غرار المعابر العادية). يتم توضيح التخطيطات النموذجية للمحامل في الجسور المنحرفة في الشكل 9.7.

تخطيط فواصل التمدد S:

يتمثل الاختلاف الرئيسي في أنواع التخطيط المختلفة الموضحة في الشكل 9.7 في طريقة توفير وصلة التمدد بين الطوابق المجاورة. للحصول على وصلة التمدد المستقيمة ، يتم استخدام النوع المبين في الشكل 9. 7 أ ، لكنه يتطلب عرضا أكبر للرصيف ، حيث تبقى بعض المسافة بين محامل الامتدادات المجاورة غير مستخدمة.

كما يعطي نوع الشكل 7 ب ب مفصلًا مستقيمًا ولكن من أجل تقليل عرض الرصيف ، يتم تقريب المحامل.

هذا يستلزم تعدي سطح السفينة على عوارض الامتدادات المجاورة التي يتم تحقيقها عن طريق جعل الشق على الأجزاء المتضررة من العوارض وطبقة سطح السفينة تقع على هذه الشقوق. يمكن إدخال حشو المفصل المناسب مثل ورقة الرصاص أو الورق الملون بين العوارض وبلاطة السطح لتحريك حركة التمدد بحرية.

إن عرض الرصيف وكذلك موقع المحامل من أجل النوع المبين في الشكل 9.7 c هما متماثلان كما هو موضح في الشكل .7 ب ، ولكن يتم اعتماد نوع من وصلات التمدد ذو أسنان المنشور هنا بهدف تجنب هذا النوع من الترتيبات اللازمة للثاني.

يحتوي كل نوع من الأنواع الموصوفة هنا على مزايا وعيوب معينة ويمكن استخدام النوع الأكثر ملاءمة للجسر قيد النظر. النقاط الرئيسية التي يجب على المصمم النظر فيها بعناية في تصميم الجسور المنحرفة تم وصفها هنا باختصار شديد.

الآن لتوضيح مبادئ التصميم ، تم تقديم مثال واحد أدناه:

مثال:

صمم جسر خلخابي ذي لوح صلبة بامتداد واضح لمسافة 7.5 م على طول الطريق بدون أي ممر ، وزاوية انحراف تبلغ 25 درجة مع تحميل IRC لـ NH Standard. سيتم استخدام خرسانة درجة M20 والصلب S415:

حل:

نظرًا لأن زاوية الانحراف تتجاوز 20 درجة ، يمكن تصميم سماكة البلاطة مع امتداد عادي للدعم ويمكن مضاعفة التسليح باستخدام هذا الامتداد بالثانية. 2 θ ونفس الشيء قد يكون موازيا للطريق.

واضح المدى العادي للدعامات = 7.5 كوس 25 ′ = 7.5 × 0.9063 = 6.80 م

مدى الفعالية = مدى واضح + عمق فعال

إذا افترضنا أن سماكة البلاطة الكلية 600 مم ، فإن العمق الفعلي هو 600 - 40 = 560 مم. = 0.56 م

. . . المدى الفعال = 6.80 + 0.56 = 7.36 م.

لحظة تحميل ميتة:

. . .تحميل لحظة التحميل لكل متر عرض = 1800 × (7.36) 2 = 12،190 كجم.

لحظة تحميل حية:

الممر الوحيد للمركبة المجنزرة من الفئة 70-R عند وضعها مركزيًا سيؤدي إلى أقصى لحظة.

توزيع الصلب:

يمكن حساب فولاذ التوزيع على نفس المبدأ كما في حالة تصميم جسر بلاطة مربع عابر مربع.

لحظة في الاتجاه العرضي = 0.3 LLM + 0.2 لحظات أخرى = 0.3 × 13،520 + 0.2 × 12،190 = 6494 كغم. = 63،600 نيوتن متر.

. . . مثل = 63،600 × 10 3/200 × 543 × 0،904 = 648 ملم 2

اعتماد 12 bars HYSD القضبان @ 150 (كما = 753 ملم 2 )

الإجهاد القص و بوند:

يجب النظر في زيادة رد فعل الدعم قرب زاوية زاوية منفرجة على النحو الواجب في العمل خارج ضغوط القص والسندات.

نظرًا لأن زاوية الانحراف هي 25 درجة ، فإن أقصى تفاعل عند زاوية زاوية منفرجة يمكن أن يؤخذ 1.55 مرة من التفاعل الطبيعي (الشكل 9.4). متوسط ​​القيمة الزائدة لنصف عرض السطح يمكن أن يؤخذ 1.30 مرة من التفاعل الطبيعي.

. . . الحد الأقصى لعرض DL Shear لكل متر = 1800 × 7.36 / 2 × 1.30 = 8610 كجم.

حي تحميل القص:

ترتيب التعزيز:

يظهر نوعان من ترتيبات التعزيز في الخط في الشكل 9.10 و 9.11 على التوالي. يتم توفير التعزيز في أعلى زوايا الزاوية الحادة لمنع الشقوق بسبب رفع زوايا الزاوية الحادة.

تبلغ مساحة التعزيز الرئيسي ، إذا وضعت عموديًا على الدعم ، 2490 ملم 2 ، وفي هذه الحالة تعطي 22 θ @ 150 مم As = 2535 mm 2 . ومع ذلك ، إذا تم وضع التعزيز بالتوازي مع الطريق ، فإن مساحة الصلب المطلوبة = 3038 ملم 2 والتي يجب توفير 22 Φ @ 125 ملم منها (As = 3040 mm 2 ).

تفاصيل Few Skew Slab Bridges:

الامتدادات (الامتداد الفعال الفعلي عند الزوايا اليمنى للدعامات) التي تتوفر التفاصيل لها هي 4.37 م و 5.37 م و 6.37 م و 8.37 م مع زوايا انحراف من 15 ′ و 30 ′ و 45 ′ و 60 لكل فترة.

يعتمد التصميم على الخرسانة ذات الدرجة M20 والصلب S415. وترد الخصائص البارزة لهذه الجسور المنحرفة في الجدول 9.1 و 9.2. لمزيد من التفاصيل ، يمكن الإشارة إلى الخطط القياسية تحت المرجع.