Có một cây cầu đường bộ trải nghiệm tải trọng nhiều hơn khi xe đang đỗ hoặc khi họ đang di chuyển?


19

Cầu được thiết kế cho các tải trọng đến từ các phương tiện dự kiến ​​sẽ băng qua chúng. Điều này bao gồm trọng lượng của xe và bất kỳ tải trọng động nào có thể được đưa vào từ chuyển động của xe. Tải trọng động có thể từ "nảy" hoặc từ va vào ổ gà hoặc ổ gà.

Ban đầu có vẻ hiển nhiên rằng nhiều tải trọng hơn được áp dụng cho một cây cầu trong khi các phương tiện đang chuyển động (trọng lượng của xe cộng với tải trọng động). Tải trọng động tỷ lệ thuận với tốc độ di chuyển của các phương tiện, nhưng khi các phương tiện đi nhanh hơn, chúng thường được đặt cách xa nhau.

Khi các phương tiện bị dừng lại, chúng thường có khoảng cách gần hơn nhiều so với khi chúng đang di chuyển.

  • Có thể có một tình huống tải trọng nhiều hơn trên một cây cầu vì các phương tiện đỗ cách nhau gần hơn so với các phương tiện di chuyển cách xa nhau?
  • Có phải hai tình huống này được bao phủ trong thiết kế cầu?

3
Tôi nghi ngờ rằng trường hợp kẹt xe di chuyển chậm (chuyển động cộng với khoảng cách chặt chẽ) là trường hợp tải trọng tĩnh tồi tệ nhất. Khi ô tô đâm vào ổ gà, v.v., chúng có thể cho tải trọng thoáng qua cao hơn (giảm nhẹ bằng hệ thống treo) nhưng nếu bạn cho rằng ô tô ở gần gấp 3 lần khi bị kẹt so với giao thông bình thường và chúng không trung bình tăng tốc 3g do ổ gà , bạn có thể thấy rằng trường hợp đóng gói chặt chẽ chiến thắng. Xe tải mũi là điều bạn phải lo lắng. Tôi chắc chắn các nhà thiết kế cây cầu cũng đã tìm ra điều đó ...
Floris

Câu trả lời:


12

Xe đỗ và phương tiện di chuyển

Các phương tiện đỗ cách nhau (hoặc di chuyển chậm) chắc chắn sẽ gây khó chịu hơn, như đã nêu ở trang 89, Phụ lục 2.A, Khoản 2.A.1 của mã thiết kế cầu Nam Phi TMH7 :

Nhìn chung, điều này được chấp nhận và có thể dễ dàng chứng minh rằng ngoại trừ trong phạm vi nhịp rất nhỏ, điều kiện tải tồi tệ nhất xảy ra trong điều kiện tắc nghẽn (bội thu) khoảng cách, nhiều hơn là thiết lập các tác động của tác động.

Tuy nhiên, điều này chỉ đúng khi kiểm tra số lượng xe không giới hạn có cùng trọng lượng trên mỗi đơn vị chiều dài. Nếu một chiếc xe cực kỳ nặng bất thường đang băng qua một cây cầu, thì chúng ta không thể áp dụng quy tắc này, vì chúng ta chỉ có một trong những chiếc xe này và nó không thể tự mình vượt qua. Vì vậy, chúng tôi chuyển sang mã thiết kế cầu để xem xét các cấu hình có liên quan.

Mã thiết kế cầu

Khi nói đến thiết kế cầu, mọi quốc gia dường như đưa ra tải cầu riêng trong mã thiết kế của họ. Tôi đã đọc rất nhiều mã này - một tỷ lệ đáng kể trong công việc của tôi là lập trình các mã tải cầu này vào phần mềm thiết kế cầu. Hầu hết các mã thiết kế có các cấu hình tải khác nhau để được kiểm tra, mặc dù chúng hiếm khi chỉ định rằng chúng dành cho "phương tiện đỗ" hoặc "phương tiện di chuyển". Gần nhất tôi biết là tiêu chuẩn BD86 của Vương quốc Anh .

BD86 là để đánh giá các cây cầu hiện tại của Vương quốc Anh để chở các phương tiện đặc biệt nặng (được đặt tên là tải SO hoặc SOV). Các khoản từ 3,20 đến 3,25 cho hai cấu hình khác nhau. (I) SO / SOV di chuyển ở tốc độ bình thường, với hệ số động và tải bình thường không được phép trong vòng 25m so với SO / SOV; hoặc (ii) SO / SOV di chuyển ở tốc độ thấp, không có yếu tố động, nhưng tải thông thường được phép gần hơn (không trong phạm vi 5m).

Nhưng những gì về tất cả các tiêu chuẩn thiết kế khác trên toàn thế giới? Trên cơ sở tôi chưa từng nghe thấy bất kỳ cây cầu nào bị hỏng do tải trọng thiết kế tiêu chuẩn quá thấp, tôi nghĩ rằng đó là một giả định an toàn rằng các tiêu chuẩn thiết kế chắc chắn xem xét trường hợp xấu nhất. Vì vậy, bất kể nó được thiết kế để làm gì, nó phải đại diện cho trường hợp xấu nhất trong số tải di chuyển hoặc tải tĩnh cách đều nhau.

Các tiêu chuẩn tải đường cao tốc của hầu hết các quốc gia xem xét hai cấu hình phải được thiết kế cho: cấu hình của một chiếc xe (hoặc một chiếc xe trên mỗi làn đường) và cấu hình của tải trọng phân bố đồng đều (nghĩa là tải trọng cho mỗi khu vực được áp dụng bất cứ nơi nào nó được thêm vào đến hiệu ứng được thiết kế cho). Cấu hình thứ hai này có thể là các phương tiện đỗ cách đều nhau, hoặc nó có thể đại diện cho nhiều xe tải / xe tải cách nhau nhưng trọng lượng của chúng trung bình trên tổng chiều dài. Tôi nghi ngờ rằng trên thực tế nó có thể đại diện cho cả hai tình huống này.

Một thực tế quan trọng ở đây là trọng lượng tương đối của một chiếc xe tải / xe tải so với một chiếc xe hơi. Ở Anh, một chiếc xe tải bình thường (tức là không cần sự cho phép đặc biệt cho hành trình của nó) có trọng lượng tối đa 44 tấn, và có chiều dài khoảng 12m. Điều này cho 3,7t / m. Một chiếc xe thông thường (tôi đã chọn Vauxhall Astra) nặng khoảng 2 tấn và dài 4,5m cho 0,45t / m.

Tôi đề nghị rằng trong một tình huống tải trọng di chuyển, bạn có thể thấy các xe tải / xe tải cách nhau khá xa, nhưng trong tình huống kẹt xe, khi xe tải và xe hơi có xu hướng trộn lẫn nhau, khoảng cách giữa xe tải / xe tải là như nhau vì các khoảng trống chứa đầy ô tô . Với những chiếc xe sản xuất ít tải trên mỗi chiều dài so với xe tải / xe tải, tải trọng trung bình trên mỗi đơn vị chiều dài thể tương đương nhau cho dù giao thông đang di chuyển hay văn phòng phẩm.

Mặc dù nói về nó từ một góc độ khác, tôi tin rằng Hướng dẫn đánh giá cầu của AASHTO; mệnh đề bình luận C6B.7.2.2 ngụ ý một cái gì đó như thế này. Nó nói rằng:

Xác suất có một loạt các xe hạng nặng có khoảng cách gần nhau với trọng lượng tối đa cho phép trở nên lớn hơn khi trọng lượng tối đa cho phép cho mỗi đơn vị trở nên ít hơn. Đó là, có nhiều khả năng có một đoàn tàu hạng nhẹ hơn là có một đoàn xe hạng nặng.

Tôi cho rằng điều này có thể được áp dụng cho tình huống đỗ / di chuyển. Đó là, bạn càng có nhiều phương tiện trên cầu cùng một lúc, trọng lượng trung bình có thể xảy ra của xe càng thấp.


4

Cái nào quan trọng hơn phụ thuộc vào cây cầu đang được đề cập, chắc chắn chiều dài của nó và đặc điểm của tải được áp dụng. Đối với cuộc thảo luận này, tôi giả sử tải giao thông đường cao tốc.

Câu hỏi đề cập đến các hiệu ứng động, và điều đáng chú ý là đây không chỉ là tác động từ việc đánh vào ổ gà. Nếu một chùm đơn nhịp đàn hồi được tải tức thời bằng một lực, thì độ lệch cực đại dẫn đến gấp đôi độ lệch dưới cùng một lực trong trường hợp tĩnh và hiệu ứng này không liên quan đến tác động của các xung đột tức thời khi tải ứng dụng do xe đâm vào bất thường bề mặt (ổ gà, vv).

Đối với hầu hết các cây cầu đường cao tốc, tôi tin rằng hiệu ứng động là quan trọng hơn. Lưu lượng truy cập nhanh nhưng có khoảng cách lớn hơn so với lưu lượng truy cập chậm và chật cứng. Tuy nhiên, kết luận này dựa trên quan sát rằng có nhiều cây cầu ngắn (nhịp dài tới hàng chục mét) so với cây cầu dài - không có một nguyên tắc chung nào đưa ra một câu trả lời chung.

Thật đơn giản để xác định rằng đối với một cây cầu rất ngắn, liệu giao thông có đang xếp hàng hay không là không liên quan - nếu cây cầu ngắn hơn một phương tiện, chỉ có một phương tiện (hoặc một trục) sẽ ở trên cầu, vì vậy liệu có xếp hàng không hoặc không không ảnh hưởng đến số lượng xe tải kết cấu hoặc tải. Ngược lại, thật dễ dàng để tưởng tượng rằng một cây cầu rất dài (dài vài trăm mét), một chiếc xe đâm vào ổ gà sẽ có tác dụng không đáng kể, vì ngay cả khi tải trọng từ một chiếc xe đó tăng gấp đôi ngay lập tức, nếu có hàng trăm phương tiện trên boong Nó sẽ không có tác dụng tương đối lớn.

Trong thực tế ở Anh, các cây cầu trên đường trục được thiết kế và đánh giá theo các tài liệu của Cơ quan đường cao tốc (còn gọi là 'BD' và 'BA's). Tải đường cao tốc có hai "hương vị" - HA là lưu lượng 'bình thường' và HB là tải trọng tùy ý được sử dụng để kiểm tra các đặc điểm của cây cầu khi tải bất thường. Tải trọng HA cho thiết kế được xác định trong BD37 và đạo hàm bao gồm trợ cấp cho tác động - đọc Phụ lục A: "hiệu ứng tác động của trục trên cầu đường cao tốc có thể lên tới 80% trọng lượng trục tĩnh và trợ cấp độ lớn này đã được thực hiện trong việc tạo ra tải HA ", mặc dù ảnh hưởng của tác động giảm khi nhịp trở nên lớn hơn.

Hàng đợi giao thông không chỉ làm tăng sự chật chội từ mũi đến đuôi, chúng có khả năng làm phát sinh các phương tiện ép sát bên nhau. Trong các BD, điều này được gọi là "bó bên", đó là nơi có nhiều phương tiện hơn tập trung vào cấu trúc.

BD37 cho phép đồng thời tác động và bó bên - tức là, nó giả định rằng bạn có kẹt xe chặt chẽ cũng đang di chuyển ở tốc độ cao. Điều này rõ ràng không xảy ra, nhưng là những gì mã đóng gói.

Tuy nhiên, khi đánh giá các cấu trúc hiện có, các tiêu chuẩn của Vương quốc Anh không áp dụng cả hai hiệu ứng này với nhau. BD21 là mã để đánh giá các cấu trúc. Điều 5.23 đặc biệt giải quyết câu hỏi này (UDL và KEL là hai phần cấu thành của tải HA):

"HA UDL và KEL đã được tạo ra bằng cách sử dụng hệ số bó bên để tính đến khả năng, trong các tình huống di chuyển chậm, nhiều làn đường giao thông hơn các làn đường được đánh dấu hoặc có thể sử dụng cây cầu. Phân tích xác suất cho thấy tác động tối đa, Việc xảy ra ở tốc độ cao, không nên được xem xét cùng với việc bó bên tối đa. So sánh ảnh hưởng của tốc độ giao thông thay thế và tình huống bó đã dẫn đến kết luận rằng hiệu ứng tác động cao tốc độ cao không có bó bên là tiêu chí gây khó chịu nhất cho tải cầu Do đó, HA UDL và KEL phải được điều chỉnh để loại bỏ yếu tố bó bên bằng cách chia cho Hệ số điều chỉnh (AF) sau đây "

Hệ số điều chỉnh là một con số tương đối lớn cho chiều dài được tải lên tới 20m, nhưng lại tắt đến 1.0 (tức là chia cho 1.0, vì vậy đừng thay đổi giá trị) ở độ dài tải 40m.

Không thể đưa ra tuyên bố dứt khoát từ điều này (nghĩa là bạn không thể nói "dưới 20m, nó động, trên 40m là hàng đợi giao thông"), vì tải ở một mức độ nào đó theo kinh nghiệm và xuất phát sau khi phân tích xác suất và bao gồm cả phỏng đoán ( được mô tả là "bằng cách ước tính" trong tiêu chuẩn) với trợ cấp cho các kết quả phân tích độ nhạy. Một lần nữa, BD37 1 Phụ lục A có thảo luận về điều này:

"Đối với chiều dài tải dài, các yếu tố chính ảnh hưởng đến tải là tốc độ lưu lượng giao thông, tỷ lệ phần trăm của xe hạng nặng trong luồng, tần suất xuất hiện và thời gian kẹt xe và khoảng cách của xe bị kẹt. Các thông số này được xác định bằng cách nghiên cứu Phương pháp thống kê đã được áp dụng để lấy tải trọng đặc trưng từ đó tải trọng danh nghĩa từ đó phân tích độ nhạy được thực hiện để kiểm tra tầm quan trọng của việc tải một số giả định được đưa ra. "

Điều đáng chú ý là ở trên là một chút không nghiêm ngặt đối với các nhịp. Độ dài quan trọng đối với đạo hàm tải là 'độ dài được tải', không phải lúc nào cũng giống với nhịp. Đối với một nhịp được hỗ trợ đơn giản, nếu bạn đang kiểm tra hiệu ứng uốn cong, cả hai đều đồng nghĩa với nhau, nhưng rất nhiều cây cầu phức tạp hơn thế (ví dụ: nhiều nhịp liên tục hoặc mố tích hợp, v.v.). Tải chiều dài là chiều dài mà phần tử cấu trúc được tải và khi thiết kế, bạn nên chọn độ dài tạo ra hiệu ứng nặng nhất cho phần tử bạn đang thiết kế để thực hiện các phép tính đối với phần tử cụ thể đó. Đây thường là toàn bộ chiều dài của một nhịp, nhưng có những trường hợp (ví dụ) tải một chiều dài ngắn hơn có tác dụng lớn hơn, đặc biệt là trong các cấu trúc liên tục,


1
Or to put it more simply - the Highways Agency assessment code says the impact effect is more significant than the crowding effect, and you can apply just the impact allowance when assessing an existing bridge, but when designing a new one you assume teh worst and have high speed and crowded vehicles.Bạn thậm chí đã đọc toàn bộ đoạn văn để hiểu ngữ cảnh cho tuyên bố có liên quan trong BD37 / 01 Phụ lục A mà bạn đã trích dẫn? Nó nói for short loaded lengths, applied to the highest axle loadonly included in a single vehicle loaded case.
Câu hỏi tràn vào

Tôi đứng trước những gì tôi đã viết là hoàn toàn đúng - BD37 (mã tải cho thiết kế) tuyên bố rõ ràng rằng nó bao gồm trợ cấp cho các hiệu ứng động (có thể rất có ý nghĩa trong một số trường hợp) và BD21 (mã đánh giá) nói rằng động hiệu ứng có ý nghĩa hơn hiệu ứng đông đúc. Đây là những tuyên bố thực tế về nội dung của các mã và các liên kết được cung cấp.
achrn 14/03/2015

1

Nếu bạn đang nói về dọc tải trực tiếp chỉ, trường hợp, nơi bạn có ách tắc giao thông sẽ có nhiều chi phối đến việc thiết kế cây cầu boong . Sự gia tăng tạm thời giảm hiệu lực thẳng đứng do va chạm từ đường không bằng phẳng có thể được bỏ qua kể từ khi:

  • cường độ sẽ là nhỏ đối với một con đường được duy trì đúng cách
  • cường độ sẽ vẫn nhỏ đối với một con đường được bảo trì kém vì các tài xế có xu hướng giảm tốc độ nếu họ gặp khó khăn khi lái thẳng
  • sự xuất hiện lẻ tẻ như vậy có xu hướng hủy bỏ trên toàn cầu vì chúng không xảy ra đồng bộ

Mã thiết kế cầu đường cao tốc được thiết lập như BD37 không đưa ra bất kỳ xem xét rõ ràng nào cho các va chạm động mà bạn đã đề cập.

Khi bạn có phương tiện di chuyển trên cầu, lực kéo và hiệu ứng phanh sẽ tạo ra một lực ngang dọc được điều chỉnh theo thiết kế của cấu trúc cầu .

Thông qua việc sử dụng đúng các tổ hợp tải trọng (như trong bảng dưới đây) và các hệ số tải tương ứng của chúng đã được nghiên cứu và kiểm tra nghiêm ngặt, có thể xem xét tất cả các kịch bản tải để đạt được thiết kế an toàn.

Bảng kết hợp tải


Điều thú vị là BD37 không xem xét tải tác động. AASHTO (mã cầu đường cao tốc Hoa Kỳ) không bao gồm tải Tác động riêng.
hazzey

1
@hazzey - Tôi luôn ngạc nhiên về các mã tải đường cao tốc mà cảm thấy cần phải chỉ định tải tác động một cách riêng biệt, khi nó được áp dụng cho tất cả tải trực tiếp - tại sao không chỉ cuộn nó lên cường độ tải được chỉ định?
AndyT

@Question - một mặt đường kém làm tăng tải. Xem BD21 / 01, sử dụng tải dựa trên BD37 / 01 và cho tải cao hơn khi đánh giá các cây cầu có "bề mặt kém" so với "bề mặt tốt".
AndyT

@AndyT Nếu tác động là một số riêng biệt, bạn có thể giảm nó cho những thứ như tốc độ hoặc độ sâu thông qua đất hoặc chỉ cấu trúc thượng tầng so với cấu trúc phụ.
hazzey

@hazzey - điểm tốt. Ngoài ra, tôi đã đọc AASHTO Standard Specs phiên bản thứ 17 ngày hôm nay, và tác động trong đó không phải là một yếu tố liên tục đơn giản được áp dụng, do đó nó có ý nghĩa cho việc tính toán riêng rẽ.
AndyT
Khi sử dụng trang web của chúng tôi, bạn xác nhận rằng bạn đã đọc và hiểu Chính sách cookieChính sách bảo mật của chúng tôi.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.