Abutments in Bridges: Typer och design överväganden

Efter att ha läst den här artikeln kommer du att lära dig om typer och design överväganden av abutments i broar.

Typer av ansträngningar för broar:

Mursten eller sten murverk, massbetong eller armerad betong kan användas vid konstruktion av abutments. De typer av anliggningar som vanligtvis antas i motorvägarna är visade i figur 19.2. I öppna flottfundament används murverk eller massbetongabborrningar vanligtvis ds de ger den döda vikten för stabiliteten hos en sådan struktur.

Stapelbockar är öppna typer av abutment där bakfyllningen inte kvarhålls av abutmenten men får spolas genom bommens utrymmen och den lutande vallen framför abutmentet bildas.

Den sluttande vallen är skyddad av tegelsten eller stenböjning från skador på grund av vattenströmmar. Denna typ av anliggningar har fördelen att ingen speciell konstruktion krävs för att vara tillverkad med undantag för höjning av pålarna och uppvisande en stapelhatt på toppen för att stödja överbyggnaden. En smutsvägg krävs för att förhindra att smutsen eller jorden från tillvägagångssätten slår på lagren.

Modeller av motortyp är stängda typer av abutments med några kolumner eller motkontakter anslutna av en ansiktsplatta framför. Kontorernas avstånd är i allmänhet 2, 5 till 3 meter.

Stabiliteten hos abutmenten upprätthålls av självvikten och vikten av bakfyllningsmaterialen mellan skenorna och ovanför grundflottan. Öppna flottor eller stapel eller brunnsunderlag är lämplig för denna typ av abutments.

Öppna typabjekt med RC-kolumner (Fig 19.2d) föredras där bildningshöjden är mycket hög. För att lätta på abutmenten från alltför stort jordtryck får jorden leka fram som i högenbocken.

Kolonnens avstånd är också ungefär lika med kontrastavståndet dvs 2, 5 till 3, 0 meter. En skärmvägg ca 1, 5 till 2, 5 meter djup krävs för att ansluta kolumnerna och hänga från takstrålen.

Funktionen hos denna skärmvägg är att förhindra att jorden flyttas från det övre området strax bakom anslaget beroende på tillägg, vibration etc. Stiftelser som krävs för sådan typ av anliggningar är antingen stapel eller välgrundade fundament. Raft foundation kan vara möjligt om den vilar på rock.

Fördelen med öppen typ av anliggning är att inga vinge- eller returväggar är nödvändiga men nackdelen är att vissa vattenvägar är begränsade av den sluttande vallen framför abutmenten. Å andra sidan kräver stängda typer av anliggningar vingväggar eller returväggar för att skydda jorden, men dessa anliggningar säkerställer mer vattenvägar än de öppna typerna anligger.

Design Överväganden av Abutments for Bridges:

Abutmenten utsätts för följande belastningar och krafter:

i) Självvikt av abutments inklusive vikten av bakfyllningsmaterial över abutmenten.

ii) Död och levnadsbelastning från överbyggnad - Minimal levnadsbelastning för kontroll av spänning och maximal levastryck för kontroll av maximal kompression.

iii) Temperatur- och drag- eller bromsverkan.

iv) Horisontell kraft på grund av vind på överbyggnad.

v) Centrifugalkraft om bron ligger på en kurva.

vi) Aktivt jordtryck på baksidan, inklusive levnadsbelastningsavgiftseffekt. Alla abutments ska utformas för en levnadsavgift som motsvarar 1, 2 meter höjd av jordfylld.

vii) Seismisk kraft.

Kappskivan för öppning eller motortyp ska utformas för både vertikal och horisontell belastning. Vanligen är anliggningslocken utsatta för torsionsspänningar och tillräcklig torsionsförstärkning krävs för att tillhandahållas.

Jordtrycket på kolumnerna för öppna typer av anliggningar bör ta hänsyn till jordmassens övverkan som utövar tryck. För att äter för denna effekt antas normalt en ökning av jordtrycket i en utsträckning av 100 procent på sådana ansträngningskolonner.

Det är mycket viktigt att kontrollera stabiliteten hos abutmenten som helhet med avseende på glidning och vridning när dessa anlagor är grundade på öppna flottar. Abutternas tendens att glida på grund av den horisontella kraften motstår med μV, där p. är friktionskoefficienten mellan jorden och basen av fundamentet och V är den totala vertikala belastningen på fundamentet.

Tillräcklig säkerhetsfaktor mot misslyckande bör tillåtas. Låt H vara den totala horisontella glidkraften och V vara den totala vertikala belastningen. För stabilitet,

Värdet på μ är lika med tan θ = tan. 20 °. På samma sätt måste det finnas en tillräcklig säkerhetsmarginal mot överföring av abutmenten som helhet om tånen. Detta kan ges av,

Vid höga abutment av sluten typ är det totala jordtrycket på väggarna relativt högt och därför kan endast basfriktionen μV inte vara kapabel att motstå glidning av abutmenten. I sådana fall används skjuvnyckeln som visas i figur 19.3 för att öka motståndet mot glidning. Det passiva jordtrycket framför skjuvnyckeln utnyttjas för ändamålet.

En del myndighet rekommenderar att passivt motstånd kan beräknas med modulen för horisontell subgrade-reaktion som 0, 7 gånger den vertikala. Det passiva motståndet som jorden erbjuder framför väggarna kan också utnyttjas om det är väl komprimerat jungfru och det inte finns möjlighet att skura bort jorden på framsidan.

Teorin om jordtryck och konstruktionen av tyngdkrafts- eller kontrasttypsväggarna finns i en bok om struktur av teorier och diskuteras därför inte här. De öppna typerna kan vara utformade på det sätt som anges nedan.

Skärmväggarna är kontinuerliga över kolonnerna och fixerade på toppen med locket. Om slips finns på botten, kan väggen antas som stöds, men ibland hålls botten fri utan något stöd alls. I så fall antas botten som fri cantilever.

Jordtrycket på skärmväggen fördelas över det i båda riktningarna med hänsyn till stödvillkoren. Kolonnerna är konstruerade med vertikala belastningar och moment som orsakas av jordtryck och andra krafter som liknar medlemmar utsatta för direkt tryck och böjning. Grundflottan är en kontinuerlig plåt över kolonnstöden med marktryck nedan och kan utformas som sådan.

Seismisk effekt av bakfyllningen på abutmenten:

Under seismiska störningar vibrerar bakfyllningsmaterialet bakom anslagen också och utövar därför ökat jordtryck som kan beräknas såsom detaljerat nedan. På grund av jordbävningsverkan med seismisk koefficient antas både anliggningsväggen och bakfyllningen en imaginär förskjutning av tan ^-1 _ng (se fig 19.4) och enhetens vikt på bakfyllningen ökas genom att multiplicera det med en faktor av

Jordtrycket, som beräknas med den vanliga teorin med ovanstående modifikationer, ger den ökade effekten på grund av seismisk störning i fyllnadsmaterialen. Förutom det ökade jordtrycket bör den seismiska effekten på anliggen själv betraktas på normalt sätt.

Illustrativt exempel 1:

Beräkna av Coulombs teori den horisontella komponenten av normalt jordtryck och det med jordbävningseffekt på bakfyllningen. Hitta den procentuella ökningen av det normala jordtrycket när seismisk effekt på bakfyllningen beaktas:

Därför noteras att det horisontella jordtrycket på grund av seismisk effekt ökar med nästan 10 procent och 20 procent när de seismiska koefficienterna är 0, 05 respektive 0, 10.

Live Load Tillägg:

Anläggningarna ska vara konstruerade för en levnadsavgift som motsvarar 1, 2 meter höjd av jordfyllningen.

Gråta hål:

Vid slutna typ av anliggningar ska ett tillräckligt antal gråthål (fig 19.2) tillhandahållas för att dränera ut det ackumulerade vattnet på baksidan av anslagen annars kommer det extra ackumulerade vattnet på ankarna att utövas ytterligare horisontellt tryck. Hålhålen ska göras på ett dopp på utsidan för att det ska vara lätt att dränera.

Baksidan av gråthålen ska vara ordentligt förpackad och skyddad med filtermaterial av varierande storlek, varvid den större storleken är i kontakt med väggen, så att varken de bakre fyllningsmaterialen eller filtermaterialen kan komma ut genom gråthålen. Storleken på gråthålen kan vara 150 mm djup och 75 mm bred och avståndet får inte överstiga en meter i både horisontella och vertikala riktningar.

Backfyllnadsmaterial:

Bakfyllningen ska vara så mycket som möjligt av granulära material. Sandiga markar eller sandiga silter kan också användas om granulära material inte är tillgängliga. Den optimala fukthalten i sådana granulära material ska vara mellan 7 och 10. Filtermaterialet bakom gråthålen.

om det används vid hela bakre delen av abutmenten, kommer det att hjälpa till med snabbare dränering av det ackumulerade vattnet och som sådan är den senare bestämmelsen bättre än den tidigare. Användning av lokaliserade filtermaterial strax bakom gråthålen.