Top 6 loại cầu dài
Bài viết này đưa ra ánh sáng trên sáu loại cầu nhịp dài hàng đầu. Các loại là: 1. Cầu dầm liên tục dạng tấm 2. Cầu hình ống hoặc hộp dầm liên tục 3. Cầu vòm thép 4. Cầu giàn liên tục hoặc cầu đúc 5. Cầu dây văng 6. Cầu treo.
Loại # 1. Cầu dầm liên tục:
Đơn giản chỉ cần hỗ trợ cầu dầm tấm. Các nguyên tắc thiết kế cơ bản cho cầu dầm liên tục vẫn giữ nguyên, hiệu ứng đảo ngược ứng suất so với các hỗ trợ do tính liên tục của cấu trúc phải được xem xét hợp lệ trong thiết kế.
Hơn nữa, do khoảng thời gian dài hơn và tính liên tục của bộ bài, chuyển động lớn của bộ bài phải được phục vụ hợp lý trong thiết kế các khe co giãn và vòng bi tự do. Các đặc điểm nổi bật của một cầu dầm bản liên tục có nhịp chính 261 mét và nhịp bên 75 mét được đưa ra dưới đây. Đây là cây cầu sava I tại Belgrade, Nam Tư được xây dựng vào năm 1956 (Hình 17.1).
Cầu Sava I tại Belgrade :
Cây cầu có một làn đường dài 12, 0 mét với các lối đi bộ 3.0 mét ở hai bên. Độ sâu của dầm là 4, 72 mét tại mố, 4, 57 mét ở trung tâm của nhịp chính và 9, 76 mét tại bến tàu. Tỷ lệ độ sâu nhịp của dầm thay đổi từ 57 đến 27. Sàn cầu là sàn thép chỉnh hình bao gồm tấm dày 10 mm đến 18 mm được làm cứng bởi các xương sườn ở tâm 305 mm.
Độ dày của tấm web là 14 mm. Các chất làm cứng web dọc được đặt ở vị trí trung tâm 9.0 mét đến trung tâm trong khi các chất làm cứng web ngang nằm ở trung tâm 760 mm xấp xỉ trong vùng nén. Danh sách một số cầu dầm bản liên tục được thể hiện trong Bảng 17.1.
Cầu dầm hình ống hoặc dầm hộp được gọi là hình dạng của dầm là phần hình ống hoặc hình hộp. Các hình dạng khác nhau của cầu hình ống hoặc dầm hộp được thể hiện trong hình 17.2.
Phần hình hộp hình chữ nhật duy nhất thể hiện trong (Hình 17.2a) đã được thông qua cho Cầu Europa qua Thung lũng Sill, Úc trong khi phần hình hộp hình chữ nhật đôi (Hình 17.2b) đã được thông qua cho Cầu San Mateo-Hayward, Hoa Kỳ. Các phần hình thang được phân vùng duy nhất như trong hình (Hình 17.2d) và (17.2c) đã được sử dụng cho Cầu Concordia Montreal và Cầu Wuppertal, Đức, tương ứng.
Các dầm hộp có độ cứng và độ bền xoắn cao so với các mặt cắt mở như dầm bản. Các phần hình hộp có một tấm đáy kết nối các mặt bích phía dưới không yêu cầu giàn giáo để duy trì không gian bên trong vì chúng có thể truy cập trực tiếp từ đầu này sang đầu kia.
Các dầm của mặt cắt mở không có lợi thế như vậy và cần có giàn giáo để duy trì không gian bên trong.
Thông tin cụ thể của một viz cầu dầm hộp. Cầu phường San Mateo-Hay, Hoa Kỳ được đưa ra dưới đây:
Cầu San Mateo-Hayward, Hoa Kỳ :
Cây cầu được xây dựng vào năm 1967. Bố trí nhịp và mặt cắt ngang của cây cầu được thể hiện trong hình 17.3. Cây cầu có một sàn thép chỉnh hình. Độ sâu của dầm ở trung tâm của nhịp chính là 4, 57 mét và tại bến tàu là 9, 15 mét, do đó cho tỷ lệ độ sâu nhịp từ 50 đến 25.
Danh sách một số cầu dầm hộp được đưa ra trong Bảng 17.2:
Loại # 3. Cầu vòm thép:
Sự phát triển của thép kết cấu cường độ cao giúp cho việc xây dựng các cầu vòm có nhịp lớn hơn tương tự như các cây cầu thép khác. Cầu vòm thép được phân loại tùy thuộc vào sự sắp xếp của sàn hoặc bố trí hệ thống kết cấu như cầu vòm. Cầu vòm thép có thể, tuy nhiên, có xương sườn rắn hoặc khung sườn trong khi cầu vòm bê tông sẽ chỉ có xương sườn rắn.
Ưu điểm của việc sử dụng cầu vòm thép so với cầu dầm tương tự như cầu vòm bê tông. Các nguyên tắc thiết kế cơ bản cho cầu vòm thép cũng giống như các nguyên tắc cho cầu vòm bê tông. Tuy nhiên, các cân nhắc thiết kế như co rút của vòm vòm, leo v.v ... sẽ không xảy ra trong cầu vòm thép như trong cầu bê tông.
Các tính năng nổi bật của hai cây cầu vòm thép được đưa ra dưới đây:
tôi. Cầu Vồng:
Cây cầu nằm bắc qua sông Niagara giữa Canada và Hoa Kỳ, năm xây dựng là năm 1941.
Nhịp và sự gia tăng của cây cầu được thể hiện trong hình 17.4:
Vòm là loại boong với spandrel mở có sườn vòm cố định tại điểm lò xo. Khung sườn bao gồm hai hộp thép đinh tán sâu 3, 66 mét và rộng 0, 91 mét. Các hộp này được đặt ở khoảng cách 17, 12 mét từ trung tâm đến trung tâm.
Mặt cầu có một làn đường kép dài 6, 71 mét, mỗi bên cách nhau 1, 2 mét và một lối đi 3, 0 mét ở một bên và lề đường an toàn 225 mm ở phía bên kia.
ii. Cầu cảng Mann:
Cây cầu này nằm gần Vancouver, Canada, qua sông Fraser. Bố trí nhịp của cây cầu được thể hiện trong hình 17.5. Vòm là một loại vòm đặc biệt có lợi thế của cả vòm cổ điển và vòm.
Các vòm là loại bán thông qua đó làm giảm chiều cao của cả hai cột treo và cột spandrel. Đường xe lửa của mặt cầu rộng 16, 56 mét với lối đi rộng 1, 2 mét ở hai bên. Danh sách một số cầu vòm được đưa ra trong Bảng 17.3.
Loại # 4. Cầu giàn liên tục hoặc Cantilever:
Các loại cầu giàn được hỗ trợ đơn giản. Những loại này cũng được sử dụng cho cầu giàn liên tục cũng như cầu đúc hẫng. Các nguyên tắc cơ bản của việc đánh giá lực lượng trong các thành viên giàn. Tuy nhiên, do sự hiện diện của nhiều thành viên cũng như vì tính liên tục, công việc trở nên phức tạp và tốn thời gian.
Đối với các nhịp lớn hơn khi độ dài của bảng điều khiển nhiều hơn, chúng được chia nhỏ để cung cấp hỗ trợ đầy đủ cho bộ bài. Giàn Warren được hiển thị trong Hình 14.6a khi được sử dụng cho các nhịp lớn hơn ', có thể được sửa đổi bằng cách cung cấp các chiều dọc như trong Hình 14.6b cho mục đích nói trên.
Pettit là một sửa đổi của giàn N hoặc Pratt với sự phân chia các tấm (Hình 17.6). K-giàn đã được sử dụng trong cầu Howrah, một cây cầu đúc hẫng (Hình 17.8).
Các đặc điểm nổi bật của hai cây cầu thép nhịp dài, một loại liên tục và loại kia là loại đúc hẫng được mô tả dưới đây:
tôi. Cầu bắc qua sông Fulda:
Cây cầu này được xây dựng trên sông Fulda, Tây Đức. Bố trí nhịp được thể hiện trong hình 17.7. Cây cầu có các kèo Warren liên tục trên 7 nhịp như trong hình 17.7. Hợp nhất sàn thép chỉnh hình với hợp âm hàng đầu đã được cung cấp trong cây cầu.
Các vì kèo có độ sâu đồng đều 6.0 mét cho tất cả các nhịp, do đó cho tỷ lệ độ sâu nhịp là 23, 8 cho nhịp lớn hơn. Mặt cầu có một làn đường dài 9.0 mét với lối đi 1, 75 mét ở phía bên kia như trong hình 17.7.
ii. Cầu Howrah:
Cây cầu này được xây dựng vào năm 1943 qua sông Hooghly tại Calcutta. Bố trí nhịp được thể hiện trong hình 17.8. Cây cầu có hai nhịp neo cuối (được neo ở đầu hỗ trợ) và một nhịp chính gồm hai dầm và một nhịp treo.
Giàn cầu là một giàn K có các tấm được chia nhỏ để hỗ trợ sàn được treo bởi các thanh treo từ các khớp nối. Bộ bài được hỗ trợ trên các bộ xâu dọc nằm trên dầm chéo được cố định cho các thanh treo. Mặt cắt ngang của mặt cầu được thể hiện trong hình 17.8b.
Bảng 17.4 cho thấy một số cầu giàn thép liên tục hoặc đúc hẫng hơn:
Loại # 5. Cầu dây cáp:
Những cây cầu dây văng ở dạng hiện tại được xây dựng ở châu Âu đặc biệt ở Tây Đức sau Chiến tranh thế giới thứ hai khi nhu cầu tái thiết một số cây cầu được khẩn trương cảm nhận.
Cầu dây văng phù hợp với phạm vi nhịp từ 200 đến 500 mét không thể che phủ được, bởi cầu dầm cũng không nằm trong phạm vi nhịp kinh tế của cầu treo cứng. Hơn nữa, như trong các cây cầu treo cứng, không có công việc dàn hoặc sai là cần thiết để xây dựng cầu dây văng.
Sự khác biệt cơ bản giữa cầu dây văng và cầu treo là trong khi tất cả các dây cáp từ mặt cầu của dây văng được nối với tháp chính bằng taut và cáp nghiêng nhưng thẳng, cáp chính đôi từ tháp một cây cầu treo tạo thành một dây xích mà từ đó các giá treo được treo và hệ thống sàn được cố định với các giá treo này (Hình 17.9).
Cáp taut nghiêng của cầu dây văng tương đối cứng hơn cáp của cầu treo tương đối linh hoạt mà cáp của cầu dây văng đóng vai trò là giá đỡ đàn hồi trung gian ngoài mố hoặc trụ đỡ.
Điều này không phải là như vậy trong trường hợp cáp cho cầu treo và do tính linh hoạt của cáp chính, hành động hỗ trợ là rất nhỏ: Sự hiện diện của các giá đỡ đàn hồi trung gian trong cầu dây văng làm giảm độ lệch của mặt cầu cũng như độ sâu của dầm boong.
Trong các cây cầu dây văng, dây cáp bị căng và các tháp cũng như mặt cầu bị nén. Với hệ thống cấu trúc này, các cây cầu dây văng có khả năng chống lại sự mất ổn định khí động học cao và vì sự mất ổn định động như vậy không phải là vấn đề trong cây cầu dây văng.
Khía cạnh này rất chiếm ưu thế trong các cầu treo và nil trong các loại cầu dầm. Do đó, cầu dây văng chiếm vị trí chính giữa giữa cầu kiểu dầm và cầu treo liên quan đến sự mất ổn định khí động học.
Các thành phần nằm ngang của các lực cáp từ chính và các nhịp bên cân bằng nhau trong khi các thành phần dọc hỗ trợ tải trọng thẳng đứng (DL + LL) của mặt cầu (Hình, 17.10).
Các thành phần nằm ngang này của các lực cáp tạo ra một số hiệu ứng ứng suất trong boong cho dù sàn thép chỉnh hình hoặc sàn composite bê tông cốt thép và do đó, làm tăng khả năng chịu tải của sàn.
Trong hình 17.10, AB là tháp và DB, BE lần lượt là cáp phụ và cáp nhịp chính. DA và AE là nhịp nhịp phụ và sàn nhịp chính. Tại B, các thành phần nằm ngang của cáp buộc cân bằng C 1 và C 2 tức là C 1 cosθ 1 = C 2 cos 2 .
Tương tự tại A, lực ngang trong boong do các thành phần nằm ngang của lực cáp C 1 và C 2 là C 1 cos9i và C 2 cos 2 cũng cân bằng. Lực ngang này trong bộ bài tạo ra hiệu ứng dự ứng lực.
Các thành phần dọc của lực cáp tại D và E cân bằng tải của boong, tức là C 1 sin 1 = W 1 và C 2 sin θ 2 = W 2 + W 3 . Nếu C 1 sin 1 lớn hơn tải trọng boong W 1, thì đầu D phải được neo sao cho lực neo Fi được cho bởi C 1 sin θ 1 = (W 1 + F 1 ). Lực nén trong tháp AB = C 1 sin 1 + C2 sin 2 . Phản ứng tại A = C 1 sin 1 + C 2 sin 2 + W 1 + W 2 (W 1 & W 2 là các phản ứng từ nhịp DA & AE tương ứng).
Sàn thép chỉnh hình với tấm cứng hoặc sàn bê tông cốt thép không chỉ đóng vai trò là mặt bích trên cùng của dầm chính và dầm mà còn đóng vai trò là dầm ngang chống lại lực gió tạo ra độ cứng ngang hơn so với các thanh gió được sử dụng trong các cây cầu cũ. Các tháp chính được sử dụng trong các cây cầu dây văng có thể là một tháp đơn, khung chữ A, tháp đôi hoặc một cổng thông tin như trong hình 17.11.
Các dầm sàn có thể bao gồm các dầm đĩa có mặt bích trên sàn thép chỉnh hình và mặt bích đáy được xây dựng. Các sàn này có ít lực cản xoắn hơn và vì vậy các phần hộp như vậy thường được sử dụng làm dầm sàn. Các phần hình hộp có thể là đơn hoặc đôi và một lần nữa có thể là hình chữ nhật hoặc hình thang như trong hình 17.12.
Những phần này phù hợp hơn để chịu được các khoảnh khắc xoắn gây ra bởi tải trọng sống lệch tâm hoặc lực gió.
Sự sắp xếp của các dây cáp từ tháp chính đến boong khác nhau. Trong loại 'quạt', các dây cáp có nguồn gốc từ cùng một điểm của tháp như trong hình. 17, 13a. Các loại khác là loại 'harp' hoặc 'harp sửa đổi' như trong Hình 17.13b hoặc 1743c. Trong cả hai loại đàn hạc, chỉ có các cặp cáp có nguồn gốc từ cùng một điểm của tháp và do đó có rất ít điểm bắt nguồn cho cáp.
Sự khác biệt giữa loại đàn hạc và loại đàn hạc được sửa đổi là ở trước đây, các dây cáp đều song song có cùng độ nghiêng nhưng ở sau này, độ nghiêng của cáp khác nhau như ở loại quạt. Độ dốc cáp thay đổi từ tanϴ = 0, 30 đến 0, 50.
Thay vì cáp đơn hoặc hai dây, tốt hơn là nhiều cáp vì trong trường hợp cuối cùng, lực cáp được phân phối tại một số điểm trong boong thay cho một hoặc hai vị trí giảm độ sâu của boong.
Các tính năng nổi bật của một số cây cầu bắc cầu cáp tại Düssre:
Cây cầu này đã được mở cho giao thông vào năm 1958. Bố trí nhịp được thể hiện trong hình 17, 14. Tháp đôi như trong hình 17.11b và hai mặt phẳng dây cáp đã được sử dụng trong cây cầu. Bộ bài được hỗ trợ trên hai dầm phần hộp chính sâu 3.125 m x rộng 1.60 m mà cáp từ các tháp được neo. Khoảng cách của dầm hộp là 9, 10 m.
Sàn thép chỉnh hình với tấm dày 14 mm được làm cứng với các góc 200 x 99 x 10 mm ở khoảng cách 400 mm đã được áp dụng. Đường dành cho cầu là 15, 0 mét với đường đua 3, 53 m và lối đi 2, 23 m. Các cáp giữa được cố định vào các tháp nhưng cáp trên và dưới được đặt trên vòng bi rocker lần lượt được gắn vào tháp.
iii. Cầu bắc qua sông gần Leverkusen, Tây Đức :
Cây cầu này được hoàn thành vào năm 1965. Các tòa tháp và dây cáp nằm thẳng với tâm của mặt cầu như trong hình 17.11a và đi qua dải phân cách rộng 3, 67 m. Sàn thép chỉnh hình với độ dày thô 61 mm được hỗ trợ trên dầm hộp hai ô đã được sử dụng. Dầm chéo mở rộng hỗ trợ một phần của mặt cầu và lối đi bộ (Hình 17, 15b).
Cây cầu cung cấp cho đường đôi có chiều rộng 13, 0 m được phân tách bằng dải trung tâm rộng 3, 67 m và có lối đi 3, 22 m ở phía bên ngoài của mỗi làn đường. Các cáp thấp hơn được cố định vào các tháp trong khi các cáp trên được đặt trên một vòng bi trên đỉnh tháp.
iv. Cầu Maracaibo, qua Hồ Maracaibo, Venezuela:
Cây cầu dây văng này hoàn thành vào năm 1962 có bảy nhịp viz. hai đầu kéo dài 160 mét và năm nhịp trung gian dài 235 mét (Hình 17, 16). Mặt cầu và dầm được làm bằng bê tông dự ứng lực. Phần đúc hẫng là phần dầm hộp ba ô (Hình 17, 16b) trong khi nhịp treo có bốn dầm bê tông dự ứng lực có độ sâu thay đổi 1, 80 đầu mút và 2, 51 m ở giữa nhịp (Hình 17, 16c) .
Cây cầu có cách vận chuyển kép 7, 16 m với môi trường trung tâm 1, 22 m và hai lối đi 0, 91 m (hình 17, 16b). Độ dày bản sàn cho toàn bộ cây cầu thay đổi từ 170 mm đến 270 mm.
v. Cầu Hooghly thứ hai, Calcutta (Đang xây dựng):
Bố trí nhịp của cầu và mặt cắt ngang của mặt cầu được thể hiện trong hình 17, 17. Các dây cáp được sắp xếp theo kiểu quạt như trong Hình 17.13a, tổng số cáp là 152. Mặt cầu là một sàn tổng hợp bao gồm các tấm sàn bê tông cốt thép được hỗ trợ trên hai phần I chính và một thép xây dựng trung tâm.
Thông tin chi tiết về một số cây cầu dây văng được bao gồm trong Bảng 17.5:
Loại # 6. Cầu treo:
Cầu treo là kinh tế khi nhịp vượt quá 300 mét nhưng cầu treo có nhịp nhỏ hơn cũng đã được xây dựng vì thẩm mỹ và các lý do khác ở nhiều quốc gia. Đối với các nhịp vượt quá 600 mét, cầu treo cứng là giải pháp duy nhất để bao phủ các nhịp lớn hơn như vậy.
Cầu treo bao gồm một nhịp chính và hai nhịp phụ. Tỷ lệ giữa nhịp bên so với nhịp chính thường thay đổi từ 0, 17 đến 0, 50 (Bảng 17.6). Hai nhóm dây cáp chạy từ một đầu cầu đến đầu kia đi qua hai tòa tháp. Các đầu của dây cáp được neo vào mặt đất. Mặt cầu được hỗ trợ trên giàn cứng được treo bằng dây cáp bởi các dây treo và do đó có tên là cầu treo đình đám .
Một cây cầu treo có các thành phần sau (Hình 17, 18) viz:
(a) Tháp,
(b) Cáp,
(c) Neo,
(d) Đình chỉ,
(e) Giàn cứng
(f) Sàn cầu bao gồm dầm chéo, dây, và sàn phù hợp và
(f) Nền tảng.
Các dây cáp rất linh hoạt không mất bất kỳ thời điểm uốn nào và chỉ chịu tác dụng của lực kéo. Tải trọng từ giàn cứng được mang theo bởi các thanh treo, từ đó chuyển tải cho cáp.
Những dây cáp chịu lực kéo này sẽ truyền tải cho các tháp được coi là đủ linh hoạt và được ghim ở cả hai đầu. Các nền móng, riêng biệt hoặc kết hợp, được cung cấp bên dưới các tòa tháp để chuyển tải cuối cùng cho các tầng đất bên dưới.
Giàn cứng, đúng như tên gọi của nó, làm cứng boong và phân phối tải trọng trực tiếp của boong lên cáp nếu không các dây cáp sẽ bị võng cục bộ do tác động của tải sống tập trung và do đó gây ra thay đổi góc cục bộ trong hệ thống boong .
Các vì kèo cứng được đặt ở các tháp và treo tại các điểm nút từ các dây treo thường là cáp có độ bền kéo cao. Hệ thống treo thẳng đứng đã được sử dụng trong nhiều cây cầu nhưng hệ thống treo chéo như trong hình 17.25 có ưu điểm là chúng làm tăng tính ổn định khí động học của cây cầu rất quan trọng đối với cầu treo.
Cáp phải là dây rút nguội và không được xử lý nhiệt vì dây sau dễ bị hỏng do ứng suất thay thế ngay cả khi tải thấp. Cấu trúc sợi của dây rút lạnh có thể chống lại ứng suất thay thế tốt hơn nhiều so với dây được xử lý nhiệt hạt mịn.
Sự bất ổn về khí động học :
Cầu Tacoma Narbow với nhịp chính 853 mét đã được thông xe vào ngày 1 tháng 7 năm 1940 nhưng bị hư hỏng nặng và xoắn thành từng mảnh do dao động thẳng đứng và mô men xoắn do gió thổi với tốc độ 67 Kmph.
Về điều tra, nó đã tiết lộ rằng cầu Tacoma Narrows có một số sai lệch so với các thông lệ thông thường để có một thiết kế trông sẽ thanh mảnh hơn và do đó rẻ hơn. Ví dụ, dầm tấm nông được sử dụng làm dầm cứng, tỷ lệ độ sâu nhịp là 350 thay cho giá trị bình thường từ 100 đến 200 (Bảng 17.7), tỷ lệ giữa chiều rộng là 72 thay cho giá trị trung bình là 40.
Những thay đổi này làm cho bộ bài rất linh hoạt và khiến bộ bài chịu dao động thẳng đứng dưới tải trọng di chuyển. Vào ngày thất bại, một cơn gió thổi với tốc độ 67 Kmph đã tạo ra dao động thẳng đứng kết hợp với chuyển động xoắn và cuối cùng xoắn boong cầu thành từng mảnh.
Gió tác động lên một cấu trúc gây ra các lực sau tùy thuộc vào hình dạng và mặt cắt ngang của mặt cầu và góc tấn công:
1. Lực nâng và lực kéo
2. Sự hình thành xoáy
3. Rung động.
Rung là sự dao động của mặt cầu trong một chế độ bao gồm cả chuyển động ngang và quay xoắn và có thể xảy ra khi tần số tự nhiên của hai chế độ, được tách riêng, bằng với sự thống nhất, N ϴ / N v tức là - = 1, trong đó N 8 = tần số xoắn và N v = tần số dọc. Do đó, mặt cầu phải có giá trị N ϴ / N v lớn hơn đáng kể so với thống nhất.
Các tần số và chế độ tự nhiên của cấu trúc hoàn chỉnh được yêu cầu phải được ước tính. Các tần số thấp nhất tạo ra (a) các chuyển động thẳng đứng với một chế độ ở trung tâm của nhịp chính và (b) chuyển động xoắn với một chế độ cũng ở trung tâm của nhịp chính. Tần số tự nhiên của một số cây cầu hiện có được thể hiện trong Bảng 17.6.
Bố trí kết cấu:
Các sắp xếp cấu trúc sau đây được thực hiện cho cầu treo:
1. Đã tải hoặc không tải vào backstay.
2. Tự neo hoặc thả neo bên ngoài
3. Giàn cứng các loại
4. Tỷ lệ khác nhau của nhịp từ chính đến nhịp chính.
5. Các tỷ lệ khác nhau của nhịp đến độ võng của cáp.
6. Các tỷ lệ khác nhau của nhịp đến độ sâu của giàn cứng.
7. Bố trí tháp
8. Sắp xếp móc áo.
Cáp Sag:
Độ võng cáp sẽ ảnh hưởng đáng kể đến thiết kế của cây cầu treo vì độ võng cáp nhỏ hơn làm tăng sức căng cáp nhưng làm giảm chiều cao của tháp và chiều dài của giá treo. Do đó, khi chi phí đơn vị của tháp và giá treo nhiều hơn hoặc chi phí đơn vị cáp ít hơn, độ võng cáp nhỏ hơn có thể được thông qua và ngược lại.
Độ võng cáp giảm cũng làm tăng độ cứng cáp cũng như tổng độ cứng của cấu trúc dẫn đến tần số tự nhiên cao hơn và ít có xu hướng mất ổn định khí động học.
Phương trình của cáp treo:
Xét một điểm P trên cáp có tọa độ x và y với B là gốc (Hình 17, 19). Cáp treo treo theo hình parabol, phương trình được đưa ra bởi,
Công thức 17.2 cho phép nhúng y của cáp từ giá đỡ tháp của nó ở bất kỳ khoảng cách x nào từ B.
Căng thẳng trong cáp:
Từ hình 17, 20, phản ứng dọc trên tháp do tải trọng w trên mỗi đơn vị chiều dài = R B = R D = wL / 2 = R:
Cáp rất linh hoạt, không thể mất bất kỳ khoảnh khắc nào và vì vậy thời điểm ở giữa nhịp của cáp bằng không. Do đó, lấy thời điểm của phía bên trái tải và lực về C,
Cáp dự phòng:
Cáp treo của nhịp chính được hỗ trợ trên hai tháp ở hai bên của nhịp chính. Cáp treo sau khi đi qua phần dưới hỗ trợ thường được neo xuống thành một khối bê tông của một loại sắp xếp neo. Cáp của nhịp bên được gọi là cáp neo neo Cáp hoặc dây cáp back-stay trực tiếp.
Hai cách sắp xếp sau đây được thực hiện để truyền cáp qua các tháp từ nhịp chính sang nhịp phụ:
1. Hướng dẫn hỗ trợ ròng rọc
2. Hỗ trợ con lăn.
Hướng dẫn Hỗ trợ ròng rọc cho cáp treo:
Cáp chính được lấy qua một ròng rọc dẫn hướng không ma sát được cố định trên đỉnh của tháp hỗ trợ để nhịp bên và sau đó được neo. Trong hình 17, 21, a và θ là các góc mà cáp tạo ra với đường trung tâm của tháp và T là lực căng trong cáp. Vì cáp đi qua một ròng rọc không ma sát, T ở cả hai bên là như nhau.
Phản ứng thẳng đứng trên tháp do căng cáp,
R T = T cosa + T cosθ (17, 5)
Lực ngang trên đỉnh tháp,
T sinα - T sinθ = T (sinα - sinθ) (17.6)
Hỗ trợ con lăn cho cáp treo:
Trong cách sắp xếp cáp hỗ trợ này, cả cáp chính và cáp neo đều được gắn vào yên được hỗ trợ trên các con lăn được đặt trên đỉnh tháp (Hình 17, 22).
Vì yên xe ở trạng thái nghỉ, các thành phần nằm ngang của cả cáp chính và cáp neo phải giống nhau, nghĩa là
H = T, sinα = T 2 sinθ (17, 7)
Phản ứng thẳng đứng trên tháp do căng thẳng trong dây cáp,
R T = T 1 cosa + T 2 cosθ (17.8)
Thí dụ:
Một cây cầu treo có nhịp chính 100 mét có độ võng cáp là 10 mét. Tính lực căng tối đa trong các dây cáp khi boong chịu tải 50 KN trên mỗi mét chiều dài. Cũng tìm phản ứng thẳng đứng trên tháp (a) nếu cáp đi qua ma sát ít ròng rọc và (b) nếu cáp đi qua yên nằm trên các con lăn.
Được:
L = nhịp chính = 100 m
y. = độ võng cáp ở trung tâm = 10 m
w = UDL = 50 KN mỗi m.
a = góc của cáp neo = 60 °
Mô tả tóm tắt về một số cây cầu treo hiện có Cầu đường Forth (Scotland):
Độ cao của cây cầu được thể hiện trong hình 17, 23. Nhịp chính có sàn thép tấm chỉnh hình với bề mặt nhựa đường dày 38 mm. Các nhịp bên có 222 mm. tấm bê tông dày với bề mặt mòn của bê tông nhựa dày 38 mm như trong nhịp chính. Tỷ lệ độ sâu nhịp của giàn cứng là 120. Một số tính năng khác được thể hiện trong Bảng 17.7.
Độ cao của cây cầu được thể hiện trong hình 17.24. Cây cầu cung cấp cho một làn đường bốn làn được thực hiện trên 108 mm. lưới thép dày. Trong khi các làn đường bên ngoài được phủ bằng bê tông, làn đường kép trung tâm bị bỏ ngỏ từ việc xem xét khí động học. Tỷ lệ độ sâu nhịp của giàn cứng trong Cầu Mackinac là 100. Một số tính năng khác của vòng cung cầu được thể hiện trong Bảng 17.7.
ii. Cầu Severn (Wales):
Độ cao của cầu severn được thể hiện trong hình. 17, 25. Cây cầu có cách vận chuyển kép là 9, 91 m mỗi chiếc. Thay vì giàn cứng, phần thép hình ống hoặc dầm hộp của thiết kế lá aero đã được sử dụng trong cây cầu.
Lưu lượng được thực hiện trực tiếp bởi 11, 5 mm. thép tấm dày cứng. Điểm đặc biệt của cây cầu này không chỉ là phần hình ống thay vì vì kèo cứng mà còn là giá treo nghiêng thay cho giá treo thẳng đứng. Khoảng cách móc áo là 18, 3 mét và độ nghiêng của móc treo với chiều dọc thay đổi từ 17, 5 độ đến 25 độ.
Một số tính năng bổ sung được hiển thị trong Bảng 17.7:
iii. Cầu Verrazano Narrows (Hoa Kỳ):
Độ cao của cây cầu được thể hiện trong hình. 17, 26. Cây cầu có sàn đôi với 6 làn xe ở mỗi tầng. Trong mỗi boong, ba làn đường đôi có dải phân cách trung tâm 1, 22 m và chiều rộng đường vận chuyển là 11, 28 m đã được cung cấp. Tỷ lệ độ sâu nhịp của giàn cứng là 177, 5 và trung tâm đến trung tâm của cáp chính là 31, 4 m. Một số tính năng khác của cây cầu được thể hiện trong Bảng 17.7.
