Thiết kế cầu cong (Có sơ đồ)
Sau khi đọc bài viết này, bạn sẽ tìm hiểu về thiết kế của những cây cầu cong.
Cầu cong thường được cung cấp cho cầu cạn và nút giao, nơi các làn đường giao thông khác nhau được chuyển đổi thành một cây cầu đa năng hoặc cầu vượt và ngược lại. Một ví dụ như vậy là cây cầu Hooghly thứ hai tại Calcutta với làn đường phân chia sáu làn trên cây cầu chính bắc qua sông và trên lối tiếp cận cầu cạn ở cả hai bên Calcutta và Howrah.
Các nút giao thông ở cả hai bên Calcutta và Howrah bao gồm một số nhánh đường đơn hoặc kép. Một phần của cầu cạn cuối Calcutta và một số nhánh của các nút giao thông bên cạnh Calcutta và Howrah nằm trên các đường cong như trong Hình 9.12.
Cầu cong qua các kênh đôi khi được yêu cầu xây dựng khi hạn chế đất trong thị trấn hoặc thành phố sao cho việc xây dựng cây cầu như vậy là khả năng duy nhất.
Loại trụ:
Lựa chọn loại Piers cho cầu cạn và cầu cong trao đổi không phải là vấn đề ngoại trừ trong trường hợp làn đường giao thông nằm bên dưới. Khi các làn đường giao thông được đặt bên dưới các công trình cầu cạn hoặc nút giao hoặc nơi cầu được xây dựng trên một kênh, bến tàu hình chữ nhật bình thường ảnh hưởng đến lưu lượng giao thông trong trường hợp trước đây và dòng nước trong trường hợp sau (Hình 9.13a) .
Do đó, trong những trường hợp như vậy, trụ tròn là rắn hoặc rỗng, với nắp trụ ở trên theo góc vuông với trục của cầu là giải pháp phù hợp (Hình 9.13b) trong trường hợp dòng chảy sẽ trơn tru.
Bố cục vòng bi:
Trục của mặt cầu cho cầu cong không phải là một đường thẳng và thay đổi hướng tại mọi điểm và vì lý do này, các trụ cầu hoặc trụ cầu đỡ sàn qua các vòng bi không song song với nhau mặc dù chúng nằm ở góc vuông với trục của cây cầu tại các vị trí này.
Nhưng vì trục của cầu thay đổi hướng từ nắp này sang nắp kia, nên cần phải xem xét cẩn thận về việc cố định trục của vòng bi kim loại, cho dù là con lăn, rocker, bản lề hay trượt, mặc dù không có vấn đề nào như vậy thường xảy ra đối với của vòng bi đàn hồi hoặc vòng bi nồi cao su có thể tự do di chuyển theo bất kỳ hướng nào và cho phép chuyển động ngang và xoay tự do của cấu trúc thượng tầng.
Hướng của vòng bi kim loại tự do phải sao cho hướng dịch của vòng bi trùng với hướng chuyển động của mặt cầu. Trục của một cây cầu cong thay đổi hướng tại mọi điểm và do đó trục của cây cầu tại hai trụ liền kề không giống nhau.
Do đó, phải quyết định cách đặt trục của vòng bi, theo góc vuông với trục cầu tại vị trí đó hay song song với trục trụ cầu hay theo bất kỳ hướng nào khác sao cho chuyển động tự do của trục sàn do sự thay đổi nhiệt độ được cho phép mà không có bất kỳ cản trở. Hướng di chuyển của mặt cầu cong tại các ổ trục tự do có thể được tìm thấy trên lý thuyết từ Hình 9.14.
Sàn cầu cong AG được chia thành sáu phân đoạn bằng nhau, AB, BC, CD, v.v. và các độ dài này có thể được coi là bằng với độ dài hợp âm AB, BC, CD, v.v. đặc biệt khi số lượng phân chia lớn. Đặt độ dài của các hợp âm này bằng với Số 1 và thay đổi độ dài do tăng nhiệt độ là Bδ11. Do đó, tất cả các hợp âm AB, BC, CD, vv đều tăng 81 tiếp tuyến.
Những chiều dài tăng lên này có thể được giải quyết thành hai hướng vuông góc viz. dọc theo AG và vuông góc với AG. Độ dài tăng của AB, BC, CD theo hướng AG lần lượt là δ1cosθ A, 1cosθ B, 1cosθ c và tăng AB, BC, CD theo hướng vuông góc (hướng ra ngoài) lần lượt là 1sinθ A, 1sinθB, 1sinθB.
Tương tự, tăng chiều dài của DE, EF, FG dọc theo AG lần lượt là δ1cosθ E, 1cosθ F, 1cosθ G và dọc theo hướng vuông góc (hướng vào trong) là δ1sinθ E, 1sinθF, 1sinθ G. Nhưng vì θ A = G, B = F và c = θ E và tổng 8 1sinθ của nửa bên trái là hướng ra ngoài và tổng của δ1sinθ của nửa bên phải là bên trong, các chuyển động ra ngoài và bên trong này cân bằng và chuyển động nett theo hướng vuông góc bằng không. .
Do đó, chuyển động của mặt cầu cong AG do biến đổi nhiệt độ sẽ dọc theo AG tức là đường hợp âm nối trục của cầu từ cầu này sang cầu kia và chuyển động của lưới sẽ là be1cosθ.
Do đó, trục mang phải nằm đúng góc với dòng hợp âm AG như trong hình 9.14d. Tuy nhiên, khi sử dụng vòng bi đàn hồi, không cần phải xem xét như vậy vì các vòng bi này có thể tự do di chuyển theo bất kỳ hướng nào.
Phản ứng tại Piers:
Hình 9.15 cho thấy sơ đồ mặt cầu cong. Cả tải trọng chết của boong và tải trọng sống (đặc biệt khi nó lệch tâm ra ngoài) tạo ra xoắn trong boong do đó gây ra phản ứng bổ sung đối với phản ứng bình thường ở cạnh ngoài hoặc vòng bi ngoài tại B và D nhưng giảm bớt một số phản ứng tại A và C. Những khía cạnh này cần được xem xét hợp lệ trong việc thiết kế vòng bi, kết cấu và nền móng.
Một yếu tố khác gây ra phản ứng bổ sung tại B và D là lực ly tâm của các phương tiện đang di chuyển. Lực ly tâm tác dụng ở độ cao 1, 2 m so với mặt cầu sẽ gây ra mô men bằng với lực ly tâm nhân với độ sâu của mặt cầu hoặc dầm cộng với 1, 2 m và điều này sẽ gây ra phản ứng bổ sung tại B và D.
Thiết kế cấu trúc thượng tầng:
Cả tải chết và tải trực tiếp sẽ gây ra xoắn trong boong. A-ill này không ảnh hưởng nhiều đến việc thiết kế sàn bê tông rắn vì nhịp là ít hơn và do đó thời điểm xoắn là ít hơn. Tuy nhiên, ứng suất xoắn có thể được kiểm tra và cung cấp thêm thép nếu ứng suất vượt quá giá trị cho phép.
Ngoài ra, các góc bên trong A và C (nơi có thể xảy ra cong vênh do độ võng của mặt cầu) sẽ được cung cấp một số cốt thép hàng đầu như trong các góc góc nhọn của cầu xiên. Trong các cầu dầm, xoắn do tải trọng chết và sống sẽ đẩy thêm tải trọng lên dầm bên ngoài và làm giảm nhẹ cho dầm bên trong ngoài việc phân phối tải thông thường.
Việc uốn cong mặt cầu trong kế hoạch do lực ly tâm bên cũng phải được xem xét hợp lệ,
Lực ly tâm cũng sẽ gây ra lực xoắn của boong có thể được lấy bằng với lực ly tâm nhân với khoảng cách từ c g. của boong đến 1, 2 m so với mặt cầu. Khoảnh khắc xoắn này sẽ một lần nữa đẩy thêm tải trọng lên dầm bên ngoài và làm giảm nhẹ cho dầm bên trong. Do đó, dầm ngoài cho cầu cong phải mang tải trọng lớn hơn dầm ngoài cho cầu thẳng bình thường.
Để ngăn chặn các phương tiện di chuyển bị lật do lực ly tâm, siêu cao trong mặt cầu như được đưa ra theo phương trình sau sẽ được cung cấp.
Siêu liên kết, e = V 2 / 225R (9.1)
Ở đâu, e = Siêu cao tính bằng mét trên mét
V = Tốc độ tính bằng km. trên giờ
R = Bán kính tính bằng mét.
Siêu cao thu được từ phương trình 9.1 sẽ được giới hạn ở mức 7 phần trăm. Tuy nhiên, trên các khu vực đô thị có giao lộ thường xuyên, sẽ hạn chế giới hạn siêu cao xuống còn 4%. Độ cao siêu cao có thể được cung cấp trong bản sàn bằng cách nâng bản sàn về phía đường cong ngoài như trong hình 9.16.
Độ cao siêu cần thiết có thể đạt được bằng cách tăng chiều cao của bệ về phía đường cong ngoài (giữ nguyên độ sâu của dầm cho tất cả) như trong hình 9.16a hoặc bằng cách tăng độ sâu của dầm về phía đường cong ngoài (giữ chiều cao của bệ tương tự cho tất cả) như trong hình 9.16b nhưng cái trước thích hợp hơn cái sau theo quan điểm kinh tế và xây dựng.
Thiết kế vòng bi:
Ngoài những cân nhắc thông thường đối với thiết kế của vòng bi, ảnh hưởng của lực ly tâm và mômen xoắn phải được xem xét hợp lệ và thiết kế của vòng bi phải được thực hiện phù hợp.
Chi tiết của vòng bi phải sao cho sàn được đỡ trên vòng bi được hạn chế chuyển động ngang theo hướng ngang do tác dụng của lực ly tâm bên cạnh lực địa chấn do tải trọng chết và sống.
Thiết kế kết cấu và nền móng:
Trong khi chuẩn bị thiết kế kết cấu cũng như nền móng, phản ứng bổ sung ở một bên của trụ do xoắn và lực ngang bổ sung ở đỉnh cầu do lực ly tâm phải được xem xét thích hợp.
