Spannbeton: Bedeutung, Vorteile und System

Nachdem Sie diesen Artikel gelesen haben, werden Sie Folgendes kennenlernen: 1. Bedeutung von Spannbeton 2. Vorteile von Spannbeton 3. Systeme 4. Verlust 5. Konstruktionsprinzipien 6. Abdeckung und Abstände 7. Vorgespannte Betonbrücke mit T-Träger 8. Spannbetonkasten -Girder Brücken.

Inhalt:

  1. Bedeutung von vorgespanntem Beton
  2. Vorteile von Spannbeton
  3. Spannbetonsysteme
  4. Verlust des Spannbetons
  5. Konstruktionsprinzipien für Spannbeton
  6. Abdeckung und Abstand von Spannstahl
  7. T-Beam vorgespannte Betonbrücke
  8. Vorgespannte Betonkastenbrücken


1. Bedeutung von vorgespanntem Beton:

Spannbeton ist der Beton, bei dem innere Spannungen durch die Anwendung einer speziellen Technik so induziert werden, dass die so entwickelten Spannungen von den äußeren Belastungen, die durch die äußeren Lasten erzeugt werden, wie tote und wirkungsvolle Lasten, die das Bauteil zu tragen hat, entgegengesetzt sind das Mitglied soll gestaltet werden.

Durch die Vorspannung kann die Festigkeit eines Elements stark erhöht werden, da ein Teil der durch die Tot- und Lastbelastungen entstehenden Spannungen durch die Vorspannkraft aufgehoben wird.


2. Vorteile von vorgespanntem Beton:

Die Entwicklung von Spannbeton hat neue Perspektiven beim Bau von Autobahnbrücken eröffnet. Spannbetonbrücken haben viele Vorteile gegenüber den Stahlbetonbrücken, weshalb die Mehrheit der Autobahnbrücken aus Spannbeton heutzutage aus Spannbeton gebaut wird.

Diese Brücken benötigen weniger Stahl, Beton und Schalungen. Weniger Beton in Trägern reduziert die Totlastmomente und Scheren.

Da vorgespannte Träger leichter sind, wird das Starten von Trägern in fließenden Strömen möglich, bei denen eine Inszenierung nicht möglich ist oder die Inszenierungskosten enorm hoch sind. Darüber hinaus ist es aufgrund des verringerten Gewichts der vorgespannten Träger und der Bramme möglich, die Kosten für die Unterkonstruktion und das Fundament zu reduzieren, was die Gesamtwirtschaftlichkeit der Brücke verursacht.

Vorgespannte Betonabschnitte haben den weiteren Vorteil, dass der gesamte Abschnitt in der Kompression bleibt, wodurch mögliche Spannungsrisse vermieden werden und dass die geneigten vorgespannten Spannglieder die Scherkraft an den Enden verringern, wodurch die Scherverstärkung eingespart wird.


3. Systeme des Spannbetons:

Bei einer vorgespannten Brückenkonstruktion wird im Allgemeinen ein Nachspannverfahren angewandt und daher nur ein Nachspannverfahren. Die folgenden Spannsysteme werden in Indien für diese Art von Konstruktion sehr häufig verwendet.

In diesem Zusammenhang kann erwähnt werden, dass der Hauptunterschied in verschiedenen Vorspannungssystemen in dem Prinzip besteht, durch das die Spannstäbe oder -seile an den Betonbauteilen gespannt und verankert werden, ansonsten gibt es weder im Entwurfsverfahren noch in der Konstruktion einen großen Unterschied Methode.

ich. Freyssinet-System:

Dieses System verankert die Spannseile durch Keilwirkung mit Hilfe zweier Konusse, des weiblichen Konus und des männlichen Konus (Abb. 16.2). Die Spannseile bestehen im Allgemeinen aus 8, 12 oder 18 Kabeln. von entweder 5 mm oder 7 mm Drähten, und diese Drähte werden zwischen den Wänden des männlichen und weiblichen Konus eingeführt, gespannt und dann gelöst. Die Tendenz beim Zurückspringen der Drähte drückt den männlichen Konus nach unten und arretiert die Drähte durch Keilwirkung.

Es ist kein weiteres Rückwickeln der Drähte möglich und diese sind dauerhaft an den Betonbauteilen verankert. Darüber hinaus wird Zementmörtel in den Raum zwischen dem Kabel und der Ummantelung eingespritzt, um die Kabel gegen Verrutschen zu schützen. Der Zementboden schützt die Kabel auch vor Korrosion.

Sowohl der männliche als auch der weibliche Zapfen bestehen aus hochwertigem Beton mit eng beabstandeter Spiralverstärkung. Der männliche Kegel ist in der Form eines Keils leicht konisch. Das Spannen oder Spannen der Kabel erfolgt mit Hilfe von speziell für diesen Zweck hergestellten Freyssinet-Buchsen.

Während des Betonierens werden die Kabel mit Hilfe einer Metallummantelung geschützt, so dass keine Verbindung zwischen dem Beton und dem Spannstahl entsteht, da sonst ein Spannen des Spannstahls nicht möglich ist. Es ist besonders darauf zu achten, dass die Hülle dicht ist.

ii. Magnel-Blaton-System:

Dieses System verwendet auch 5 mm. oder 7 mm. Drähte als Spannstahl und das Prinzip der Verankerung der Drähte ist dasselbe wie das von Freyssinet System. durch Keilwirkung, aber der Hauptunterschied besteht darin, dass diese Keile aus Stahl und nicht aus Beton bestehen und eine flache Form anstelle eines konischen Außenkegels des Freyssinet-Systems haben (Abb. 16.3).

Diese flachen Keile verankern die Drähte durch Reibung gegen die Stahl-Sandwichplatten, die auf Stahlverteilerplatten aufliegen. Die Vorspannkraft des Kabels wird letztendlich durch diese Verteilerplatten auf das Betonbauteil übertragen.

Jede Stahl-Sandwichplatte kann 8 Stück verankern. Leitungen. Die Kapazität jeder Verteilerplatte beträgt normalerweise ein Vielfaches von 8 Drähten. Diese Platten können während des Betonierens an der richtigen Stelle auf den Endblock gegossen werden oder können während der Beanspruchung mit Mörtel verlegt werden. Im Freyssinet-System werden alle Drähte in einem Kabel gleichzeitig beansprucht, im Magnel-Blaton-System werden jedoch nur zwei Drähte gleichzeitig beansprucht.

iii. Gifford-Udall-System:

Die in diesem System üblicherweise verwendeten Drahtdurchmesser betragen 4 mm, 5 mm und 7 mm. Die Verankerungseinheit besteht aus einem Anlaufring, einer Lagerplatte und Verankerungsgriffen (Abb. 16.4).

Der Verankerungsgriff ist ein Stahlzylinder mit einem kegelförmigen Loch im Inneren, durch das ein gespaltener kegelförmiger Stahlkeil eingeführt wird. Der zu verankernde Draht wird durch den zwischen den beiden Hälften gepressten Stahlkeil geführt. Bei diesem System ist jeder Draht mit einem unabhängigen Griff verankert, und daher kann in jeder Einheit eine beliebige Anzahl von Drähten angeordnet sein.

Der zylindrische Griff liegt an einer Stahllagerplatte an, durch die eine Anzahl von Löchern gebohrt wird, um den Durchgang der zu verankernden Drähte zu erleichtern. Die Lagerplatte liegt wiederum an einem Druckring an, der schließlich die Vorspannkraft auf das Betonbauteil überträgt.

iv. Lee-McCall-System:

Im Gegensatz zu dem oben erwähnten System verwendet dieses System hochfeste Stäbe, üblicherweise 12 mm. bis 28 mm. Durchmesser anstelle von Drähten oder Kabeln. Diese Methode ist sehr einfach in Bezug auf die Verankerungseinheit, die aus einer Endplatte oder Lagerscheibe und einer Mutter besteht (Abb. 16.5). Die Enden der Stangen haben ein Gewinde und während des Spannens werden die Muttern angezogen, um ein Zurückspringen des belasteten Stabes zu verhindern.

Dieses System hat gegenüber anderen den Vorteil, dass die Belastung schrittweise erfolgen kann, da die Mutter jederzeit angezogen werden kann. Die Vorspannungsverluste durch Kriechen, Entspannen von Stahl usw. (von denen der Großteil an den frühen Tagen nach der Vorspannung auftritt) können verringert werden, wenn die Stäbe anschließend nachgespannt werden.


4. Verlust des Spannbetons:

Der Vorspannungsverlust in den Mitgliedern tritt aufgrund vieler Faktoren auf, von denen einige bei der Gestaltung der Mitglieder und einige zum Zeitpunkt der Beanspruchung zu berücksichtigen sind. Diese können kurz wie folgt genannt werden:

ich. Verlust durch Kriechen in Beton:

Wenn der Betonquerschnitt unter Spannung bleibt, kommt es zu einer dauerhaften Dehnung oder Kriechen im Beton, wodurch die Spannung in den Spanngliedern verringert wird. Die Höhe des Kriechens hängt von der Stärke der Spannung in dem Profil und dem Alter des Betons bei Anwendung der Vorspannung ab.

Die Kriechdehnung von Beton ist wie in Tabelle 16.2 angegeben.

Hinweis:

(a) Kriechdehnung für Zwischenwerte kann linear interpoliert werden.

b) Für die Berechnung des Vorspannungsverlustes wird die Betonspannung im Schwerpunkt des Spannstahls berücksichtigt.

(c) Die Kriechdehnung während eines beliebigen Intervalls muss auf der durchschnittlichen Spannung während des Intervalls basieren.

ii. Verlust durch Schrumpfung von Beton:

Ähnlich wie bei der Kriechdehnung verringert die Schrumpfdehnung die Vorspannkraft in den Spanngliedern. Der Vorspannungsverlust aufgrund des Schrumpfens im Beton ist aus den Dehnungswerten aufgrund des Restschrumpfes gemäß Tabelle 16.3 zu berechnen.

Hinweis:

(a) Werte für Zwischenwerte können linear interpoliert werden.

iii. Verlust durch Entspannung von Stahl:

Wenn hochfester Stahl unter Spannung gehalten wird, tritt eine dauerhafte Dehnung oder Entspannung in Stahl auf, wie dies normalerweise genannt wird, aufgrund derer die Vorspannungskraft in der Sehne abnimmt und ein Verlust an Vorspannungen auftritt. Der Relaxationsverlust hängt von der Spannung in Stahl ab (siehe Tabelle 16.4). Wenn keine zertifizierten Werte der Hersteller verfügbar sind, können diese Werte in der Konstruktion angenommen werden.

iv. Verlust aufgrund von Sitzplätzen oder Verrutschen der Verankerungen:

Nach dem Übertragen der Vorspannung auf die Verankerungen kommt es zu einem Durchrutschen der Drähte oder einem Einzug des Außenkegels oder einer Dehnung der Verankerungen, bevor die Drähte fest eingespannt werden. Diese Auswirkungen führen daher zu einem Verlust der Vorspannung, deren Wert den Testergebnissen oder den Empfehlungen des Herstellers entsprechen soll. Als grobe Richtlinie kann der Schlupf oder Einzug mit 3 bis 5 mm angenommen werden.

v. Verlust durch elastische Verkürzung:

Alle Kabel oder Drähte eines vorgespannten Elements werden nicht gleichzeitig beansprucht, sondern es wird eine Belastung nach der anderen durchgeführt, abhängig von der Notwendigkeit, unterschiedliche Belastungsbedingungen zu erfüllen. Die elastische Dehnung, die durch die auf das Betonbauteil ausgeübte Vorspannkraft erzeugt wird, bewirkt eine gewisse Entspannung in den zuvor gespannten Vorspannungssehnen.

Es ist daher offensichtlich, dass aufgrund dieses Phänomens die im ersten Fall beanspruchte Sehne einen maximalen Verlust erleidet und die letzte Sehne keinen Verlust erleidet. Der Verlust durch elastische Verkürzung wird anhand der Spannreihenfolge berechnet.

Zum Zwecke des Entwurfs kann jedoch der resultierende Spannungsverlust aller Drähte aufgrund der elastischen Verkürzung dem Produkt aus dem Modulverhältnis und der Hälfte der Spannung in Beton benachbart zu den entlang der Länge gemittelten Spanngliedern gleichgesetzt werden. Alternativ kann der Vorspannungsverlust basierend auf der Spannungsfolge genau berechnet werden.

vi. Verlust durch Reibung:

Der Reibungsverlust in der Vorspannkraft tritt in dem vorgespannten Element auf und variiert von Abschnitt zu Abschnitt. Dieser Verlust hängt vom Reibungskoeffizienten zwischen dem Spannglied und dem Kanal ab.

Der Reibungsverlust ist in zwei Teile unterteilt:

i) Längeneffekt - Reibung zwischen Sehne und Kanal (beide gerade).

ii) Krümmungseffekt - aufgrund der Krümmung der Sehne und des Kanals entsteht Reibung, wenn die Sehne gespannt wird und ein Spannungsverlust auftritt.

Die Größe der Vorspannkraft P x in einem beliebigen Abstand x vom Abspringende nach Berücksichtigung der Reibungsverluste aufgrund von Längen- und Krümmungseffekten kann durch die folgende Gleichung gegeben werden:

P x = P o . e - (KX + μθ) (16.3)

Dabei ist P o = Vorspannkraft am Aufbockende.

P x = Vorspannkraft an einem Zwischenpunkt im Abstand x.

K = Längen- oder Taumelkoeffizient pro Meter Stahllänge

μ = Krümmungskoeffizient.

θ = Gesamtwinkeländerung in Bogenmaß vom Buchsenende bis zum betrachteten Punkt.

x = Länge des geraden Teils des Spannglieds vom Ende des Abdrückens in Metern.

e = Basis des Naperianischen Logarithmus (= 2, 718).

Die Werte von K und μ variieren für verschiedene Arten von Stahl und Rohren oder Ummantelungsmaterialien, wie in Tabelle 16.5 angegeben, und diese Werte können zur Berechnung von Reibungsverlusten verwendet werden.

Die verschiedenen Arten von Verlusten, die bei der Gestaltung der Abschnitte und während des Beanspruchungsvorgangs zu berücksichtigen sind, werden diskutiert. Es wurde beobachtet, dass die Verluste durch Kriechen und Schrumpfen von Beton und Entspannung von Stahl im Allgemeinen bei 15 bis 20 Prozent für nachgespannte Konstruktionen liegen.

Der Verlust, der durch Schlupf in der Verankerungseinheit auftritt, ist der Prozentsatz des Schlupfes in Bezug auf die Gesamtdehnung des Spannglieds, das durch die Spannung erreicht wird.

Die Größe des Schlupfes in der Verankerungseinheit hängt von der Art des Keils und der Beanspruchung des Drahts ab, und es stellt sich daher heraus, dass der Verlust der Vorspannung aus diesem Grund für kurze Glieder mehr ist als für lange Glieder, da der Schlupfbetrag größer ist Beide Fälle sind die gleichen, wenn die Spannung im Spannglied und in der Keilstellung in beiden Teilen gleich bleibt.

Bei wichtigen Brücken sind die Spannungen in den Trägern auf 20 Prozent höhere zeitabhängige Verluste zu prüfen, dh. Kriechen, Schrumpfen, Entspannen usw., um eine minimale Restkompression zu gewährleisten. Der Reibungsverlust für lange Elemente, insbesondere für kontinuierliche, bei denen die Krümmung der Sehnen die Richtung ändert, ist größer. Ein Durchschnittswert von 12 bis 15 Prozent kann als sehr grobe Richtschnur herangezogen werden.

Vorläufige Abmessungen von T-Trägern und Kastenträgern:

Die vorläufigen Abmessungen des Trägerabschnitts sollten so sein, dass sie alle Belastungsbedingungen sowohl beim Bau als auch während des Betriebs erfüllen. Die Abmessungen der verschiedenen Teile eines Trägerabschnitts sind in Abb. 16.6 dargestellt, die eine grobe Orientierung der Trägerabschnitte gibt. Die Beanspruchungen im Träger für verschiedene Belastungsbedingungen können mit den Eigenschaften des angenommenen Trägerabschnitts untersucht werden.

Bei Bedarf können die angenommenen Abmessungen des Trägers in geeigneter Weise modifiziert werden, um zu dem erforderlichen Abschnitt zu gelangen. Der obere Flansch, der untere Flansch und der Steg müssen so dimensioniert sein, dass die Spannseile gemäß den Vorschriften des Codes mit geeigneten Abdeckungen und Abständen untergebracht werden können. Die Abmessungen in Abb. 16.6. Bei wichtigen Brücken jedoch die Stegabmessungen für T-Träger und Kastenträger.

Die Dicke der Bahn von T-Trägern und Kastenträgern muss 200 mm nicht unterschreiten. plus Kanaldurchmesser. Wenn die Spannseile an Ort und Stelle in situ eingegossen sind, muss die Stegdicke mindestens 350 mm betragen. gleichmäßig.

Die ungefähre Tiefe der Träger für Spannbetondecks kann im Folgenden festgelegt werden, um mit der vorläufigen Bemessung zu beginnen, um die Anforderungen zu erfüllen (L und D sind Spannweite und Tiefe der Träger in Metern).

a) T-Träger- und Plattenbrücken (7, 5 m Laufbahn):

i) Für ein Deck mit 3 Strahlen ist D = L / 16

ii) Für ein Deck mit 4 Strahlen ist D = L / 18

iii) Für 5 Balkendecks D = L / 20

b) Kastenträgerbrücken:

i) Für Einzelzellendeckel D = L / 16

ii) Für Doppelzellenstapel D = L / 18

iii) Für ein Deck mit drei Zellen ist D = L / 20

HT CABLE (APPROX. NOS.) (Um die Anforderungen von IRC zu erfüllen: 18-1985):

Die Gesamtanzahl der hochfesten Kabel (12 Drähte mit einem Durchmesser von 7 mm) kann im vorläufigen Entwurf als das 1, 6- bis 1, 7-fache der Spannweite in Metern angenommen werden. Für ein 45 m einfach unterstütztes Deck mit 5 Strahlern, Gesamt-Nr. der nach der Daumenregel erforderlichen Kabel sind 45, 0 x 1, 7 = 76, 5.

Die tatsächlich verwendeten Kabel sind 15 (durchschnittlich) pro Träger. In einer Kastenträgerbrücke mit freitragender Konstruktion mit einer Spannweite von 101, 0 m. Kabelzahlen laut Faustregel kommen auf 1, 7 x 101 = 171, 7. Anzahl der tatsächlich verwendeten Kabel = 172


5. Konstruktionsprinzipien von Spannbeton:

Bei nicht zusammengesetzten Decks werden die Träger mit einem Abstand von 25 bis 40 mm nebeneinander platziert. zwischen den Flanschen und den Membranen, Abb. 16.7a. Diese Art von Decks wird normalerweise verwendet, wenn der Kopfraum eingeschränkt ist oder das Starten der Träger aufgrund der Schwierigkeiten bei der Zentrierarbeit wesentlich ist.

Die Träger werden im Gießplatz vorgefertigt, vorgespannt und dann von einem Gerät in Position gebracht. Die Fugen werden dann mit Zement-Sand-Fugenmörtel vergossen und das Deck wird quer vorgespannt, um es starr und monolithisch zu machen.

Bei Verbunddecks dagegen können die Träger vor Ort oder auf dem Gießplatz vorgefertigt und nach der ersten Vorspannung gestartet werden. RC-Platten über den vorgespannten Trägern und RC-Membranen werden mit Hilfe von Scherverbindungen gegossen und zusammengesetzt. Diese Art von Deck ist in Abb. 16.7b dargestellt.

Eine andere Art von Spannbetonverbunddeck, wie in Abb. 16.7c dargestellt, wird ebenfalls verwendet. In solchen Decks werden Spaltplatten und Spaltmembranen gegossen, nachdem die Träger in Position gebracht und das Deck und die Membrane quer vorgespannt sind.

Da bei den in Abb. 16.7a dargestellten Deckentypen die Schnitteigenschaften wie Flächen, Widerstandsmomente usw. für alle Belastungsbedingungen unverändert bleiben, werden die Spannungen in den Trägern durchgehend mit den gleichen Schnitteigenschaften ermittelt.

Bei Verbunddecks werden jedoch die Profileigenschaften der Träger geändert, nachdem die Deckplatte oder die Lückenplatte mit den Trägern zusammengesetzt wurde. Daher sind bei der Berechnung der Spannungen die geänderten Eigenschaften der Verbundträger zu berücksichtigen.

Dies bedeutet, dass die Beanspruchungen aufgrund des Eigengewichts der Träger, der ersten Stufe der Vorspannung, des Gewichts der Deck- oder Spaltplatte usw. mit dem nicht zusammengesetzten Trägerabschnitt nur dann berechnet werden sollen, wenn die Träger nicht nach dem Gießen und nicht gespannt werden Das Erreichen der erforderlichen Festigkeit in der Deckplatte, die Beanspruchungen aufgrund der nachfolgenden Vorspannungsstufen, das Gewicht des Verschleißverlaufs, des Geländers usw. und die durch die Last verursachten Belastungen sind auf der Grundlage von zusammengesetzten Schnitteigenschaften zu ermitteln, die größer sind als die nicht zusammengesetzten.

Das Vorspannen erfolgt im Allgemeinen in zwei oder drei Stufen in Verbunddecks, um die Auswirkung der sekundären Totlast, z. B. der Deckplatte, des Verschleißverlaufs usw., zu reduzieren sowie die Verluste durch Kriechen und Schrumpfen so weit wie möglich zu reduzieren. Dies ist ein Vorteil der Composite-Decks gegenüber den nicht-Composite-Decks.

ich. Kern Entfernungen:

Bei nicht zusammengesetzten Trägern bleiben die Querschnittsfläche A und die Abschnittsmodi Z t und Z b der Sektion sowohl in der Anfangs- als auch in der Endstufe (Service) gleich. Wenn also P die Vorspannkraft ist, ist M D das Moment aufgrund von Eigenlast und M L ist das Moment aufgrund der Nutzlast. Dann sind die Spannungen am oberen und unteren Rand des Trägers nämlich. 6 t und 6 b sind durch die folgenden Gleichungen gegeben (siehe auch 16.8).

Die Drucklinie, dh das Ergebnis der durch die Vorspannungskraft induzierten Druckspannungen, fällt mit dem Vorspannungsprofil zusammen, wenn keine äußeren Lasten auf den Balken wirken. Die Druckleitung verschiebt sich bei Anlegen äußerer Lasten, um den Hebelarm bereitzustellen, der für das Widerstandselement erforderlich ist. Diese sind in (Abb. 16.9) dargestellt.

Die zwei Werte sind gleich, wenn 6 o = [(6 b . Y t ) + (6 t. Y b ) / D] ist. Die Ordinate ab ist die Verschiebung der Drucklinie unter dem Totlastmoment M D, und wenn C sich nicht nach b bewegt, dh die Verschiebung, S = M D / P <ab, aber wenn sich C über b (in Richtung 0) hinaus bewegt, dann die verschiebt S <= M D / P> ab.

Spannungsverteilungen unter diesen Bedingungen sind in Abb. 16.9a dargestellt. Die Spannung an der unteren Faser unter Eigenlast und Vorspannung sollte 6 b (max) nicht überschreiten, und die Spannung an der oberen Faser unter Eigenlast und Vorspannung sollte so nahe wie möglich bei 6 t (min) liegen. Diese Bedingung ist erfüllt, wenn S = ab ist. Der mit K b bezeichnete Abstand ist als der "untere oder untere Kern" -Abstand bekannt, der gegeben ist durch

In ähnlicher Weise ist die Spannungsverteilung unter Vorspannung, Totlast und Nutzlast in Abb. 16.9b dargestellt. Unter diesen Belastungsbedingungen wird die Druckleitung nach t verschoben. Die Ordinate ot wird als "oberer oder oberer Kern" -Abstand bezeichnet.

Da die minimale Spannung das Design bestimmt, sind die Kernabstände K b und K t durch die Gleichungen 16.11 und 16.15 gegeben, die wie folgt aussehen:

Das Profil der resultierenden Vorspannung entlang der Länge des Balkens kann von den Stellen der Kernabstände erhalten werden, wobei die Variation des Biegemoments entlang der Spannweite berücksichtigt wird.

In Anbetracht dessen muss sich das resultierende Vorspannungsprofil in der Zone befinden, die gegeben ist durch:

Die Begrenzungszone für einen einfach abgestützten Träger bei gleichmäßig verteilter Last ist in Abb. 16.10 dargestellt. Die Grenzzone wird von den Kurven für M D / P und + (M D + M L ) / P eingeschlossen und von den Linien bb bzw. tt nach unten gemessen.

Der obligatorische Punkt für den Durchtritt des Vorspannungsprofils liegt vor, wenn a und c zusammenfallen. Der Punkt a wird unterhalb von c liegen, wenn der Abschnitt unzureichend ist, aber über c, wenn der Abschnitt übergroß ist.

Ungefähre Kernentfernungen:

Die Kernabstände spielen eine wichtige Rolle bei der Auswahl der Abschnitte und als eine ungefähre Methode zur Bestimmung der Kernabstände wird nachstehend angegeben:

Die minimale Spannung 6 t (min) in 16.9a und 6b '(min) in 16.9b kann ohne merklichen Fehler als Null angenommen werden. Bei dieser dreieckigen Spannungsverteilung kann der Schwerpunkt der schraffierten Bereiche in (Abb. 16.11a und 16.11b) als oberer und unterer Kern angesehen werden.

ii. Gestaltung des Abschnitts:

Die Angemessenheit des Spannbetonträgerabschnitts sollte in Bezug auf Folgendes überprüft werden:

ein. Stress während der Montage und im Service:

Die Beanspruchungen der Ober- und Unterfasern aufgrund der Wirkung von Eigenlasten, Vorspannung und Lebendlasten sollten innerhalb der zulässigen Grenzen bleiben. Hierbei sind die Momente zu berücksichtigen, die sich aus der Eigenlast, der Wirklast und der Exzentrizität der Vorspannkraft ergeben. Das Kabelprofil muss entsprechend fixiert werden.

b. Endfestigkeit beim Biegen:

Die Träger sollten auch auf ihre Endfestigkeit geprüft werden. Zu diesem Zweck müssen möglicherweise auch die endgültigen Widerstandsmomente der Träger sowie die endgültigen Momente, die aufgrund einer bestimmten Überlastung erzeugt werden können, erarbeitet und verglichen werden.

Die Träger müssen für die folgenden Traglasten geprüft werden:

i) Endlast = 1, 25 G + 2, 0 SG + 2, 5 Q (16, 23)

unter normalen Expositionsbedingungen.

ii) Endlast = 1, 5 G + 2, 0 SG + 2, 5 Q (16, 24)

unter schweren Expositionsbedingungen

iii) Endlast = G + SG + 2, 5 Q (16, 25)

wo eine tote Last zu Auswirkungen führt, die denen der aktiven Last entgegengesetzt sind.

In den obigen Ausdrücken sind G, SG und Q Dauerlasten, überlagerte Eigenlasten (wie zB Eigenlasten von vorgefertigten Fußwegen, Handläufen, Tragbahnen, Versorgungsleistungen usw.) und Nutzlasten einschließlich Aufprall.

Die endgültigen Widerstandsmomente für Beton oder Stahl sind gegeben durch:

i) M u von Beton = 0, 176 bd 2 fck für rechteckigen Querschnitt (16.26)

ii) Mu von Beton = 0, 176 bd 2 fck + (2/3) × 0, 8 (Br - b) (d - t / 2) t. Für einen T-Abschnitt. (16.27)

iii) M u von Stahl = 0, 9 d As f P (16, 28)

Wobei b = die Breite des rechteckigen Abschnitts oder der T-Balkenbahn

D = Effektive Tiefe des Trägers von CG aus HT-Stahl

f ck = Eigenschaften der Festigkeit von Beton

B f = Die Breite des Flansches des T-Trägers.

T = Die Dicke des Flansches des T-Trägers.

A S = Der Bereich von hochfestem Stahl.

fp = Die Zugfestigkeit von Stahl ohne bestimmte Streckgrenze oder Streckspannung oder Spannung bei einer Dehnung von 4%, je nachdem, welcher Wert für Stahl mit einer bestimmten Streckgrenze höher ist.

Der Abschnitt muss so bemessen sein, dass M u für Stahl geringer ist als für Beton, so dass Versagen durch Nachgeben von Stahl statt durch Zerkleinern von Beton auftreten kann.

c. Scheren:

i) Die Prüfung der Scherung ist auf die Tragfähigkeit durchzuführen. Die Scherfestigkeit des Betons V c an jedem Abschnitt ist sowohl für den ungespurten als auch für den gerissenen Abschnitt in Bezug auf die Biegung zu bewerten, und der niedrigere Wert ist zu ermitteln und die Schubbewehrung ist entsprechend vorzusehen.

ii) Die ultimative Scherfestigkeit eines nicht aufgespannten Abschnitts:

Dabei ist b = die Breite des rechteckigen Abschnitts oder die Breite der Rippe für T-, I- oder L-Träger.

D = Gesamttiefe des Mitglieds

Ft = maximale Hauptspannung von 0, 24

Fcp = Druckspannung an der Schwerpunktachse aufgrund einer als positiv angenommenen Vorspannung.

Die Komponente der Vorspannkraft senkrecht zur Längsachse des Elements kann zu Veu addiert werden.

iii) die ultimative Scherfestigkeit eines gerissenen Abschnitts:

Wobei d = effektive Tiefe aus dem Schwerpunkt der Stahlsehne

Mt = das Bruchmoment am Schnitt = (0, 3

+ 0, 8 fpt) I / y, wobei f pt die Spannung ist, die durch Vorspannung nur bei dem Faserzugabstand y vom Schwerpunkt des Betonabschnitts mit einem zweiten Flächenmoment I entsteht.

V & M = Scherkraft und das entsprechende Biegemoment an der Sektion aufgrund der Tragfähigkeit.

Die zur Längsachse senkrechte Komponente der Vorspannkraft kann ignoriert werden.

iv) Scherverstärkung:

Wenn V die Scherkraft aufgrund der Endlast kleiner als V c / 2 ist (wobei V c der geringere Wert von V cu oder V cc ist, wie oben angegeben), ist keine Scherverstärkung erforderlich.

Wenn V größer als V c / 2 ist, ist eine Mindestschubbewehrung in Form von Gliedern wie folgt vorzusehen:

Wenn die Scherkraft Vc größer als Vc ist, ist die Schubbewehrung wie folgt vorzusehen:

Dabei ist Asv die Querschnittsfläche der beiden Schenkel eines Gliedes

Sv = der Abstand der Verbindungen

fy = Streckgrenze oder 0, 2% Dehngrenze der Verstärkung, jedoch nicht größer als 415 MPa.

Vc = die Schubkraft, die vom Betonabschnitt getragen wird.

D = die Tiefe des Abschnitts von der extrem komprimierten Faser entweder zu den Längsstäben oder zum Schwerpunkt der Sehnen, je nachdem, welcher Wert größer ist.

v) maximale Scherkraft:

Die Scherkraft V aufgrund der Traglasten darf ζ c bd nicht überschreiten, wobei die Werte von ζ c in Tabelle 16.6 angegeben sind.

iii. Torsion:

Die Torsionswirkung ist im Allgemeinen geringer und die vorgesehene nominale Schubbewehrung ist normalerweise ausreichend, um der Torsionsspannung standzuhalten. Wenn der Torsionswiderstand oder die Steifigkeit der Elemente bei der Analyse der Struktur berücksichtigt werden, sind Torsion und zusätzliche Verstärkung zu prüfen, um Torsion zu widerstehen.


6. Abdeckung und Abstand von Spannstahl:

IRC: 18-1985 legt fest, dass die klare Abdeckung für die nichtgespannte Bewehrung einschließlich Gliedern und Steigbügeln in Tabelle 16.7 angegeben ist. Es wird jedoch empfohlen, dass für wichtige Brücken die Mindestdurchsicht mindestens 50 mm beträgt. aber das gleiche wird auf 75 mm erhöht. überall dort, wo das Spannkabel der Betonoberfläche am nächsten ist.

Von der Außenseite der Ummantelung gemessene freie Abdeckung, Abstand und Gruppierung der Kabel müssen den Angaben in Abb. 16.12 entsprechen. Für wichtige Brücken wird jedoch empfohlen, einen lichten Abstand von 100 mm einzuhalten. sind für Kabel oder Kabelgruppen vorzusehen, die später verfugt werden sollen.

SP-33 empfiehlt außerdem, dass bei einer Segmentkonstruktion, bei der eine mehrstufige Vorspannung angewendet wird, der lichte Abstand nicht weniger als 150 mm betragen muss. zwischen der ersten und den nachfolgenden Kabelgruppen.

Kabelprofil:

IRC: 18-1985 ermöglicht die Verankerung in der Decksoberfläche. Diese Verankerungen werden als Zwischenverankerungen bezeichnet. IRC: SP-33 empfiehlt jedoch, dass die Vorspannungsstufen vorzugsweise nicht mehr als zwei betragen dürfen und dass keine Zwischenverankerungen in der Plattformoberfläche zulässig sind. Illustratives Beispiel 16.1 und weist in der dritten Stufe Zwischenkabelverankerungen auf. Das Kabelprofil ist in Abb. 16.23 dargestellt.

Bei einem einfach unterstützten Träger ist das Moment in der Mitte maximal und wird bei der Unterstützung auf null reduziert. Die unten mit maximaler Exzentrizität in der Mitte des Spannbereichs platzierten Vorspannungskabel sind daher mit verringerter Exzentrizität nach oben zu ziehen, so dass das durch das Vorspannungskabel verursachte Widerstandsmoment im Verhältnis zum tatsächlichen Moment im Träger verringert wird.

Im Allgemeinen sind zwei Drittel der Kabel an den Enden des Trägers verankert, und das verbleibende Drittel ist im Deck verankert. Die ersten zwei Drittel der Kabel werden im Allgemeinen gespannt, bevor der Träger in Position gebracht wird, und das letzte Drittel wird nach dem Gießen und der Reife der Deckplatte beansprucht. Ca. Das Kabelprofil des PSC-Trägers des illustrativen Beispiels 16.1 ist in Abb. 16.23 dargestellt.

Im Allgemeinen ist das Kabelprofil für einfach unterstützten Träger parabolisch, da das Momentdiagramm ebenfalls parabolisch ist. Es wird auch eine Kombination aus geradem und gebogenem Kabelprofil verwendet.

Zusätzlich zu der vertikalen Krümmung müssen die Seile horizontal geschwenkt werden, indem in der horizontalen Ebene eine Krümmung vorgesehen wird, um die Seile zur Verankerung an den Enden an oder nahe der Mittelachse des Trägers in Richtung des Kantens des Trägers zu bringen.

Wenn die Verankerung des Kabels wie in Abb. 16.23c paarweise erfolgen soll, muss die Tiefe des unteren Flansches in der Nähe der Enden erhöht werden, um diese Doppelkabel in der Nähe der Enden unterzubringen, wie in Abb. 16.23a in gestrichelten Linien dargestellt . Das Ersatzkabel wird entfernt, wenn es aufgrund der Konstruktionsanforderungen (im Falle eines Kurzfalls der Hauptspannkraft) nicht für zusätzliche Vorspannung beansprucht werden muss, und es wird der Kanal verpresst.


7. Vorgespannte Betonbrücke mit T-Träger:

Das Foto 4 zeigt eine T-Träger-Spannbetonbrücke mit acht Spannweiten von 40 m (Durchschnitt).


8. Vorgespannte Betonkasten-Trägerbrücken:

Für größere Spannweiten werden statt T-Trägern Spannbeton-Kastenträger verwendet. Diese Kastenträger werden normalerweise nach der "Cantilever-Bauweise" konstruiert . Die Träger werden entweder abschnittsweise vorgefertigt und vor Ort aufgestellt oder abschnittsweise vor Ort gegossen.

Die Sektionen werden symmetrisch vom Pfeiler aus aufgebaut oder gegossen, um die Stabilität des Überbaus, des Pfeilers und des Fundaments zu gewährleisten, und sie werden mit Spannseilen zum vorherigen Abschnitt „genäht“.

Die normalerweise verwendeten Kastenträger werden in Abb. 16.24 gezeigt. Der in Abb. 16.24a und 16.24b dargestellte Kastenträger ist für eine zweispurige Fahrbahn bestimmt. Die in Fig. 16.24c und 16.24d gezeigten Doppelzellen-Kastenträger können für eine Fahrbahn mit sechs Fahrstreifen verwendet werden, wenn zwei solcher Einheiten nebeneinander verwendet werden. Der in Abb. 16.24e dargestellte Typ kann in vier Fahrstreifen aufgeteilt werden.

Abb. 16.25a zeigt einen langen Abschnitt einer mit der Cantilever-Methode konstruierten Kastenträgerbrücke. Abbildungen unterhalb des Kastenträgers in Abb. 16.25b zeigen Einheiten und Konstruktionsreihenfolge der Pfeiler. Die Anordnung der vorgespannten Spannseile ist auch in Abb. 16.25b dargestellt.