Onderzoek onthult belangrijke inzichten over de stabiliteit van brugstaalondersteuning

Bruggen overspannen bergen, rivieren en valleien en verbinden steden en plattelandsgebieden als cruciale knooppunten in moderne vervoersnetwerken.Maar wat houdt deze stalen reuzen stand tegen wind en weer?Het antwoord ligt in hun vaak over het hoofd gezien, maar toch vitale ondersteuningssystemen, de stille bewakers die de veiligheid van elke reiziger garanderen.

Als onmisbare hulpmiddelen van brugconstructies vervullen dragersystemen meerdere cruciale functies:

• Stabilisatieconstructie:Tijdens de bouw van bruggen fungeren steunsystemen als stevige kaders, waardoor hoofdbalken niet zijdelings buigen onder eigen gewicht en natte betondruk.
• Verdeling van de lading:Ze verdelen de lasten op intelligente wijze tussen de hoofdbalken, waardoor een evenwichtige krachtoverdracht wordt gewaarborgd en lokale overbelasting wordt voorkomen om de levensduur te verlengen.
• Verwijderingsweerstand:Voor compressieflensjes of koordleden die gevoelig zijn voor zijdelingse buigingen, bieden ondersteuningssystemen effectieve beperkingen om de algehele structurele stabiliteit te verbeteren.

Op basis van hun functie en structurele kenmerken kunnen steunsystemen in drie hoofdcategorieën worden onderverdeeld:

Het voorkomen van laterale buigingen van compressieflenssen bestaat voornamelijk uit diagonale elementen die de compressieflens van een hoofdbalk verbinden om vlakke trussstructuren te vormen.Deze configuratie weerstaat effectief zijbeweging door het verminderen van buckling halve golflengten te bevestigen intervallen.

In staal-beton composietbruggen wordt planbeugel meestal boven bovenste flenzen geïnstalleerd en geïntegreerd met dekgiet.Moderne ontwerpen vermijden steeds meer deze methode vanwege conflicten met permanent dekvormwerkWanneer de planen niet met dekken zijn gegoten, vereist het plan een langetermijnvalidatie van de prestaties.

Doorgaans tussen balkenparen geplaatst, maakt torsiebestekken fabrieksprefabricatie mogelijk voor snelle montage ter plaatse.Het beperkt niet direct de flensherbeweging, maar verhoogt de stabiliteit door de totale draaibare draaiing door stijve verbindingen op flenshalve te beperken.

Terwijl minder effectief dan plan steunen voor het maximaliseren van de buigkracht, torsionele steunen biedt voordelen in de bouwefficiëntie en een betere verdeling van botsing / windbelastingen.De meeste torsionele beugels blijven permanent geïnstalleerd, zelfs na tijdelijke doeleinden.

Wanneer de compressieflens geen directe zijdelingse beveiliging heeft (bijv. ver van het dek), biedt U-frame-steun – bestaande uit dwarsbalken en verstijvers – flexibele zijdelingse ondersteuning.De stijfheid ervan is van cruciaal belang om niet te buigen, met name in de negatieve momentgebieden van spoorweghalve bruggen en composietbalken.

De effectiviteit van de U-frame is afhankelijk van de aanwezigheid van het dek in de buurt van spanningsflanken.

De veiligheid van de brug vereist een zorgvuldig ontwerp van het ondersteuningssysteem door middel van de volgende fasen:

1. Positionering van tussenliggende steunstukken:Het bepalen van optimale plaatsen en stijfheid om buigingen te voorkomen op basis van de balkmechanica.
2. Ontwerp van de tussenliggende steun:Detailleerde doorsneden en verbindingen om te kunnen weerstaan aan verwachte belastingen.
3. Beugelondersteuningsontwerp:Het ontwerpen van robuuste verbindingen die belastingen van de bovenbouw overdragen op pieren/abuttementen.

Elastische kritische buigingsanalyse door middel van eindige elementenmodellering helpt bij het berekenen van de buigingsvermogen van balken.Vergemakkelijkte methoden met behulp van analogies balk-veer bepalen de buigsterkte van het ontwerp wanneer steunstukken voldoende stijf zijn om afbuiging tussen steunstukken te voorkomen.

Planversterking:Ontworpen voor alleen staalomstandigheden met behulp van PD 6695-2-methoden, waarbij stijfheid moet worden gecontroleerd door middel van 2D-modellering van de slechtste zijdelingse buigingen.

Torsiebeugel:Ook ontworpen voor stappen van alleen staal met behulp van PD 6695-2-methoden die de concepten van buckling half-wavelength bevatten, met parameters afgeleid van rastermodellen die verschillende laadscenario's simuleren.

U-framebeugel:Ontworpen voor voltooide structuren volgens de EN 1993-2-methode, waarbij bij de stijfheidberekeningen rekening wordt gehouden met de effecten van de verbindingsflexibiliteit op de effectiviteit van de belemmering.

Torsionele beugels hebben over het algemeen een betere prestatie dan laterale beugels.In trapeziumvormige bruggen is het beter om dwarsbalken met een constante diepte te hebben.

Voor scheefte ≤ 20° kunnen lagers aan de pilaren worden uitgerust; daarnaast is een loodrecht verdubbeling noodzakelijk.

De meeste beugels dienen tijdelijke behoeften tijdens het plaatsen van beton, maar blijven vaak permanent aanwezig als gevolg van de moeilijkheden met het verwijderen en potentiële toekomstige sloopvereisten.

Geboottelde, gladwerende verbindingen domineren voor het gemak van de veldassemblage, hoewel veel balken voor de onmiddellijke installatie in paren zijn bevestigd.