Мост с жесткой рамой

Мост с жесткой рамой — это мост , в котором надстройка и основание жестко соединены и действуют как единое целое. Обычно конструкция отливается монолитно , что делает конструкцию непрерывной от палубы до фундамента . Соединения между элементами представляют собой жесткие соединения, которые передают изгибающий момент , осевые силы и силы сдвига . Конструкция моста, состоящая из жесткой рамы, может обеспечить значительные структурные преимущества, но ее также может быть сложно спроектировать и/или построить.

История

Использование мостов с жесткой рамой началось в Германии в начале двадцатого века и быстро распространилось на Америку. Эмилио Энрике Баумгарт и Артур Г. Хайден , в частности, получили известность благодаря использованию жестких бетонных каркасов в начале 1920-х годов. ^[1]^: 149 В то время железобетон. при проектировании мостов широко использовался ^[2] но надстройка была спроектирована с опорой на основание. ^[1]^: 149 В бетонной жесткорамной конструкции подшипники отсутствуют. Вместо этого надстройка отлита монолитно с основанием, и весь мост от палубы до основания является непрерывным.

Инженеры сочли этот тип конструкции выгодным по многим причинам. Моменты в центре пролета моста с жесткой рамой меньше, чем соответствующие моменты в свободно опирающемся пролете. ^[3] гораздо меньшее поперечное сечение в середине пролета . Поэтому можно использовать ^[3] Дополнительные преимущества заключаются в том, что для подходов требуется меньше места, а детали конструкции там, где настил опирается на опоры, не нужны. ^[3] Инженеры также отметили некоторые недостатки мостов с жесткой рамой. Размещение стальных арматурных стержней (арматуры) может быть очень трудным, а формование/укладка бетона затруднено. ^[1]^: 153 Кроме того, жесткие каркасы статически неопределимы , и их анализ более сложен, чем анализ просто опирающихся конструкций.

Виды жесткокаркасного моста

Одиночный пролет

Однопролетный над рекой, США
Однопролетный над проезжей частью, Германия
Однопролетный в форме арки, Финляндия

Однопролетные мосты с жесткой рамой обычно изготавливаются из железобетона и обычно используются на бульварах и других дорогах. ^[4] Эта конструкция представляет собой эффективное использование материала, поскольку поперечное сечение в середине пролета относительно узкое, а количество бетона, необходимое для опор, уменьшено. ^[4] Узкая секция в середине пролета придает профилю моста легкую арочную форму, что делает эту конструкцию особенно полезной, когда требуется большая высота перемычки. Профиль также делает мост более привлекательным с архитектурной точки зрения, чем балочный мост . Конструкция с жесткой рамой может быть наиболее эффективным типом моста для пролетов от 35 до 80 футов (от 11 до 24 м). ^[5] Если используется сталь, экономическое преимущество распространяется на пролеты длиной 120 футов (37 м). ^[5]

V-образный

Пон-дю-Лангедок, Франция, высота
Пон-дю-Лангедок, Франция, внизу

Жесткая рама V-образной формы — эффективный способ поддержать более длинный мост, где невозможно использовать только один пролет. Каждый v-образный пирс поддерживает настил в двух местах, требуя только одного фундамента. Изгибающие моменты, возникающие в опорах, минимальны, что позволяет значительно уменьшить размеры фундамента. ^[6] Кроме того, эффективная длина каждого пролета сокращается по сравнению с пролетами моста с вертикальными опорами. ^[7] Однако эта система реже используется в мостах с жесткой рамой, поскольку опоры необходимо располагать примерно по центру под мостом. Часто мосты пересекают дороги или водные пути, и строительство опор в таких случаях может быть дорогостоящим и сложным. ^{[ нужна ссылка ]}

Баттер-пост

Бетонный мост, Финляндия
Стальной мост из баттер-постов, Япония или Тайвань.
Мост Баттер-Пост, Япония

Мосты с жесткой рамой на стойках характеризуются опорами, которые проходят от настила к опорам под углом. Эта конструкция поддерживает настил аналогично V-образным опорам, но отличается тем, как должен быть построен фундамент. Опоры опираются на опоры или рядом с ними, что устраняет необходимость в фундаменте непосредственно под мостом. Это особенно выгодно, когда мост пересекает реку и строительство фундамента на воде затруднено. ^[8] В результате приходится либо увеличивать абатменты, либо ставить рядом с абатментами дополнительные фундаменты.

Последние достижения

В последние несколько лет большая часть исследований мостов с жестким каркасом связана с модернизацией существующих конструкций для соответствия новым сейсмическим требованиям . ^[9] Это исследование часто показывает, что в бетонных конструкциях необходимо увеличить количество армирования, необходимого в местах соединения балок с колоннами. Во многих мостах количество стали, требуемое сейсмическими нормами, вызывает заторы в стыках. ^[9] Чтобы облегчить эту проблему, в качестве армирования можно использовать стальную фибру для улучшения связи между арматурой и окружающим бетоном. ^[9] Испытания показали, что при использовании сталефибробетона можно уменьшить длину крепления арматуры, одновременно улучшив устойчивость к сдвигу и изгибу. ^[9] Уменьшенная длина анкерного крепления уменьшает заторы в местах соединения балок с колоннами.

Еще одним достижением является использование предварительно напряженного бетона . Предварительно напряженный бетон является крупным достижением в области бетоностроения и эффективно используется в строительстве мостов с жестким каркасом. ^[10] Это примечательно тем, что уже было сложно разместить стандартную арматуру в бетонном мосту с жесткой рамой. Предварительное напряжение арматуры сложнее, но оказалось, что оно все же осуществимо. ^[10] Предварительно напряженный бетон полезен при строительстве мостов, поскольку он имеет более высокую прочность на разрыв, чем традиционный железобетон, что позволяет увеличить пролеты мостов.

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б ^с «Мосты с жестким каркасом» (PDF) . www.marylandroads.com . Архивировано из оригинала (PDF) 3 августа 2017 г. Проверено 6 февраля 2024 г.
↑ Британская энциклопедия, «Железобетон» , ноябрь 2014 г.
^ Jump up to: ^а ^б ^с Ассоциация портландцемента, «Анализ бетонных мостов с жестким каркасом» , Чикаго, 1936 г.
^ Jump up to: ^а ^б «Железобетонные мосты с жестким каркасом» . www.ncdot.gov . Департамент транспорта Северной Каролины . Июнь 2013 г. Архивировано из оригинала 25 июня 2018 г. Проверено 6 февраля 2024 г.
^ Jump up to: ^а ^б Министерство внутренних дел США, «Продолжение Национального реестра исторических мест», стр. 11
^ «Инжиниринговая группа ФИНЛИ: Финли: - Проекты» . Архивировано из оригинала 25 июня 2011 г. Проверено 5 ноября 2014 г.
^ Антония Киралифёльд, Пал Габор «БЕТОННЫЕ КОНСТРУКЦИИ РАМА МОСТЫ НА V-ОБРАЗНЫХ ОПОРАХ» , Fib.bme.hu, 2012. ^{[ мертвая ссылка ]}
^ Ближневосточный экономический инженерный форум, «Мост с жесткой рамой» , ноябрь 2014 г.
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д Кабит, Шакья и др. Применение стальной фибры в соединениях балок и колонн жёстких каркасных железнодорожных мостов для уменьшения продольной и поперечной арматуры // Строительные и строительные материалы. 27, выпуск 1, стр. 482–489, февраль 2012 г.
^ Jump up to: ^а ^б Шун Бо Чжао, Ши Мин Лю, Сяо Кэ Ли, «Проектирование моста с непрерывной жесткой рамой из предварительно напряженного железобетона с V-образными опорами» , «Прикладная механика и материалы», том 201-202, октябрь 2012 г.

[maryland-1] Jump up to: ^а ^б ^с «Мосты с жестким каркасом» (PDF) . www.marylandroads.com . Архивировано из оригинала (PDF) 3 августа 2017 г. Проверено 6 февраля 2024 г.

[2] Британская энциклопедия, «Железобетон» , ноябрь 2014 г.

[pca-3] Jump up to: ^а ^б ^с Ассоциация портландцемента, «Анализ бетонных мостов с жестким каркасом» , Чикаго, 1936 г.

[ncdot-4] Jump up to: ^а ^б «Железобетонные мосты с жестким каркасом» . www.ncdot.gov . Департамент транспорта Северной Каролины . Июнь 2013 г. Архивировано из оригинала 25 июня 2018 г. Проверено 6 февраля 2024 г.

[mindot-5] Jump up to: ^а ^б Министерство внутренних дел США, «Продолжение Национального реестра исторических мест», стр. 11

[finley-6] «Инжиниринговая группа ФИНЛИ: Финли: - Проекты» . Архивировано из оригинала 25 июня 2011 г. Проверено 5 ноября 2014 г.

[hungary-7] Антония Киралифёльд, Пал Габор «БЕТОННЫЕ КОНСТРУКЦИИ РАМА МОСТЫ НА V-ОБРАЗНЫХ ОПОРАХ» , Fib.bme.hu, 2012. ^{[ мертвая ссылка ]}

[eng-8] Ближневосточный экономический инженерный форум, «Мост с жесткой рамой» , ноябрь 2014 г.

[steel_fibers-9] Jump up to: ^а ^б ^с ^д Кабит, Шакья и др. Применение стальной фибры в соединениях балок и колонн жёстких каркасных железнодорожных мостов для уменьшения продольной и поперечной арматуры // Строительные и строительные материалы. 27, выпуск 1, стр. 482–489, февраль 2012 г.

[china1-10] Jump up to: ^а ^б Шун Бо Чжао, Ши Мин Лю, Сяо Кэ Ли, «Проектирование моста с непрерывной жесткой рамой из предварительно напряженного железобетона с V-образными опорами» , «Прикладная механика и материалы», том 201-202, октябрь 2012 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]