Design av krökta broar (med diagram)
Efter att ha läst den här artikeln kommer du att lära dig om utformningen av krökta broar.
Böjda broar tillhandahålls normalt för viadukter och växlingar där divergerande trafikleder omvandlas till en multilanbro eller överbrygga och vice versa. Ett sådant exempel är Second Highhly Bridge i Calcutta med körfält delad körväg på huvudbroen över floden och på viadukterna vid både Calcutta och Howrah.
Utbytena på både Calcutta och Howrah-sidan består av ett antal singel- eller dubbelbanans armar. En del av Calcutta-ändviadukten och några av armarna i Calcutta och Howrahs sidbyte ligger på kurvor som visas i figur 9.12.
Kruma broar över kanaler krävs ibland att byggas vid begränsning av mark i en stad eller en stad, så att byggandet av en sådan bro är den enda möjligheten.
Typ av bryggor:
Val av typ av bryggor för viadukt och utbyte krökta broar är inte ett problem utom i de fall där trafikleder ligger nedanför. När trafiklederna ligger under viadukten eller utbytesstrukturerna eller där bron är konstruerad över en kanal, påverkar den normala rektangulära piren flödet av trafik i händelse av det tidigare och flödet av vatten vid senare tidpunkt (fig 9.13a) .
Därför är den runda lösningen (fig 9.13b) under sådana omständigheter cirkulär pärla, antingen solid eller ihålig, med hållock över vinkel mot broens axel, den rätta lösningen (i fig. 9.13b) i vilket fall flödet blir jämn.
Layout av lager:
En brodäcks axel för en krökt bro är inte en rak linje och ändrar riktningen vid varje punkt och därför är bryggan eller stödkapslarna som stöder däcket genom lagren inte parallella med varandra, även om dessa ligger i rätt vinkel mot broens axel vid dessa platser.
Men eftersom bryggans axel ändrar riktningen från en bryggkåpa till den andra, krävs det noggrann övervägning vad gäller fastsättning av metallkullarnas axel, oavsett vals, vagga, gångjärn eller glidning, även om inget sådant problem normalt skulle uppstå i respekt av elastomerskikt eller gummipottlager som är fria att röra sig i vilken riktning som helst och tillåta fri horisontell rörelse och rotation av överbyggnaden.
Orienteringen av de fria metalllagren bör vara sådan att lägesriktningens riktning ska sammanfalla med bryggdäckets rörelseriktning. En krökt bros axel ändrar riktningen vid varje punkt och därmed bryggans axel vid två intilliggande bryggor är inte densamma.
Därför ska det bestämmas på vilket sätt lagerets axel ska placeras, oavsett vinkel mot broaxeln vid en sådan plats eller om den är parallell med brygganaxeln eller i någon annan riktning så att fri rörlighet för Däck på grund av temperaturvariation är tillåtet utan hinder. Rörelsesriktningen för ett krökt brodäck vid de fria lagren kan hittas teoretiskt sett från figur 9.14.
Det krökta brodäcket AG är uppdelat i sex lika segment, AB, BC, CD etc. och dessa längder kan anses lika med ackordlängderna AB, BC, CD etc. speciellt när antalet divisioner är stora. Låt längden på dessa ackord vara lika med "1" och längdändringen på grund av temperaturhöjningen är "δ1". Därför ökar alla ackorderna AB, BC, CD etc. med 81 tangentiellt.
Dessa ökade längder kan lösas i två vinkelräta riktningar, viz. längs AG och vinkelrätt mot AG. Ökningen i längden av AB, BC, CD längs AG-riktningen är δ1cosθ A, δ1cosθ B, δ1cosθ c respektive ökning av AB, BC, CD längs vinkelrätt riktning (utåt) är δ1sinθ A, δ1sinθB, δ1sinθc respektive.
På liknande sätt är ökning i längd av DE, EF, FG tillsammans med AG 5δcosos E, δ1cosθ F, δ1cosθ G och längs vinkelrätt riktning (inåt) är δ1sinθ E, δ1sinθF, δ1sinθ G. Men eftersom θ A = θ G, θ B = θ F och θc = θ E och summation av 8 δ1sinθ i den vänstra halvan är utåt och summation av δ1sinθ i höger halv är inåt, dessa utåt och inåtgående rörelser balans och Nettrörelsen i vinkelrätt riktning är noll. .
Därför kommer rörelsen hos det krökta bryggdäcket AG på grund av temperaturvariationen att ligga längs AG, dvs ackordlinjen förenar broens axel från en brygga till den andra och nätrörelsen blir Σδ1cosθ.
Därför ska lageraxeln vara i rät vinkel mot ackordlinjen AG som visas i fig 9.14d. När elastomera lager används, behöver dock ingen sådan övervägning göras eftersom dessa lager är fria att röra sig i vilken riktning som helst.
Reaktioner vid bryggor:
Fig. 9.15 visar planen för ett krökt brodäck. Både dödbelastningen av däcken och levnadsbelastningen (speciellt när den är excentrisk utåt) ger vridning i däcket och medför därigenom ytterligare reaktion över den normala reaktionen vid ytterkant eller yttre lager vid B och D men lättnad av viss reaktion vid A och C. Dessa aspekter bör vederbörligen beaktas vid konstruktion av lager, understruktur och stiftelser.
En annan faktor som inducerar ytterligare reaktion vid B och D är centrifugalkraften hos de rörliga fordonen. Den centrifugalkraft som verkar i en höjd av 1, 2 m över bryggdäcket kommer att orsaka moment som är lika med centrifugalkraften multiplicerad med djupet på däck eller girder plus 1, 2 m och detta kommer att inducera ytterligare reaktion vid B och D.
Konstruktion av överbyggnad:
Både dödbelastningen och levnadsbelastningen kommer att inducera vridning i däcken. Denna A-sjuk påverkar inte designen av fast plåtdäck eftersom spänningen är mindre och sålunda är vridmomentet mindre. Torsionsspänningen kan dock kontrolleras och ytterligare stål tillhandahållas om spänningen överskrider det tillåtna värdet.
Dessutom ska de inre hörnen A och C (där vridning kan ske på grund av däckets avböjning) vara försedd med viss övre förstärkning som i vinkelförråden hos en skevbro. I bågbroar kommer torsionen på grund av död och levande belastning att trycka mer last på ytterbalkan och ge befrielse till inre bälg förutom den normala fördelningen av lasten.
Böjningen av bryggdäcken i plan på grund av lateral centrifugalkraft måste också vederbörligen beaktas,
Centrifugalkraften kommer också att orsaka vridning av däck som kan tas lika med centrifugalkraften multiplicerad med avståndet från cg. av däcken till 1, 2 m över däcken. Detta vridmoment kommer igen att trycka mer belastning på ytterbalkan och ge lättnad till innerbalkan. Därför måste ytterbalkan för en krökt bro bära mer last än ytterbalkan för en normal rak bro.
För att förhindra vridning av de rörliga fordonen på grund av centrifugalkraft, skall superhöjning i bryggdäcken som ges av följande ekvation tillhandahållas.
Superelevation, e = V2 / 225R (9.1)
Var, e = Superhöjd i meter per meter
V = Hastighet i Km. per timme
R = Radius i meter.
Superhöjd erhållen från ekvation 9.1 ska begränsas till 7 procent. På stadsdelar med frekventa korsningar är det dock önskvärt att begränsa superhöjden till 4 procent. Superhöjden kan tillhandahållas i däckplattan genom att höja däckplattan mot ytterkurvan såsom visas i fig 9.16.
Den erforderliga superhöjden kan uppnås genom att höjden på piedestalerna ökar mot ytterkurvan (håller djupet på balken samma för alla) som visas i figur 9.16a eller genom att öka bältesdjupet mot ytterkurvan (håller piedestalets höjd samma för alla) som i figur 9.16b men den förra föredrages för den senare av ekonomisk och konstruktionssynpunkt.
Design av lager:
Utöver de vanliga övervägandena för lagringarnas konstruktion ska effekten av centrifugalkraften och vridmomentet beaktas vederbörligen och lagrets utformning ska göras i enlighet med detta.
Detaljerna för lagren ska vara sådana att däcket som stöds på lagren hålls fast från horisontell rörelse i tvärriktningen på grund av effekten av centrifugalkraft utöver den seismiska kraften på grund av död och levande belastningar.
Design av underbyggnad och stiftelser:
Under beredningen av konstruktionen av understrukturen liksom grunden måste ytterligare reaktion på ena sidan av piren på grund av vridning och ytterligare horisontell kraft vid toppen av piren på grund av centrifugalkraften ges med vederbörlig hänsyn.
