Kavisli Köprülerin Tasarımı (Diyagramlı)

Bu makaleyi okuduktan sonra kavisli köprülerin tasarımını öğreneceksiniz.

Kavisli köprüler normal olarak, farklı trafik şeritlerinin çok kanallı bir köprüye veya köprüyü aşan ve tersi yönde dönüştürüldüğü viyadükler ve kavşaklar için sağlanır. Böyle bir örnek Calcutta'daki İkinci Hooghly Köprüsü, nehir üzerindeki ana köprü üzerinde altı şeritli bölünmüş bir taşıt yolu ile hem de Calcutta ve Howrah tarafındaki yaklaşım viyadüklerindedir.

Kalküta ve Howrah tarafındaki kavşaklar birkaç tek veya çift şeritli koldan oluşur. Kalküta son viyadükünün bir kısmı ve Kalküta ve Howrah yan değişimlerinin kollarının bir kısmı, Şekil 9.12'de gösterildiği gibi eğrilerin üzerinde yer almaktadır.

Kanallar üzerindeki kavisli köprülerin bazen bir kasaba veya şehir içindeki toprağın kısıtlılığı böyle bir köprünün inşasının tek olasılık olacağı şekilde yapıldığında yapılması gerekir.

İskelelerin Türü:

Viyadük ve kavisli köprüler için iskele tipi seçimi, aşağıda trafik şeritlerinin bulunduğu durumlar dışında bir sorun değildir. Trafik şeritleri viyadük veya kavşak yapılarının altına yerleştirildiğinde veya köprünün bir kanal üzerinden yapıldığı yerlerde, normal dikdörtgen iskele eski durumda trafik akışını ve sonraki durumda su akışını etkiler (Şekil 9.13a). .

Bu nedenle, bu şartlar altında, katı ya da oyuk dairesel iskele, üst kapağın köprünün eksenine dik açılarla olduğu, doğru çözümdür (Şekil 9.13b), bu durumda akış pürüzsüz olacaktır.

Yatakların Düzeni:

Kavisli bir köprü için bir köprü güvertesinin ekseni düz bir çizgi değildir ve her noktada yön değiştirir ve bu nedenle, güverte'yi yataklar boyunca destekleyen iskele veya dayanak kapakları birbirlerine dik değillerdir. Bu konumlarda köprünün ekseni.

Ancak köprünün ekseni, bir iskele başlığından diğerine yön değiştirdiği için, metalik yatakların ekseninin, makara, rocker, menteşeli veya kaymalı olmasına rağmen, normal olarak böyle bir sorun ortaya çıkmasa da, dikkatlice göz önüne alınmasını gerektirir. elastomerik rulmanlar veya herhangi bir yönde hareket etmekte serbest olan ve üst yapının serbest yatay hareketini ve dönmesini sağlayan serbest lastik yataklar.

Serbest metalik yatakların oryantasyonu, yatakların çevrilme yönünün köprü tablasının hareket yönü ile çakışacağı şekilde olmalıdır. Kavisli bir köprünün ekseni her noktada yön değiştirir ve bu nedenle iki bitişik iskeledeki köprünün ekseni aynı değildir.

Bu nedenle, yatakların ekseninin hangi yönde yerleştirileceğine, böyle bir konumda köprü eksenine dik açıda ya da iskele eksenine paralel olarak veya serbest hareket etmenin bu şekilde serbest hareket edebileceği herhangi başka bir yönde karar verilmesi gerekir. sıcaklık değişimlerinden dolayı güverteye herhangi bir engel olmadan izin verilir. Serbest yataklardaki kavisli bir köprü güvertesinin hareket yönü teorik olarak Şekil 9.14'ten bulunabilir.

Kavisli köprü güvertesi AG, altı eşit bölüme, AB, BC, CD vb. Ayrılmıştır ve bu uzunluklar, özellikle bölme sayısı büyük olduğunda, AB, BC, CD gibi akor uzunluklarına eşit olarak kabul edilebilir. Bu akorların uzunluğunun “1” e eşit olmasını ve sıcaklık artışından dolayı uzunluk değişiminin “δ1” olmasını sağlayın. Bu nedenle, AB, BC, CD vb. Tüm akorlar teğetsel olarak 81 arttırıldı.

Bu artan uzunluklar, iki dikey yönde çözülebilir. AG boyunca ve AG'ye dik. AB doğrultusundaki AB, BC, CD uzunluğundaki artış sırasıyla δ1cosθ A, θ1cosθ B, δ1cosθ c ve AB, BC, CD'nin dikey doğrultu boyunca (dışa doğru) artması sırasıyla θ1sinθ A, θ1sinθB, δ1sinθc'dir.

Benzer şekilde, AG boyunca DE, EF, FG'nin uzunluğundaki artış, sırasıyla δ1cosθ E, θ1cosθ F, δ1cosθ G ve dik yönde (içe doğru) sırasıyla δ1sinθ E, θ1sinθF, δ1sinθ G'dir . Fakat θ A = θ G, θ B = θ F ve θc = θ E ve sol yarının 8 δ1sinθ toplamı dışa doğru olduğundan ve sağ yarının δ1sinθ toplamı içten, bunlar dışa ve içe doğru hareketler ve dik yönde sıfır hareket sıfırdır. .

Bu nedenle, eğri köprü güverte AG'nin sıcaklık değişmesine bağlı hareketi, AG boyunca olacaktır, yani köprünün eksenini bir iskeleden diğerine bağlayan akor hattı ve nett hareketi ∑δ1cosθ olacaktır.

Bu nedenle, yatak ekseni Şekil 9.14d'de gösterildiği gibi AG akor hattına dik açılarda olacaktır. Bununla birlikte, elastomerik rulmanlar kullanıldığında, bu rulmanların herhangi bir yöne hareket etmekte serbest olmaları nedeniyle böyle bir değerlendirme yapılmasına gerek yoktur.

İskelelerdeki tepkiler:

Şekil 9.15, kavisli bir köprü güverte planını göstermektedir. Hem güverte ölü yükü hem de hareketli yük (özellikle dışa doğru eksantrik olduğunda) güverte üzerinde burulma meydana getirir, böylece dış kenardaki normal reaksiyon üzerinde B ve D'deki dış reaksiyonda ek reaksiyona neden olur, ancak A ve C. Yatakların, alt yapının ve temellerin tasarımında bu hususlar gerektiği gibi düşünülmelidir.

B ve D'de ilave reaksiyona neden olan bir başka faktör, hareketli araçların merkezkaç kuvvetidir. Köprü üstünden 1, 2 m yükseklikte etkiyen merkezkaç kuvveti, üst bölüm veya kirişin derinliği ile çarpılan merkezkaç kuvveti ile eşit olan artı 1, 2 m ile çarpılan ana neden olur ve bu B ve D'de ek reaksiyona neden olur.

Üst Yapı Tasarımı:

Hem ölü yük hem de canlı yük, güvertede burulmaya neden olur. Bu A-hastası, masif döşeme tablasının tasarımını pek etkilemez, çünkü açıklık daha azdır ve burulma momenti daha azdır. Bununla birlikte, burulma gerilmesi kontrol edilebilir ve gerilme izin verilen değeri aşması durumunda ilave çelik sağlanabilir.

Ek olarak, iç köşeler A ve C (güvertelerin sapması nedeniyle bükülmenin olabileceği yerler), eğriltme köprüsünün keskin açılı köşelerinde olduğu gibi bazı üst takviyelerle donatılmalıdır. Kiriş köprülerinde ölü ve hareketli yük nedeniyle oluşan burulma dış kirişe daha fazla yük bindirir ve normal yük dağılımına ek olarak iç kirişe rahatlama sağlar.

Yanal merkezkaç kuvveti nedeniyle köprü güvertesinin bükülmesinin de usulüne uygun olarak düşünülmesi gerekir,

Santrifüj kuvveti, santrifüj kuvveti ile eşit olarak alınabilen güverte burulmasına neden olacak ve cg'den uzaklık ile çarpılacaktır. güverte güverte 1.2 m yukarıda. Bu burulma momenti yine dış kirişe daha fazla yük bindirecek ve iç kirişe rahatlama sağlayacaktır. Bu nedenle, kavisli bir köprü için dış kiriş normal bir düz köprü için dış kirişten daha fazla yük taşımak zorundadır.

Santrifüj kuvveti nedeniyle hareketli araçların devrilmesini önlemek için, aşağıdaki denklemde verilen köprü güvertesinde süper yükseklik sağlanacaktır.

Süper seviye, e = V 2 / 225R (9, 1)

Burada, e = Metre başına metre cinsinden Süper yükseklik

V = Km cinsinden hız. saat başı

R = Metre cinsinden yarıçap.

Eşitlik 9.1'den elde edilen süper yükseklik yüzde 7 ile sınırlı olacaktır. Bununla birlikte, sık kavşaklara sahip kentsel kesimlerde, süper kotu yüzde 4 ile sınırlandırmak istenecektir. Süper yükseklik, güverte döşemesinde, Şekil 9.16'da gösterildiği gibi güverte döşemesini dış eğriye doğru yükseltmek suretiyle sağlanabilir.

İstenilen süper yükseklik, kaidelerin dış eğriye yüksekliğinin arttırılması (kirişin derinliğinin herkes için aynı tutulması), Şekil 9.16a'da gösterildiği gibi veya kirişlerin dış eğriye derinliğinin arttırılması (kaide yüksekliğinin tutulması) ile sağlanabilir. hepsi için aynı) Şekil 9.16b'de olduğu gibi, ilki ekonomik ve yapısal açıdan sonuncusuna tercih edilir.

Rulmanların Tasarımı:

Yatakların tasarımı için olağan düşüncelere ek olarak, merkezkaç kuvvetinin ve burkulma momentinin etkisi usulüne uygun olarak dikkate alınmalı ve yatakların tasarımı buna göre yapılmalıdır.

Yatakların detaylandırılması, yataklar üzerinde desteklenen desteğin, ölü ve hareketli yükler nedeniyle sismik kuvvete ek olarak merkezkaç kuvveti etkisine bağlı olarak enine doğrultuda yatay hareketten korunacağı şekilde olacaktır.

Alt Yapı ve Temellerin Tasarımı:

Temellerin yanı sıra alt yapı tasarımı hazırlanırken, burulma nedeniyle iskelenin bir tarafında ilave reaksiyon ve merkezkaç kuvveti nedeniyle iskelenin tepesinde ek yatay kuvvet dikkate alınacaktır.