Top 6 Arten von Brücken mit langer Spannweite

Dieser Artikel wirft Licht auf die ersten sechs Arten von Brücken mit langer Spannweite. Die Typen sind: 1. Kontinuierliche Brückenträgerplatten 2. Kontinuierliche Stahlrohr- oder Brückenträgerbrücken 3. Stahlbogenbrücken 4. Kontinuierliche oder freitragende Fachwerkbrücken 5. Kabelbrücken 6. Hängebrücken.

Geben Sie # 1 ein. Kontinuierliche Plattenträgerbrücken:

Einfach unterstützte Plattenträgerbrücken. Da die grundlegenden Konstruktionsprinzipien für durchgehende Plattenträgerbrücken gleich bleiben, muss die Auswirkung der Spannungsumkehr auf Trägern aufgrund der Kontinuität der Konstruktion in der Konstruktion berücksichtigt werden.

Darüber hinaus müssen aufgrund der längeren Spannweiten und der Kontinuität des Decks große Bewegungen des Decks bei der Konstruktion von Dehnungsfugen und Freilagern berücksichtigt werden. Die hervorstechenden Merkmale einer durchgehenden Plattenträgerbrücke mit einer Hauptspannweite von 261 Metern und einer Seitenspanne von 75 Metern sind unten angegeben. Dies ist die Sava-I-Brücke in Belgrad, Jugoslawien, die 1956 errichtet wurde (Abb. 17.1).

Sava I Brücke in Belgrad :

Die Brücke hat eine Fahrbahn von 12, 0 Metern mit 3, 0 Meter langen Gehwegen auf beiden Seiten. Die Tiefe des Trägers beträgt 4, 72 Meter am Widerlager, 4, 57 Meter in der Mitte der Hauptspanne und 9, 76 Meter am Pier. Das Spannweiten-Tiefenverhältnis des Trägers variiert zwischen 57 und 27. Das Brückendeck besteht aus einem orthopädischen Stahldeck, das aus einer 10 mm bis 18 mm dicken Platte besteht, die durch Rippen in 305 mm-Mitten versteift ist.

Die Dicke der Stegplatte beträgt 14 mm. Vertikale Stegversteifungen sind in der Mitte von 9, 0 Metern angeordnet, während die horizontalen Stegversteifungen etwa 760 mm in der Kompressionszone liegen. Eine Liste einiger durchgehender Plattenträgerbrücken ist in Tabelle 17.1 dargestellt.

Typ # 2. Kontinuierliche Stahlrohr- oder Kastenträgerbrücken:

Rohr- oder Kastenträgerbrücken werden für die Form der Träger als Rohr- oder Kastenteil bezeichnet. Verschiedene Formen von Rohr- oder Kastenträgerbrücken sind in Abb. 17.2 dargestellt.

Der in (Abb. 17.2a) gezeigte einzelne rechteckige Kastenabschnitt wurde für die Europa-Brücke über Sill Valley, Australien, übernommen, während der rechteckige Kastenabschnitt (Abb. 17.2b) für die San Mateo-Hayward-Brücke, USA, übernommen wurde. Die in (Abb. 17.2d) und (17.2c) gezeigten einteiligen trapezförmigen Kastenabschnitte wurden für die Concordia-Brücke Montreal bzw. die Wuppertal-Brücke, Deutschland, verwendet.

Die Kastenträger besitzen im Vergleich zu offenen Querschnitten wie Plattenträgern eine hohe Verwindungssteifigkeit und -festigkeit. Die Kastenprofile mit einer Bodenplatte, die die Bodenflansche verbindet, erfordern kein Gerüst zur Aufrechterhaltung des Innenraums, da diese von einem Ende zum anderen direkt zugänglich sind.

Die Träger mit offenem Querschnitt haben keinen solchen Vorteil, und für die Aufrechterhaltung des Innenraums ist ein Gerüst erforderlich.

Kurze Angaben zu einer Brückenträgerbrücke, nämlich Die San Mateo-Hay Ward Bridge, USA, ist unten aufgeführt:

San Mateo-Hayward-Brücke, USA :

Die Brücke wurde 1967 gebaut. Die Spannweite und der Querschnitt der Brücke sind in Abb. 17.3 dargestellt. Die Brücke hat ein orthopädisches Stahldeck. Die Tiefe des Trägers in der Mitte der Hauptspanne beträgt 4, 57 Meter und am Pier beträgt der Abstand 9, 15 Meter, so dass sich ein Span-Tiefen-Verhältnis von 50 zu 25 ergibt.

Eine Liste einiger Brückenträgerbrücken finden Sie in Tabelle 17.2:

Typ 3: Stahlbogenbrücken:

Die Entwicklung von hochfestem Baustahl ermöglichte die Konstruktion von Bogenbrücken mit größeren Spannweiten, die denen anderer Stahlbrücken ähneln. Stahlbogenbrücken werden abhängig von der Anordnung des Decks oder der Anordnung des strukturellen Systems als Bogenbrücken klassifiziert. Stahlbogenbrücken können jedoch entweder feste Rippen oder Fachwerkrippen haben, während die Betonbogenbrücken nur feste Rippen haben.

Die Verwendung von Stahlbogenbrücken über Trägerbrücken ähnelt denen von Betonbogenbrücken. Die grundlegenden Konstruktionsprinzipien für Stahlbogenbrücken sind die gleichen wie für Betonbogenbrücken. Konstruktionsüberlegungen wie das Schrumpfen der Wölbung, Kriechen usw. treten jedoch bei Stahlbogenbrücken nicht auf, wie bei Betonbrücken.

Die hervorstechenden Merkmale von zwei Stahlbogenbrücken sind unten angegeben:

ich. Regenbogenbrücke:

Die Brücke liegt über dem Niagara River zwischen Kanada und den Vereinigten Staaten von Amerika. Das Baujahr ist 1941.

Die Spannweite und der Anstieg der Brücke ist in Abb. 17.4 dargestellt:

Der Bogen ist vom Deckentyp mit offenem Spandrel, wobei die Bogenrippe am Federpunkt befestigt ist. Die Bogenrippe besteht aus zwei vernieteten Stahlboxen mit einer Tiefe von 3, 66 Metern und einer Breite von 0, 91 Metern. Diese Boxen befinden sich in einer Entfernung von 17, 12 Metern von Mitte zu Mitte.

Das Brückendeck hat eine zweispurige Fahrbahn von 6, 71 Metern, die jeweils 1, 2 Meter vom Mittelwert trennt und auf der einen Seite einen Fußweg von 3, 0 Metern und auf der anderen Seite einen Sicherheitsbordstein von 225 mm hat.

ii. Port-Mann-Brücke:

Diese Brücke befindet sich in der Nähe von Vancouver, Kanada, am Fraser River. Die Spannweite der Brücke ist in Abb. 17.5 dargestellt. Der Bogen ist eine besondere Art von gebundenem Bogen, der sowohl den klassischen als auch den gebundenen Bogen nutzt.

Der Bogen ist halbdurchlässig, wodurch die Höhe sowohl der Hosenträger als auch der Brüstungssäulen reduziert wird. Die Fahrbahn des Brückendecks ist 16, 56 Meter breit und auf beiden Seiten 1, 2 Meter breit. Eine Liste einiger weiterer Bogenbrücken finden Sie in Tabelle 17.3.

Geben Sie # 4 ein. Kontinuierliche oder freitragende Fachwerkbrücken:

Arten von einfach unterstützten Fachwerkbrücken. Diese Typen werden auch für durchgehende und freitragende Brücken verwendet. Die Grundprinzipien der Bewertung der Kräfte in den Traversenmitgliedern. Aufgrund der Anwesenheit von mehr Mitgliedern sowie aufgrund der Kontinuität wird die Arbeit jedoch aufwendig und zeitraubend.

Bei größeren Spannweiten werden die Plattenlängen bei größeren Plattenlängen unterteilt, um eine angemessene Unterstützung für das Deck zu bieten. Der in Fig. 14.6a gezeigte Warren-Binder kann, wenn er für größere Spannweiten verwendet wird, modifiziert werden, indem für den vorgenannten Zweck vertikale Achsen vorgesehen werden, wie in Fig. 14.6b gezeigt.

Das Pettit ist eine Modifikation des N- oder Pratt-Fachwerks mit Unterteilung der Paneele (Abb. 17.6). In der Howrah-Brücke, einer Auslegerbrücke, wurde K-Traverse verwendet (Abb. 17.8).

Die hervorstechenden Merkmale von zwei langgezogenen Stahlfachwerkbrücken, einer vom kontinuierlichen Typ und der anderen vom Cantilever-Typ, werden im Folgenden beschrieben:

ich. Brücke über den Fluss Fulda:

Diese Brücke wurde über den Fluss Fulda in Westdeutschland gebaut. Die Spannenanordnung ist in Abb. 17.7 dargestellt. Die Brücke hat Warren-Traversen über 7 in Abb. 17.7 gezeigte Spannweiten. In der Brücke wurde ein Orthotropic-Stahldeck integriert, das fest mit dem oberen Akkord verbunden ist.

Die Traversen haben für alle Spannweiten eine einheitliche Tiefe von 6, 0 Metern, so dass sich für größere Spannweiten ein Spannweiten-Tiefenverhältnis von 23, 8 ergibt. Das Deck hat eine Fahrbahn von 9, 0 Metern mit einem 1, 75 Meter langen Fußweg auf der anderen Seite (siehe Abb. 17.7).

ii. Howrah Bridge:

Diese Brücke wurde 1943 über dem Hooghly River in Kalkutta gebaut. Die Spannenanordnung ist in Abb. 17.8 dargestellt. Die Brücke hat zwei Endanker (die an den Endstützen verankert sind) und einen Hauptspann, der aus zwei Auslegern und einem Hängebügel besteht.

Der Brückenbinder ist ein K-Fachwerk mit Paneelen, die zum Stützen des Decks unterteilt sind, das an Aufhängern an Paneelfugen aufgehängt ist. Das Deck wird auf Längsträgern getragen, die auf Querträgern ruhen, die an den Hosenträgern befestigt sind. Der Querschnitt des Decks ist in Abb. 17.8b dargestellt.

Tabelle 17.4 zeigt einige durchgehende oder freitragende Stahlfachwerkbrücken:

Typ # 5: Kabelhaltende Brücken:

Die Schrägseilbrücken in der vorliegenden Form wurden in Europa speziell nach dem Zweiten Weltkrieg in Westdeutschland gebaut, als die Notwendigkeit des Wiederaufbaus einiger Brücken dringend spürbar wurde.

Die Schrägseilbrücken sind für den Spannbereich von 200 bis 500 Metern geeignet, der nicht durch Trägerbrücken überbrückt werden kann oder sich innerhalb des wirtschaftlichen Spannbereichs der versteiften Hängebrücken befindet. Ferner ist, wie bei versteiften Hängebrücken, keine Inszenierung oder falsche Arbeit für den Bau von Seilzugbrücken erforderlich.

Der grundlegende Unterschied zwischen einer Schrägseilbrücke und einer Hängebrücke besteht darin, dass zwar alle Kabel vom Deck einer Schrägseilbrücke mit dem Hauptturm durch straffe und geneigte, aber gerade Kabel verbunden sind, die beiden Hauptkabel vom Turm aus Eine Hängebrücke bildet eine Fahrleitung, an der die Aufhänger aufgehängt werden und an diesen Aufhängungen ist das Decksystem befestigt (Abb. 17.9).

Die geneigten gespannten Seile einer Schrägseilbrücke sind relativ steif als die Seile einer Hängebrücke, die relativ flexibel sind, wofür die Seile einer Schrägseilbrücke zusätzlich zu dem Widerlager oder der Turmhalterung als elastische Zwischenstützen wirken.

Dies ist bei Kabeln für Hängebrücken nicht der Fall und aufgrund der Flexibilität der Hauptkabel ist die Stützwirkung sehr gering: Das Vorhandensein von elastischen Zwischenstützen in einer Schrägseilbrücke verringert die Durchbiegung des Brückendecks und die Tiefe der Deckträger.

Bei Schrägseilbrücken sind die Seile gespannt und die Türme sowie das Deck sind zusammengedrückt. Durch dieses Konstruktionssystem bieten die Schrägseilbrücken eine hohe Beständigkeit gegen aerodynamische Instabilität, und daher war die dynamische Instabilität bei der Schrägseilbrücke kein Problem.

Dieser Aspekt ist bei Hängebrücken sehr groß und bei Trägerbrücken gleich Null. Schrägseilbrücken nehmen daher in Bezug auf die aerodynamische Instabilität eine mittlere Position zwischen den Trägerbrücken und Hängebrücken ein.

Die horizontalen Komponenten der Seilkräfte aus Haupt- und Seitenfeldern gleichen sich aus, während die vertikalen Komponenten die vertikalen Lasten (DL + LL) der Brückendecks tragen (Abb. 17.10).

Diese horizontalen Komponenten der Seilkräfte erzeugen eine Art Vorspannungseffekt im Deck, sei es ein orthopädisches Stahldeck oder ein Stahlbetonverbunddeck, und erhöhen somit die Tragfähigkeit des Decks.

In Abb. 17.10 ist AB der Tower und DB, BE sind Side-Span- bzw. Main-Span-Kabel. DA und AE sind das Seitenfeld und das Hauptfeld. Bei B gleichen sich die horizontalen Komponenten der Seilkräfte C 1 und C 2 aus, dh C 1 cos & thgr; 1 = C 2 cos & thgr; 2 .

In ähnlicher Weise sind bei A die Horizontalkraft im Deck aufgrund horizontaler Komponenten der Seilkräfte C 1 und C 2 C 1 cos9i und C 2 cos θ 2, die ebenfalls ausgleichen. Diese horizontale Kraft im Deck erzeugt den Vorspanneffekt.

Die vertikalen Komponenten der Seilkräfte bei D und E gleichen die Decklasten aus, dh C 1 sin & thgr; 1 = W 1 und C 2 sin & thgr; 2 = W 2 + W 3 . Wenn C 1 sin θ 1 größer als die Decklast W 1 ist, muss das Ende D so verankert werden, dass die Verankerungskraft Fi durch C 1 sin θ 1 = (W 1 + F 1 ) gegeben ist. Die Kompression im Turm AB = C 1 sin & thgr; 1 + C2 sin & thgr; 2 . Reaktion bei A = C 1 sin & thgr; 1 + C 2 sin & thgr; 2 + W 1 + W 2 (W 1 & W 2 sind Reaktionen aus der Spanne DA & AE).

Das orthotrope Stahldeck mit seiner versteiften Platte oder dem Stahlbetonverbundwerkstein dient nicht nur als oberer Flansch des Haupt- und Querträgers, sondern wirkt auch als horizontaler Träger gegen Windkräfte, wodurch die seitliche Steifigkeit erhöht wird als bei den alten Brücken. Haupttürme, die in Schrägseilbrücken verwendet werden, können ein Einzelturm, ein A-Rahmen, Doppeltürme oder ein Portal sein (siehe Abb. 17.11).

Die Deckträger können aus Plattenträgern bestehen, die einen orthotropen Deckdeckel aus Stahl und einen Bodenflansch aufweisen. Diese Decks haben einen geringeren Torsionswiderstand, und als solche werden Kastenprofile im Allgemeinen als Deckenträger verwendet. Kastenabschnitte können ein- oder zweigeteilt sein und wiederum rechteckig oder trapezförmig sein, wie in Abb. 17.12 dargestellt.

Diese Abschnitte sind besser geeignet, um Torsionsmomenten zu widerstehen, die durch exzentrisch wirkende Lasten oder Windkräfte verursacht werden.

Die Anordnung der Kabel vom Hauptturm zum Deck ist unterschiedlich. Bei einem „Lüfter“ -Typ stammen die Kabel vom selben Punkt des Turms, wie in Abb. 1 dargestellt. 17.13a. Die anderen Typen sind "Harp" oder "modifizierte Harp" wie in Abb. 17.13b oder 1743c. Bei beiden Harpentypen stammen nur Kabelpaare vom selben Punkt des Turms aus und als solche gibt es wenige Ursprungspunkte für die Kabel.

Der Unterschied zwischen dem Harpentyp und dem modifizierten Harpentyp besteht darin, dass im ersten Fall die Kabel alle parallel sind und die gleiche Neigung aufweisen, im zweiten Fall jedoch die Kabelneigungen wie beim Lüftertyp variieren. Die Kabelsteigungen variieren von tanϴ = 0, 30 bis 0, 50.

Anstelle von Einzel- oder Doppelkabeln sind mehrere Kabel zu bevorzugen, da im letzten Fall die Kabelkräfte an einer Reihe von Punkten im Deck anstelle von einer oder zwei Stellen verteilt werden, für die die Tiefe des Decks verringert wird.

Auffallende Merkmale einiger kabelgebundener Brücken Nordbrücke in Düsseldorf:

Diese Brücke wurde 1958 für den Verkehr freigegeben. Die Spannweitenanordnung ist in Abb. 17.14 dargestellt. In der Brücke wurden Zwillingstürme wie in Abb. 17.11b und zwei Kabelebenen verwendet. Das Deck wird auf zwei Hauptkastenträger mit einer Tiefe von 3, 125 m und einer Breite von 1, 60 m gestützt, an denen die Kabel von den Türmen verankert sind. Der Abstand der Kastenträger beträgt 9, 10 m.

Orthotropes Stahldeck mit 14 mm starker Platte, die mit Winkeln von 200 x 99 x 10 mm im Abstand von 400 mm versteift wurde, hat einen Balken angenommen. Die Fahrbahn der Brücke beträgt 15, 0 m, der 3, 53 m lange Radweg und der 2, 23 m lange Fußweg. Die mittleren Seile sind an den Türmen befestigt, aber die oberen und unteren Seile sind über Kipplager angeordnet, die wiederum an den Türmen befestigt sind.

iii. Rheinbrücke bei Leverkusen, Westdeutschland :

Diese Brücke wurde 1965 fertiggestellt. Die Türme und die Seile liegen wie in Abb. 17.11a in der Mitte des Brückendecks und durchqueren den 3, 67 m breiten Mittelwert. Es wurde ein orthotropes Stahldeck mit 61 mm starkem Verschleiß auf einem zweizelligen Kastenträger verwendet. Verlängerte Querträger stützen einen Teil des Brückendecks und des Fußwegs ab (Abb. 17.15b).

Die Brücke bietet eine zweispurige Straße mit einer Breite von 13, 0 m, die durch einen mittleren Mittelwert von 3, 67 m getrennt ist, und weist an der Außenseite jeder Fahrbahn einen 3, 22 m langen Fußweg auf. Die unteren Seile sind an den Türmen befestigt, während die oberen Seile über einem Wippenlager oben am Turm angeordnet sind.

iv. Maracaibo-Brücke über dem Maracaibo-See in Venezuela:

Diese 1962 fertiggestellte Schrägseilbrücke hat sieben Spannweiten. zwei Enden von 160 Metern und fünf Zwischenspannen von 235 Metern (Abb. 17.16). Das Deck und die Träger sind aus Spannbeton. Der freitragende Teil besteht aus einem dreizelligen Kasten-Trägerabschnitt (Abb. 17.16b), während die aufgehängte Spannweite vier vorgespannte Beton-T-Träger mit einer variablen Tiefe von 1, 80 Mattenenden und 2, 51 m in der Mitte hat (Abb. 17.16c). .

Die Brücke hat eine doppelte Laufbahn von 7, 16 m mit einem zentralen Mittel von 1, 22 m und zwei Fußwegen von 0, 91 m (Abb. 17.16b). Die Deckplattendicke für die gesamte Brücke variiert zwischen 170 mm und 270 mm.

v. Zweite Hooghly-Brücke, Kalkutta (im Bau befindlich):

Die Spannweite der Brücke und der Querschnitt des Decks sind in Abb. 17.17 dargestellt. Die Kabel sind wie in Abb. 17.13a in Lüfterform angeordnet, wobei die Gesamtanzahl der Kabel 152 beträgt. Das Brückendeck ist ein Verbunddeck, das aus einer Stahlbetondeckplatte besteht, die auf zwei Haupt- und einem zentralen Stahl-I-Profil gestützt wird.

Kurze Angaben zu einigen weiteren Schrägseilbrücken sind in Tabelle 17.5 enthalten:

Typ 6. Hängebrücken:

Hängebrücken sind wirtschaftlich, wenn die Spannweite 300 Meter überschreitet. In vielen Ländern wurden jedoch auch Hängebrücken mit kleineren Spannweiten aus ästhetischen und anderen Gründen gebaut. Für Spannweiten von mehr als 600 Metern sind die versteiften Hängebrücken die einzigen Lösungen, um solche größeren Spannweiten abzudecken.

Hängebrücken bestehen aus einer Haupt- und zwei Seitenfeldern. Das Verhältnis der Seitenspanne zur Hauptspanne variiert im Allgemeinen von 0, 17 bis 0, 50 (Tabelle 17.6). Zwei Kabelgruppen verlaufen von einem Ende der Brücke zum anderen und passieren zwei Türme. Die Enden der Kabel sind im Boden verankert. Das über versteifende Fachwerk abgestützte Brückendeck wird durch Tragbügel an den Kabeln aufgehängt und daher der Name "Hängebrücke".

Eine Hängebrücke besteht aus folgenden Komponenten (Abb. 17.18):

(a) Türme,

(b) Kabel,

(c) Verankerungen,

(d) Hosenträger,

(e) Versteifungsbinder

(f) Brückendeck bestehend aus Querträgern, Längsträgern und Deckbelägen und

(f) Gründung

Die sehr flexiblen Kabel nehmen kein Biegemoment auf und sind nur Zugkräften ausgesetzt. Die Lasten vom Versteifungsbinder werden von den Hosenträgern getragen, die wiederum die Last auf die Kabel übertragen.

Diese zugfesten Seile übertragen die Lasten auf die Türme, die als ausreichend flexibel angesehen werden und an beiden Enden festgenagelt sind. Unter den Türmen befinden sich separate oder kombinierte Fundamente, um die Lasten endgültig auf die darunter liegenden Bodenschichten zu übertragen.

Der Versteifungsbinder versteift, wie der Name schon sagt, das Deck und verteilt die aktiven Lasten des Decks auf die Kabel. Andernfalls hätten die Kabel aufgrund von konzentrierten aktiven Lasten ein lokales Durchhängen erfahren und somit eine lokale Winkeländerung im Decksystem verursacht .

Die Versteifungsbinder sind an den Türmen angelenkt und an Knotenpunkten an Aufhängern aufgehängt, die üblicherweise hochfeste Kabel sind. Vertikale Hosenträger wurden in vielen Brücken verwendet. Diagonale Hosenträger wie in Abb. 17.25 haben jedoch den Vorteil, dass sie die aerodynamische Stabilität der Brücke erhöhen, was für Hängebrücken sehr wichtig ist.

Das Kabel sollte kaltgezogen sein und darf nicht wärmebehandelt werden, da das Kabel auch bei geringen Belastungen aufgrund alternativer Beanspruchung ausfallen kann. Die Faserstruktur der kaltgezogenen Drähte kann Wechselbeanspruchungen viel besser widerstehen als die feinkörnigen wärmebehandelten Drähte.

Aerodynamische Instabilität :

Die Tacoma Narrows Bridge mit einer Hauptspanne von 853 Metern wurde am 1. Juli 1940 für den Verkehr geöffnet, jedoch aufgrund der vertikalen Schwingungen und des durch den Wind mit einer Geschwindigkeit von 67 km / h verursachten Drehmoments stark beschädigt und in Stücke gerissen.

Bei der Untersuchung ergab sich, dass Tacoma Narrows Bridge einige Abweichungen von den herkömmlichen Praktiken hatte, um ein Design zu haben, das viel schlanker und somit billiger aussieht. Zum Beispiel wurden flache Plattenträger als Versteifungsträger verwendet, wobei das Spanntiefenverhältnis 350 anstelle der normalen Werte von 100 bis 200 (Tabelle 17.7) betrug, wobei das Spannen-Breiten-Verhältnis 72 anstelle des Durchschnittswerts von 40 betrug.

Diese Änderungen machten das Deck sehr flexibel und setzten das Deck unter den sich bewegenden Lasten vertikalen Schwingungen aus. Am Tag des Versagens erzeugte ein Wind mit einer Geschwindigkeit von 67 km / h eine vertikale Schwingung in Kombination mit einer Drehbewegung und verdrehte schließlich das Brückendeck in Stücke.

Der auf eine Struktur ausgeübte Wind verursacht abhängig von der Form und dem Querschnitt des Decks und dem Anstellwinkel die folgenden Kräfte:

1. Kräfte heben und ziehen

2. Wirbelbildung

3. Flattern.

Flattern ist die Oszillation des Brückendecks in einem Modus, der sowohl Querbewegungen als auch Torsionsdrehungen umfasst, und kann auftreten, wenn die Eigenfrequenzen der beiden Modi, getrennt genommen, gleich Eins sind, N / Nv, dh - = 1, wobei N 8 = Torsionsfrequenz und N v = vertikale Frequenz. Daher muss das Brückendeck N ϴ / N v -Werte haben, die deutlich größer als 1 sind.

Die Eigenfrequenzen und Modi der gesamten Struktur müssen geschätzt werden. Die niedrigsten Frequenzen erzeugen (a) vertikale Bewegungen mit einem Modus in der Mitte der Hauptspanne und (b) Torsionsbewegungen mit einem Modus ebenfalls in der Mitte der Hauptspanne. Eigenfrequenzen einiger der vorhandenen Brücken sind in Tabelle 17.6 gezeigt.

Strukturelle Arrangements:

Die folgenden baulichen Vorkehrungen werden für Hängebrücken getroffen:

1. Geladenes oder entladenes Achterstag.

2. Selbst verankerter oder extern verankerter Achterstag

3. Versteifungsbinder verschiedener Typen

4. Verschiedene Seitenverhältnisse.

5. Verschiedene Verhältnisse von Spannweite zu Durchhang des Kabels.

6. Verschiedene Verhältnisse von Spannweite zu Tiefe des Versteifungsbinders.

7. Turmanordnung

8. Anordnung der Aufhänger

Kabelbiegung:

Der Kabeldurchhang würde die Konstruktion einer Hängebrücke erheblich beeinflussen, da ein kleinerer Kabeldurchhang die Seilspannung erhöht, jedoch die Höhe der Türme und die Länge der Aufhänger verringert. Wenn daher die Stückkosten von Türmen und Aufhängern höher sind oder die Stückkosten von Kabeln geringer sind, kann ein geringerer Kabeldurchhang verwendet werden und umgekehrt.

Ein verringerter Kabeldurchhang erhöht auch die Kabelsteifigkeit sowie die Gesamtsteifigkeit der Struktur, was zu einer höheren Eigenfrequenz und einer geringeren Neigung zu aerodynamischer Instabilität führt.

Gleichung des Aufhängungskabels:

Betrachten Sie einen Punkt P auf dem Kabel, der x und y mit B als Ursprung koordiniert (Abb. 17.19). Das Tragseil hängt in Form einer Parabel, deren Gleichung gegeben ist durch

Gleichung 17.2 gibt das Abtauchen des Kabels von seiner Turmhalterung in einem beliebigen Abstand x von B an.

Spannung im Kabel:

In Abb. 17.20 ist die vertikale Reaktion auf dem Turm aufgrund der Last w pro Längeneinheit = RB = RD = wL / 2 = R:

Da das Kabel flexibel ist, kann es keinen Moment dauern, und daher ist der Moment in der Mitte des Kabels Null. Daher Moment der linken Seitenlasten und Kräfte um C nehmen,

Back-Stay-Kabel:

Das Tragseil der Hauptspanne wird auf zwei Türmen auf beiden Seiten der Hauptspanne gehalten. Das Aufhängungsseil wird nach dem Überfahren des Stützfußes im Allgemeinen in einer Betonmasse einer Art Verankerungsanordnung verankert. Das Kabel der Seitenspanne wird als "Ankerkabel" oder "Back-stay" -Kabel bezeichnet.

Die folgenden zwei Vorkehrungen werden getroffen, um die Kabel über die Türme von der Hauptspannung zur Seitenspanne zu führen:

1. Rollenhalterung führen

2. Rollenhalterung.

Führungsrollenhalter für Aufhängungskabel:

Das Hauptkabel wird über eine reibungslose Umlenkrolle genommen, die an der Oberseite des Trageturmes befestigt ist, um die seitliche Spannweite zu erreichen, und wird dann verankert. In Abb. 17.21 sind a und θ die Winkel, die die Kabel mit der Mittellinie des Turms bilden, und T ist die Spannung im Kabel. Da das Kabel über eine reibungslose Rolle läuft, ist T auf beiden Seiten gleich.

Vertikale Reaktion am Turm durch Seilzugspannung

R T = T cosα + T cosθ (17, 5)

Horizontale Kraft auf der Turmspitze

T sinα - T sinθ = T (sinα - sinθ) (17.6)

Rollenhalter für Aufhängekabel:

Bei dieser Anordnung von Tragseilen werden sowohl das Hauptkabel als auch das Ankerkabel an einem Sattel befestigt, der auf Rollen ruht, die sich oben am Turm befinden (Abb. 17.22).

Da der Sattel im Ruhezustand ist, müssen die horizontalen Komponenten der Haupt- und Ankerkabel gleich sein, dh

H = T, sinα = T2 sinθ (17, 7)

Vertikale Reaktion auf den Turm durch Spannung in den Kabeln

R T = T 1 cosα + T 2 cosθ (17, 8)

Beispiel:

Eine Hängebrücke mit einer Spannweite von 100 Metern hat einen Kabeldurchhang von 10 Metern. Berechnen Sie die maximale Spannung in den Kabeln, wenn das Deck eine Last von 50 KN pro Meter Länge trägt. Finden Sie auch die vertikale Reaktion auf dem Turm (a), wenn das Kabel über eine reibungslose Rolle läuft, und (b), wenn das Kabel über einen Sattel läuft, der auf Rollen ruht.

Gegeben:

L = Hauptspannweite = 100 m

y = Kabeldurchhang in der Mitte = 10 m

w = UDL = 50 kN pro m.

a = Winkel des Ankerkabels = 60 °

Kurze Beschreibung einiger vorhandener Hängebrücken der Forth Road Bridge (Schottland):

Die Ansicht der Brücke ist in Abb. 17.23 dargestellt. Die Hauptspanne besteht aus einem orthotropen Stahlplattendeck mit einer 38 mm dicken Asphaltoberfläche. Die Seitenfelder haben 222 mm. dicke Betonplatte mit einer Verschleißfläche aus 38 mm starkem Asphaltbeton wie in der Hauptspanne. Das Spannweitenverhältnis des Versteifungsbinders beträgt 120. Weitere Merkmale sind in Tabelle 17.7 aufgeführt.

ich. Mackinac Bridge (USA):

Die Ansicht der Brücke ist in Abb. 17.24 dargestellt. Die Brücke bietet eine vierspurige Fahrbahn mit einer Gesamtlänge von 108 mm. dicke Stahlgitter. Während die äußeren Fahrbahnen mit Beton bedeckt sind, bleibt die zentrale zweispurige Fahrbahn unter aerodynamischen Gesichtspunkten offen. Das Spannweite-Tiefenverhältnis des Versteifungsfachwerks in der Mackinac Bridge beträgt 100. Weitere Merkmale des Brückenbogens sind in Tabelle 17.7 dargestellt.

ii. Severn Bridge (Wales):

Die Ansicht der Severn Bridge ist in Abb. 1 dargestellt. 17, 25. Die Brücke hat eine Doppelschlittenbahn von jeweils 9, 91 m. Anstelle von versteifendem Fachwerk wurde in der Brücke ein röhrenförmiger oder kastenträgerförmiger Stahlprofilabschnitt in Aerofolienform verwendet.

Der Verkehr wird direkt von 11, 5 mm getragen. dicke versteifte Stahlplatte. Das Besondere an dieser Brücke ist nicht nur der röhrenförmige Abschnitt anstelle des versteifenden Fachwerks, sondern auch die geneigten Aufhänger anstelle von vertikalen Aufhängern. Der Abstand zwischen den Aufhängern beträgt 18, 3 Meter und die Neigung des Aufhängers zur Vertikalen variiert zwischen 17, 5 Grad und 25 Grad.

Einige zusätzliche Funktionen werden in Tabelle 17.7 gezeigt:

iii. Verrazano Narrows Bridge (USA):

Die Ansicht der Brücke ist in Abb. 1 dargestellt. 17, 26. Die Brücke hat Doppeldecks mit 6 Fahrspuren in jedem Deck. In jedem Deck wurden drei zweispurige Fahrbahnen mit einem mittleren Mittelwert von 1, 22 m und einer Fahrwegbreite von 11, 28 m vorgesehen. Das Spannweiten-Tiefenverhältnis des Versteifungsbinders beträgt 177, 5 und die Mitte der Mitte der Hauptkabel beträgt 31, 4 m. Einige weitere Funktionen der Brücke sind in Tabelle 17.7 dargestellt.