Kaj je jekleni škatlasti nosilec?
Jekleni škatlasti nosilec je zaprt, pravokoten ali trapezast votel element, izdelan iz varjenih jeklenih plošč. Njegov prerez-sestavljajo zgornja prirobnica, spodnja prirobnica in dve navpični ali nagnjeni trakovi, ki tvorita zaprto celico. Znotraj škatle vzdolžna ojačila (zaprta U-rebra ali ploščata rebra) in prečne diafragme nadzorujejo lokalno upogibanje tankih plošč in ohranjajo geometrijo prečnega prereza stabilno pod obremenitvijo.
Zaprti del daje jeklenemu škatlastemu nosilcu tri strukturne prednosti pred odprtimi I-nosilci:
Torzijska togost.Pod ekscentričnimi živimi obremenitvami se strižni tok razvije po celotnem zaprtem obodu, kar daje veliko večjo vzvojno togost po St. Venantu in manjše popačenje kot odprti odsek podobne teže.
Razmerje med-močjo in-težo.Jekleni škatlasti nosilec je bistveno lažji od prednapetega betonskega škatlastega nosilca istega razpona, kar zmanjšuje lastno obremenitev, ki jo mora nositi podkonstrukcija, in zmanjšuje temeljno in potresno obremenitev.
Aerodinamična zmogljivost.Ravni, poenostavljeni profil zmanjša upor in pomaga povečati kritično hitrost vetra za plapolanje v primerjavi s rešetkastimi nosilci, kar je pomembno za obalna območja in območja,-nagnjena k tajfunom.
Zaradi teh lastnosti je jekleni škatlasti nosilec standardna izbira v dveh vlogah: kot primarni-nosilni nosilec pri mostovih-tipa tramov in kot ojačitveni nosilec pri mostovih,-podprtih z vrvmi (z-s kabli in visečimi).
Razponi razponov po konstrukcijskem sistemu
Klasifikacija razponov jeklenih škatlastih nosilcev temelji na strukturnem sistemu, v katerem deluje nosilec, ne na eni sami vrednosti dolžine. Enak škatlasti odsek se lahko pojavi v kratkem razponu viadukta ali v mostu, dolgem več kot en kilometer; razlika je v načinu prenašanja tovora.
Nosilni sistemi (samonosni-)
V tem sistemu se škatlasti nosilec razteza neposredno med nosilci in se opira na lastno upogibno in strižno zmogljivost; ni kablov ali stolpov, ki bi zagotavljali dodatne obremenitvene poti.
| Razpon razpona | Tipična uporaba | Konfiguracija škatlastega nosilca |
|---|---|---|
| Približno 50-100 m | Urbani viadukti, zakrivljeni nadvozi | Konstantna-globina, eno-celična škatla |
| Približno 100-250 m | Rečni prehodi, avtocestni mostovi | Spremenljiva-globina, škatla z eno- ali dvojno-celico |
| Približno 250-350 m | Glavni navigacijski kanali | Jekleni-betonski hibridni nosilec-s spremenljivo globino (jekleni srednji razpon z betonskimi stranskimi razponi) |
| Nad približno 350 m | Ekonomsko mejno območje za-samonosne nosilce | Običajno je potreben hibridni ali kabelski-sistem; potrebuje utemeljitev,-specifično za spletno mesto |
Sistemi,-podprti s kabli (ojačitveni nosilec)
Pri visečih in visečih mostovih kabli prenašajo glavne navpične obremenitve, medtem ko škatlasti nosilec zagotavlja torzijsko togost, aerodinamično stabilnost in platformo.
| Razpon razpona | Vrsta mostu | Vloga jeklenega škatlastega nosilca |
|---|---|---|
| Približno 400-1.200 m | Vlečni-most | Ojačitveni nosilec: odporen je na aksialno stiskanje s kabli in upogibanje pod živo obremenitvijo |
| Približno 1000-2,000+ m | Viseči most | Ojačitveni nosilec: zagotavlja torzijsko togost in aerodinamično stabilnost |
Dobro-dokumentirana primera vključujeta most Sutong na Kitajskem (viseči,-glavni razpon 1088 m, ojačitveni nosilec iz jeklene škatle) in most Canakkale iz leta 1915 v Turčiji (viseči, glavni razpon 2023 m, dvojni jekleni škatlasti nosilec). Ni fiksne teoretične zgornje meje za kabel-podprt sistem; daljši razponi so doseženi z optimiziranimi aerodinamičnimi profili in ujemanjem sistema kablov.
Dejavniki, ki omejujejo razpon jeklenih škatlastih nosilcev
Lastna{0}}teža in cikel upogibnega momenta
Upogibni moment zaradi lastne{0}}teže narašča približno s kvadratom razpona. Večji odseki, ki so potrebni za odpornost na trenutek, dodajo lastno težo in ustvarijo cikel, zaradi katerega so vsi-jekleni nosilci neekonomični zunaj območja nekaj sto metrov; kompozitni (jekleni-betonski) nosilci nekoliko razširijo ekonomičnost, poleg tega pa je sistem-podprt s kabli običajno učinkovitejši.
Meje upogiba in togosti
Živ{0}}obremenitveni upogib v sredini razpona hitro narašča z razponom. Ker je modul elastičnosti jekla fiksen, so za dolge samonosne-razpone potrebni zelo globoki nosilci, da bi izpolnili omejitve upogiba, ki jih določa veljavna koda (za avtocestne mostove običajno v območju od L/500 do L/600 in strožje za železniške mostove), kar poveča material, izpostavljenost vetru in težave pri postavitvi.
Lokalno upogibanje tankih plošč
Daljši razponi povečajo tlačno napetost v prirobnicah in mrežah, kar lahko povzroči lokalno upogibanje tankih plošč. Vzdolžna ojačila in prečne diafragme rešujejo problem upogibanja, vendar dodajajo stroške varjenja, preostale napetosti in izdelave, povečano vsebnost zvarov pa je treba upoštevati pri načrtovanju utrujenosti.
Učinek strižnega zamika
Pri škatlastih nosilcih s širokim-razponom navpične obremenitve povzročijo strižne deformacije v širokih prirobnicah. Napetost se koncentrira v bližini stojnic in material oddaljene prirobnice je premalo izkoriščen, zato se efektivna širina prirobnice zmanjšuje, ko se razpon povečuje, kar zmanjšuje učinkovitost ležaja odseka.
Aerodinamična stabilnost vetra
Globoki nosilci, ki so potrebni za -togost dolgega razpona, povečajo kontaktno površino vetra in okrepijo-tveganja zaradi vrtinčenja in nihanja. Stabilnost vetra pogosto postane nadzorna omejitev za obalna in tajfunska območja, kar zahteva študije vetrovnikov-in aerodinamične podrobnosti, kot so poenostavljeni ali režirani dvojni -škatlasti deli.
Jekleni škatlasti nosilec v primerjavi z drugimi vrstami mostov
| Postavka | Jekleni škatlasti nosilec | Škatlasti prednapeti betonski nosilec | Vlečni-most | Viseči most |
|---|---|---|---|---|
| Tipičen tekmovalni razpon | 100-350 m (samonosna) | Do približno 300 m | 250-1,200 m | 1,000-2,000+ m |
| Lastna teža nosilca- | Nizka | Visoka (približno 2-3-krat večja od jekla) | Nizka do zmerna | Nizka do zmerna |
| Torzijska togost | Zelo visoko (zaprt del) | visoko | Visoko (škatlasti ojačitveni nosilec) | Visoko (škatlasti ojačitveni nosilec) |
| Aerodinamična zmogljivost | Odlično (poenostavljen profil) | Zmerno | Dobro | Odlično (možnost twin{0}}boxa) |
| Hitrost gradnje | Hitro (tovarniška izdelava segmenta) | Počasno (-opaž in vlivanje na mestu) | Zmerno | Dolgo (postavitev stolpa in kabla) |
| Zahteva po vzdrževanju | Višje (prevleka in pregled zvarov) | Nižje rutinsko vzdrževanje | Višje (jeklenice, stolpi, sidrišča) | Višje (glavni kabli, sidrišča) |
Standardi oblikovanja in materiali
Jekleni škatlasti nosilci za mostove so zasnovani in izdelani v skladu s kodo, ki velja za pristojnost projekta:
Razredi jekla:Kitajska mostna jekla Q345q in Q370q do GB/T 714; Evropski razredi S355J2 in S355NL po EN 10025; Razred ZDA ASTM A709 Razred 50/50W. Jekla za preperevanje mostov se lahko določijo za obalne projekte za podaljšanje ciklov vzdrževanja premazov.
Oblikovalske kode:JTG D64 za kitajske avtocestne jeklene mostove; EN 1993-2 za evropske jeklene mostove; Specifikacije projektiranja mostov AASHTO LRFD za projekte v ZDA.
Izdelava in varjenje:Izvedbeni razredi EN 1090-2 ali AWS D1.5 za varjenje mostov, s sprejemljivostjo NDT v skladu s projektno specifikacijo.
Zaščita pred korozijo:peskanje do Sa 2,5 po ISO 8501-1 in sistemi premazov, izbrani po kategorijah korozivnosti ISO 12944.
Kontrolni seznam za izbiro za kupce
Pred razpravo o razponu definirajte konstrukcijski sistem (samonosni-nosilec/pajac ali-kabelski ojačitveni nosilec).
Določite veljavno projektno kodo in model obremenitve (npr. AASHTO HL-93, modeli obremenitve Eurocode ali nacionalna koda države projekta).
Določite širino plošče, število celic in ali je potrebna ortotropna jeklena plošča.
Za delovno temperaturo navedite kakovost jekla in zahteve glede udarca (Charpy).
Navedite korozijsko okolje in zahtevani premazni sistem (kategorija ISO 12944).
Določite omejitve dolžine segmenta glede na transportno in dvižno opremo ter metodo postavitve (dviganje z žerjavom, spuščanje ali konzolni sklop).
Dogovorite se o dokumentaciji QC: potrdila o materialu, poročila o inšpekcijskih zvarih, poročila o dimenzijah in poročila o pred-montaži v trgovini.
Zahtevajte ponudbo za izdelavo jeklenih škatlastih nosilcev
pogosta vprašanja
Kolikšen je največji razpon jeklenega škatlastega nosilca?
En sam maksimum ni. Samonosni -jekleni škatlasti nosilci so varčni do približno 300-350 m. Kot ojačitveni nosilci visečih in visečih mostov so jekleni škatlasti nosilci vgrajeni na glavnih razponih tudi nad 1000 m; Viseči most Canakkale iz leta 1915 v Turčiji z glavnim razponom 2023 m uporablja ojačitveni nosilec iz jeklene škatle.
Zakaj je jekleni škatlasti nosilec lažji od betonskega škatlastega nosilca?
Konstrukcijsko jeklo ima veliko večje razmerje med trdnostjo-in-težo kot armirani beton, zato je jekleni škatlasti nosilec enakega razpona in nosilnosti tehta le delček enakovrednega betonskega škatlastega nosilca. Nižja lastna teža zmanjša obremenitve stebrov, temeljev in, pri mostovih, podprtih s kabli, na stebrih in kablih.
Kakšna meja upogiba velja za jeklene škatlaste nosilce?
Meje upogiba so določene z veljavno kodo in so odvisne od tipa mostu. Jekleni škatlasti nosilci za avtoceste so običajno zasnovani za-omejitve upogiba obremenitev okoli L/500 do L/600, medtem ko za železniške mostove veljajo strožje omejitve. Natančno vrednost je treba vzeti iz projektne kode, ne predpostavljati.
Kdaj naj izberem jekleno-betonski hibridni nosilec namesto povsem-jeklenega nosilca?
Hibridni nosilci z jeklenim srednjim razponom in betonskimi stranskimi razponi so pogosti v pasu 250-350 m neprekinjenih togih-ogrodnih mostov. Združujejo lahek jekleni srednji razpon s togostjo in ekonomičnostjo betonskih stranskih razponov in so konkurenčni tam, kjer postanejo vsi-jekleni nosilci neekonomični, sistem s kabli pa ni potreben.
Zakaj so jekleni škatlasti nosilci prednostni za dolge razpone?
Najpomembnejše so tri lastnosti: zaprt del daje izjemno torzijsko togost; poenostavljen profil izboljša aerodinamično stabilnost in poveča kritično hitrost vetra-; in visoko razmerje med trdnostjo-in-težo omogoča, da nosilec prenese velike upogibne momente z manj materiala kot odprti ploščati nosilci.
Ali je mogoče izdelati ukrivljene in-spremenljive globinske škatlaste nosilce?
ja Škatlasti nosilci z ukrivljeno poravnavo, razširitvijo in spremenljivo globino so rutinsko izdelani v segmentih s CNC rezanjem in robotskim varjenjem ali varjenjem pod praškom, nato pa so poskusno-sestavljeni v delavnici pred pošiljanjem. Končna geometrija mora slediti odobrenim delovnim načrtom, ki izhajajo iz projekta mostu.