تمتد الجسور فوق الجبال والأنهار والوديان، وتربط المدن والمناطق الريفية كنقاط محورية حيوية في شبكات النقل الحديثة. ولكن ما الذي يجعل هذه العمالقة الفولاذية صامدة في وجه الرياح والطقس؟ يكمن الجواب في أنظمة الدعم الخاصة بها التي غالبًا ما يتم تجاهلها ولكنها حيوية - الحراس الصامتون الذين يضمنون سلامة كل مسافر.
بصفتها مكونات مساعدة لا غنى عنها لهياكل الجسور، تفي أنظمة الدعم بأدوار حاسمة متعددة:
بناءً على الوظيفة والخصائص الهيكلية، تندرج أنظمة الدعم في ثلاث فئات رئيسية:
تمنع التقوية المستوية في المقام الأول الانحناء الجانبي لشفاه الضغط، وتتكون عادةً من أعضاء قطرية تربط شفة الضغط للعوارض الرئيسية لتشكيل هياكل جملونية مستوية. تعمل هذه التكوينة على مقاومة الحركة الجانبية بشكل فعال عن طريق تقليل أطوال نصف موجة الانحناء إلى فترات التقوية.
في الجسور المركبة من الفولاذ والخرسانة، يتم تثبيت التقوية المستوية عادةً فوق الشفاه العلوية وتتكامل مع صب السطح. في حين أن هذا يقلل من الصيانة ويحافظ على جماليات نظيفة، فإن التصميمات الحديثة تتجنب هذه الطريقة بشكل متزايد بسبب التعارضات مع القوالب الدائمة للسطح. عندما لا يتم صبها مع الأسطح، تتطلب التقوية المستوية التحقق من الأداء على المدى الطويل.
عادةً ما يتم ترتيبها بين أزواج العوارض، تسمح التقوية الالتوائية بالتصنيع المسبق في المصنع للتجميع السريع في الموقع. على عكس التقوية المستوية، فإنها لا تقيد حركة الشفة بشكل مباشر ولكنها تعزز الاستقرار عن طريق تقييد الالتواء العام للعوارض من خلال وصلات صلبة على مستويات الشفة.
في حين أنها أقل فعالية من التقوية المستوية لتحقيق أقصى قدر من قوة الانحناء، فإن التقوية الالتوائية توفر مزايا في كفاءة البناء وتوزيع أفضل لأحمال الاصطدام/الرياح. تظل معظم التقوية الالتوائية مثبتة بشكل دائم حتى بعد خدمة الأغراض المؤقتة.
عندما تفتقر شفاه الضغط إلى قيود جانبية مباشرة (على سبيل المثال، بعيدة عن الأسطح)، توفر تقوية الإطار U - التي تتكون من العوارض المتقاطعة والمقويات - دعمًا جانبيًا مرنًا. تثبت صلابتها أهميتها الحاسمة ضد الانحناء، خاصة في جسور السكك الحديدية النصفية ومناطق العزم السالب للعوارض المركبة.
تعتمد فعالية الإطار U على وجود السطح بالقرب من شفاه الشد. بدون أسطح، تعمل كقيود التوائية بدلاً من الدعم الجانبي.
يتطلب ضمان سلامة الجسر تصميمًا دقيقًا لنظام الدعم من خلال هذه المراحل:
يساعد تحليل الانحناء الحرج المرن عبر النمذجة بالعناصر المحدودة في حساب مقاومة انحناء العوارض. تحدد الطرق المبسطة باستخدام تشبيهات شعاع الزنبرك قوة الانحناء التصميمية عندما تكون الدعامات صلبة بدرجة كافية لمنع الانحراف بين الدعامات.
التقوية المستوية: مصممة لظروف الفولاذ فقط باستخدام طرق PD 6695-2، مما يتطلب التحقق من الصلابة من خلال النمذجة ثنائية الأبعاد لأسوأ حالات الانحرافات الجانبية.
التقوية الالتوائية: مصممة أيضًا لمراحل الفولاذ فقط باستخدام طرق PD 6695-2 التي تتضمن مفاهيم نصف طول موجة الانحناء، مع اشتقاق المعلمات من نماذج الشبكة التي تحاكي سيناريوهات التحميل المختلفة.
تقوية الإطار U: مصممة للهياكل المكتملة لكل طرق EN 1993-2، حيث تأخذ حسابات الصلابة في الاعتبار تأثيرات مرونة الوصلات على فعالية التقييد.
تتفوق التقوية الالتوائية بشكل عام على التقوية الجانبية. تناسب تقوية K العوارض العميقة في الجسور متعددة العوارض، بينما تعمل المقاطع القناة بشكل أفضل للعوارض الضحلة. يفضل استخدام العوارض المتقاطعة ذات العمق الثابت في جسور السطح شبه المنحرف.
تعمل التقوية الوسيطة بشكل أفضل عموديًا على العوارض. بالنسبة للانحرافات ≤20 درجة، يمكن أن تتماشى دعامات المحمل مع الدعامات؛ بعد ذلك، يصبح التضاعف العمودي ضروريًا.
تخدم معظم التقوية الاحتياجات المؤقتة أثناء وضع الخرسانة ولكنها غالبًا ما تظل بشكل دائم بسبب صعوبات الإزالة ومتطلبات الهدم المحتملة في المستقبل.
تهيمن وصلات مقاومة الانزلاق المثبتة بمسامير على راحة التجميع الميداني، على الرغم من أن العديد من العوارض تصل مسبقًا في أزواج للتركيب الفوري.
تمتد الجسور فوق الجبال والأنهار والوديان، وتربط المدن والمناطق الريفية كنقاط محورية حيوية في شبكات النقل الحديثة. ولكن ما الذي يجعل هذه العمالقة الفولاذية صامدة في وجه الرياح والطقس؟ يكمن الجواب في أنظمة الدعم الخاصة بها التي غالبًا ما يتم تجاهلها ولكنها حيوية - الحراس الصامتون الذين يضمنون سلامة كل مسافر.
بصفتها مكونات مساعدة لا غنى عنها لهياكل الجسور، تفي أنظمة الدعم بأدوار حاسمة متعددة:
بناءً على الوظيفة والخصائص الهيكلية، تندرج أنظمة الدعم في ثلاث فئات رئيسية:
تمنع التقوية المستوية في المقام الأول الانحناء الجانبي لشفاه الضغط، وتتكون عادةً من أعضاء قطرية تربط شفة الضغط للعوارض الرئيسية لتشكيل هياكل جملونية مستوية. تعمل هذه التكوينة على مقاومة الحركة الجانبية بشكل فعال عن طريق تقليل أطوال نصف موجة الانحناء إلى فترات التقوية.
في الجسور المركبة من الفولاذ والخرسانة، يتم تثبيت التقوية المستوية عادةً فوق الشفاه العلوية وتتكامل مع صب السطح. في حين أن هذا يقلل من الصيانة ويحافظ على جماليات نظيفة، فإن التصميمات الحديثة تتجنب هذه الطريقة بشكل متزايد بسبب التعارضات مع القوالب الدائمة للسطح. عندما لا يتم صبها مع الأسطح، تتطلب التقوية المستوية التحقق من الأداء على المدى الطويل.
عادةً ما يتم ترتيبها بين أزواج العوارض، تسمح التقوية الالتوائية بالتصنيع المسبق في المصنع للتجميع السريع في الموقع. على عكس التقوية المستوية، فإنها لا تقيد حركة الشفة بشكل مباشر ولكنها تعزز الاستقرار عن طريق تقييد الالتواء العام للعوارض من خلال وصلات صلبة على مستويات الشفة.
في حين أنها أقل فعالية من التقوية المستوية لتحقيق أقصى قدر من قوة الانحناء، فإن التقوية الالتوائية توفر مزايا في كفاءة البناء وتوزيع أفضل لأحمال الاصطدام/الرياح. تظل معظم التقوية الالتوائية مثبتة بشكل دائم حتى بعد خدمة الأغراض المؤقتة.
عندما تفتقر شفاه الضغط إلى قيود جانبية مباشرة (على سبيل المثال، بعيدة عن الأسطح)، توفر تقوية الإطار U - التي تتكون من العوارض المتقاطعة والمقويات - دعمًا جانبيًا مرنًا. تثبت صلابتها أهميتها الحاسمة ضد الانحناء، خاصة في جسور السكك الحديدية النصفية ومناطق العزم السالب للعوارض المركبة.
تعتمد فعالية الإطار U على وجود السطح بالقرب من شفاه الشد. بدون أسطح، تعمل كقيود التوائية بدلاً من الدعم الجانبي.
يتطلب ضمان سلامة الجسر تصميمًا دقيقًا لنظام الدعم من خلال هذه المراحل:
يساعد تحليل الانحناء الحرج المرن عبر النمذجة بالعناصر المحدودة في حساب مقاومة انحناء العوارض. تحدد الطرق المبسطة باستخدام تشبيهات شعاع الزنبرك قوة الانحناء التصميمية عندما تكون الدعامات صلبة بدرجة كافية لمنع الانحراف بين الدعامات.
التقوية المستوية: مصممة لظروف الفولاذ فقط باستخدام طرق PD 6695-2، مما يتطلب التحقق من الصلابة من خلال النمذجة ثنائية الأبعاد لأسوأ حالات الانحرافات الجانبية.
التقوية الالتوائية: مصممة أيضًا لمراحل الفولاذ فقط باستخدام طرق PD 6695-2 التي تتضمن مفاهيم نصف طول موجة الانحناء، مع اشتقاق المعلمات من نماذج الشبكة التي تحاكي سيناريوهات التحميل المختلفة.
تقوية الإطار U: مصممة للهياكل المكتملة لكل طرق EN 1993-2، حيث تأخذ حسابات الصلابة في الاعتبار تأثيرات مرونة الوصلات على فعالية التقييد.
تتفوق التقوية الالتوائية بشكل عام على التقوية الجانبية. تناسب تقوية K العوارض العميقة في الجسور متعددة العوارض، بينما تعمل المقاطع القناة بشكل أفضل للعوارض الضحلة. يفضل استخدام العوارض المتقاطعة ذات العمق الثابت في جسور السطح شبه المنحرف.
تعمل التقوية الوسيطة بشكل أفضل عموديًا على العوارض. بالنسبة للانحرافات ≤20 درجة، يمكن أن تتماشى دعامات المحمل مع الدعامات؛ بعد ذلك، يصبح التضاعف العمودي ضروريًا.
تخدم معظم التقوية الاحتياجات المؤقتة أثناء وضع الخرسانة ولكنها غالبًا ما تظل بشكل دائم بسبب صعوبات الإزالة ومتطلبات الهدم المحتملة في المستقبل.
تهيمن وصلات مقاومة الانزلاق المثبتة بمسامير على راحة التجميع الميداني، على الرغم من أن العديد من العوارض تصل مسبقًا في أزواج للتركيب الفوري.
