Для чого застосовується несуча пластина, яка додатково зосереджує навантаження на невелику поверхню?

11

Ось фото несучої плити, де мостовий залізобетонний брус зустрічається із сміттєзвалищем

Проміжок моста завдовжки близько 20 метрів і складається з двох залізобетонних балок, кожен з яких лежить на двох несучих плитах, як показано на зображеній - одна плита для кожного кінця кожної балки, всього чотири плити. На мосту є залізнична колія, розрахована на 25 тонн на вагони. Несуча пластина виготовлена з чавуну (а може і сталі) і складається з двох великих деталей, з'єднаних через шарнір.

25 тонн на вісь вагонів означає, що мост має щось на зразок декількох сотень тонн при проїзді поїзда, який, можна вважати, спричиняє принаймні сто тонн на показаній несучій плиті. Так, я просто ігнорував вагу мосту.

Не тільки верхня та нижня поверхні плити досить невеликі, але плита додатково концентрує прийняте навантаження і переносить його на шарнір через ще меншу поверхню. В основному цей досить маленький шарнір приймає більше ста тонн. І це розроблено спеціально.

Чому навантаження свідомо зосереджується, а не розподіляється або принаймні передається через якусь частину з рівномірним перетином?

— гострий зуб
джерело

20

Тому що мости та інші споруди не є статичними об’єктами. Їм слід дозволяти згинатися при різних навантаженнях, а також змінювати довжину від теплового розширення. Шарнірний штифт дозволяє змінювати кут нахилу. і розсувний шарнір між верхньою шарнірною пластиною та плоскою пластиною на нижній частині бруса дозволяє змінювати довжину.

Якщо з'єднання були жорсткими, ці сили могли з часом зруйнувати структуру.

— Дейв Твід
джерело

Це для випадків, коли міст прогинається вниз через проходження великого навантаження?

— гострий зуб

@sharptooth Так. І будь-який інший рух. Зазвичай на іншому кінці мосту буде якесь розташування розсувних плит.

— Дейв да

@sharptooth Можливо, на деяких старих мостах із чимось так званим коченням підшипника, що за достатнього циклу розширення та стискання або згинання разом із деяким замерзанням через температуру чи корозію, рокери будуть "ходити" зі своїх опорних колодок, або завершить перелік / нахил настільки, що вони стануть нестабільними. Одного разу я оглянув міст, у якого його підкидання було викинуто з підшипника, і він сидів на землі 6 '. Спочатку я не знав, що це таке, коли я піднімав його, потім я подивився на підшипник і побачив, що він впав і не працює як слід

— Вперед Ед,

10

Причина досить проста. Сталь значно міцніше бетону.

$f_c > 100~\text{MPa}$ $f_c > 40~\text{MPa}$

$f_y > 250~\text{MPa}$

Сталь на цьому мосту, отже, в 7-8 разів міцніша за бетон. Отже, яку б площу бетон не потребував для безпечного перенесення навантаження на сталь (через плити), сталь насправді потребує набагато менше, тому вона може безпечно зменшити власні розміри. Вигин контролюється кріпленням навколо навколо шарніра.

Що стосується того, чому взагалі використовується шарнір, це стосується того, як був сконструйований міст, як описано у відповіді @ DaveTweed.

— Васабі
джерело

Прогрес у міцності бетону дивовижно немонотонний: дослідження за останні 20 чи 30 років показали, що римський бетон з до н.е. надзвичайно міцний, мабуть, завдяки змішуванню вулканічного попелу в матеріалі.

— Карл Віттофт

@CarlWitthoft: Так, але я б заперечував (без жодних джерел), що колись бетон був повторно розкритий після темного та середнього століття, і особливо після наукової революції, його сила зросла монотонно (але, звичайно, не постійною швидкістю). Я сумніваюсь, що міст, про який просять ОП, вже більше 50 років.

— Васабі

1

Сталь також прогресувала. Є 2 GPA UTS термічно оброблені литі сталі з подовженням 5-10%, хоча вони набагато дорожчі, ніж альтернативи суб 1 ГПа, завдяки необхідному вакууму чи аргоновій кожуху під час плавлення та заливки. Також сталі TRIP і TWIP з різко покращеною ударною в'язкістю та енергопоглинанням (хоча, правда, це не так сильно пов'язане з міцністю). TWIP - це до 800 МПа, або до 100% подовження. Так, подвоєння в довжині до відмови. Також досить дорого завдяки складній комбінованій термічній обробці та формувальному процесу з жорсткою хімією.

— wwarriner

1

@CarlWitthoft: Я заперечую, що прогрес (або його відсутність) конкретної технології має більше стосунок до ринкових сил та каналів розповсюдження, ніж технічних інновацій / відкриттів. Норвежці виготовляють, наприклад, порожнисті бурові шнеки з бетоном, а не зі сталі. Але, на мою думку, інтереси галузі, тобто місцеві постачальники сукупних виробників, виробники портландцементу тощо, і занепокоєння щодо вартості - насправді є однією з головних перешкод на шляху комерційного впровадження.

— AsymLabs

0

Якщо ви повернетесь до базових інженерних курсів і подивитеся на діаграми моменту згинання балок, досить часто вони будуть проілюстровані опорами для валиків. Закріплений на 1 кінці, що дозволяє лише обертання, а на іншому з'єднання ролика, що дозволяє обертати і горизонтальний переклад. Це робить промінь статично визначальним.

Коли цей міст спочатку був побудований, еластомерні / гумові підшипникові накладки та деякі інші не існували як варіант. Цей дизайн імітує наші формули, які ми використовуємо для проектування, а точніше, формули працюють із цим розташуванням. Тож такий тип конфігурації хороший. Це дозволяє нам використовувати наші формули за призначенням, забезпечує простий дизайн та використану технологію того часу. Крім того, як згадується в інших постах, це дозволяє обертатись на опорі в результаті живого навантаження, коливань мертвих або провисань після зняття штампування (припускається, що вбудована конструкція. Якщо балку підняли на місце після лиття, великі сталева плита, вбудована в бетон, дозволяє отримати деякі неточності в вимірюванні прольоту і рівномірному розміщенні, а також дозволяє підтримувати, якщо балка трохи зміститься через вібрацію або землетрус.

Зверніть увагу, ви також побачите подібну конфігурацію зі сталевими балками на різних типах підшипників. Я вірю, що термін взуттєва або взуттєва пластина звикне, хоча це може бути більше для будівель, ніж для мостів.

Убік

Що стосується мостів "RAIL", то переважна більшість країн Північної Америки, призначених для AREMA, буде складатися з простих прольотів, будь то мости з одним прольотом або з декількома прольотами. Я вважав цю заяву смішною, коли я проходив курс AREMA, коли я лише закінчив перевірку десятків залізничних мостів у своєму місті, причому переважна більшість не дотримувалася цього правила. У шосейних мостах ви будете схильні бачити безперервні для живого навантаження, і ці мости в результаті ці мости не є статично визначальними.

— Форвард Ед
джерело