Чи відчуває дорожній міст більше навантаження, коли паркуються транспортні засоби або коли вони рухаються?


19

Мости розраховані на навантаження, які надходять від транспортних засобів, які, як очікується, перетнуть їх. Сюди входить вага автомобіля та будь-які динамічні навантаження, які можуть бути введені при русі транспортного засобу. Динамічні навантаження можуть бути від "підстрибування" або від удару в суглоб або вибоїну.

Спочатку здавалося б очевидним, що більше мосту прикладається до мосту під час руху транспортних засобів (вага транспортного засобу плюс динамічне навантаження). Динамічні навантаження пропорційні швидкості руху транспортних засобів, але, оскільки транспортні засоби йдуть швидше, вони, як правило, розташовані далі один від одного.

Коли зупиняються транспортні засоби, вони, як правило, набагато ближче, ніж під час руху.

  • Чи може бути ситуація, коли на мосту більше навантаження через тісно розташовані припарковані транспортні засоби, ніж ті, що рухаються транспортними засобами, які розташовані далі один від одного?
  • Чи охоплені ці дві ситуації в дизайні мостів?

3
Я підозрюю, що випадок затори, що повільно рухається (рух плюс щільний пробіг) є найгіршим статичним навантаженням. Коли машини потрапляють у вибоїни тощо, вони можуть спричиняти більші тимчасові навантаження (пом'якшені підвіскою), але якщо ви припускаєте, що автомобілі в 3 рази ближче, коли в заторі проти звичайного руху, і що вони в середньому не відчувають прискорення 3 г через вибоїни , ви бачите, що виграна щільно упакована футляра. Вантажівки з носом до хвоста - це те, про що ви повинні турбуватися. Я впевнений, що дизайнери мостів це теж зрозуміли ...
Флоріс,

Відповіді:


12

Припарковані транспортні засоби проти транспортних засобів, що рухаються

Близько розташовані припарковані (або повільно рухаються) транспортні засоби, безумовно, є більш обтяжливими, як зазначено на сторінці 89, додаток 2.А, пункт 2.А.1 коду проектування мосту південноафриканського мосту TMH7 :

Загальноприйнято, і можна легко показати, що, за винятком дуже малого діапазону прольотів, найгірший стан завантаження відбувається при перевантажених умовах (бампер до бампера), спричинених блокуванням руху, і розсіювання руху зі швидкістю, спричиненою збільшенням транспортних засобів між інтервал, більш ніж компенсує наслідки удару.

Однак це справедливо лише при огляді необмеженої кількості транспортних засобів однакової ваги на одиницю довжини. Якщо незвичайний надзвичайно важкий транспортний засіб перетинає міст, то ми не можемо застосувати це правило, оскільки у нас є лише один із цього транспортного засобу, і він не може бути бампером, щоб бампер із самим собою. Тому ми переходимо до мостових кодів дизайну, щоб розглянути відповідні конфігурації.

Коди дизайну мостів

Що стосується дизайну мостів, то кожна країна, як видається, придумала власне завантаження мосту у своєму проектному коді. Я прочитав багато цих кодів - значна частина моєї роботи - це програмування цих кодів завантаження мостів у програмне забезпечення для проектування міст. Більшість дизайнерських кодів мають різні конфігурації завантаження, які слід перевірити, хоча вони рідко вказують, що вони призначені для "припаркованих транспортних засобів" або "транспортних засобів, що рухаються". Найближчий мені відомий стандарт BD86 Великобританії .

BD86 призначений для оцінки існуючих британських мостів для перевезення надзвичайно важких транспортних засобів (названих навантаженнями SO або SOV). У пунктах 3.20 до 3.25 наведено дві різні конфігурації. Або (i) SO / SOV рухається зі звичайною швидкістю з динамічним коефіцієнтом, і нормальне навантаження не допускається протягом 25 м від SO / SOV; або (ii) SO / SOV рухається з низькою швидкістю, без динамічного коефіцієнта, але нормальне навантаження допускається ближче (не в межах 5 м).

Але як щодо всіх інших стандартів дизайну в усьому світі? Виходячи з того, що я не чув про провал мостів через занадто низьке завантаження стандартної конструкції, я думаю, що це безпечне припущення, що стандарти проектування безумовно вважають найгірший випадок. Отже, що б воно не було розраховане, воно повинно представляти найгірший випадок або від рухомого вантажу, або від близько розташованого статичного навантаження.

Стандарти завантаження автомобільних доріг більшості країн враховують дві конфігурації, які повинні бути розроблені: конфігурація одного транспортного засобу (або одного транспортного засобу на смугу руху) та конфігурація рівномірно розподіленого навантаження (тобто навантаження на ділянку, яке застосовується там, де він додається до ефекту, призначеного для). Ця друга конфігурація могла бути близько розташованими припаркованими транспортними засобами, або вона могла представляти багато вантажних автомобілів / вантажних автомобілів, розташованих один від одного, але їх вага в середньому перевищував загальну довжину. Я підозрюю, що це насправді може представляти обидві ці ситуації.

Тут важливий факт - відносна вага вантажного автомобіля / вантажівки порівняно з автомобілем. У Великобританії звичайний вантажний автомобіль (тобто той, хто не вимагає спеціального дозволу на свою поїздку) має максимальну вагу 44 метричних тонни і має довжину близько 12 м. Це дає 3,7 т / м. Типовий автомобіль (я вибрав Vauxhall Astra) - близько 2 тонн та 4,5 м завдовжки, даючи 0,45 т / м.

Я припускаю, що в ситуації, що рухається з вантажем, ви можете отримати вантажні автомобілі / вантажні автомобілі досить добре розташовані, але в ситуації з пробкою, коли вантажні автомобілі та автомобілі мають тенденцію до змішування, відстань між вантажним автомобілем та вантажівкою приблизно однакова, оскільки прогалини заповнені автомобілями . Коли вагони виробляють невеликий вантаж на одну довжину порівняно з вантажним автомобілем / вантажівкою, середнє навантаження на одиницю довжини може бути приблизно однаковим, рухається чи канцелярське приладдя.

Хоча це відбувається під іншим кутом зору, я вважаю, що керівництво AASHTO для оцінки мостів; Пункт коментарів C6B.7.2.2 передбачає щось подібне. Він говорить:

Ймовірність наявності ряду близько розташованих важких транспортних засобів максимально допустимої ваги стає більшою, оскільки максимально допустима вага для кожної одиниці стає меншою. Тобто швидше мати поїзд легкових машин, ніж мати поїзд великовагових транспортних засобів.

Я припускаю, що це може бути застосовано до припаркованої / рухомої ситуації. Тобто, чим більше транспортних засобів у вас на мосту одразу, тим менша ймовірна середня вага транспортного засобу.


4

Що важливіше залежить від моста, про який йдеться, безумовно, його довжини та характеристик застосовуваного навантаження. Для цієї дискусії я припускаю завантаження трафіку на шосе.

Питання стосується динамічних ефектів, і варто зазначити, що це більше, ніж просто вплив від удару в вибоїну. Якщо еластичний простий промінь простого променя миттєво навантажений силою, то пікове відхилення, що виходить, удвічі більше відхилення при одній і тій же силі в статичному випадку, і цей ефект не пов'язаний з ефектом миттєвих шипів при застосованому навантаженні внаслідок удару транспортних засобів поверхневі нерівності (вибоїни тощо).

Для більшості автомобільних мостів я вважаю, що динамічний ефект є більш значущим. Швидкий, але рознесений трафік є більш обтяжливим, ніж повільний рух. Однак цей висновок ґрунтується на спостереженні, що є більше коротких мостів (прольотів до десятків метрів), ніж довгих мостів - не існує загального принципу, який дає б одну універсальну відповідь.

Досить просто визначити, що для дуже короткого мосту, чи трафік стоїть у черзі, чи ні - не має значення - якщо міст коротший, ніж один транспортний засіб, на мосту буде лише один транспортний засіб (або одна вісь), тож чи є черга або не впливає на кількість транспортних засобів, що завантажують конструкцію, або навантаження. І навпаки, легко уявити, що на дуже довгому мосту (довжиною кілька сотень метрів) один транспортний засіб, що потрапив у вибоїну, матиме незначний ефект, оскільки навіть якщо навантаження з цього транспортного засобу подвоїться миттєво, якщо на палубі є сотні транспортних засобів це не матиме пропорційно великого ефекту.

У практиці Великобританії дорожні мости проектуються та оцінюються за документами Агентства доріг (так звані "BD" та "BA"). Навантаження на автомобільне шосе відбувається у двох "смаках" - HA - "нормальний" рух, а НВ - довільне навантаження, яке використовується для вивчення характеристик мосту при ненормальному навантаженні. Навантаження HA для проектування визначено в BD37, а деривація включає припуск для удару - читайте додаток A: "вплив удару осі на мости шосе може бути до 80% від статичної ваги осі і при цьому допускається величина такої величини при виведенні навантаження HA ", хоча вплив удару зменшується, коли проміжок стає більшим.

Черги на дорожньому русі не тільки спричиняють купірування носа до хвоста, вони потенційно породжують транспортні засоби, що стискаються ближче до боків. У BD це згадується як "бічне згущення", саме там більше транспортних засобів натовпується на структуру.

BD37 дозволяє одночасно здійснювати ударні та бічні кування - тобто передбачається, що у вас є щільно заповнений пробок, який також рухається з високою швидкістю. Цього, очевидно, не відбувається, але це інкапсулює код.

Однак, оцінюючи існуючі структури, стандарти Великобританії не застосовують обох ефектів разом. BD21 - код для оцінки структур. Пункт 5.23 конкретно стосується цього питання (UDL та KEL - це дві складові частини завантаження HA):

"HA UDL та KEL були отримані з використанням коефіцієнта бічної зв'язування для врахування можливості, що в ситуаціях, що рухаються повільно, більше смуг руху, ніж розмічені або умовні смуги, можуть використовувати міст. Імовірнісний аналіз показує, що максимальний вплив, які виникають на високій швидкості, не слід розглядати разом з максимальною бічною купіруванням. Порівняння ефектів альтернативної швидкості руху та ситуацій збивання призвело до висновку, що швидкісний ефект високої швидкості без відхилення від боків є найважливішим критерієм завантаження моста . Таким чином, HA UDL і KEL повинні бути відрегульовані, щоб усунути бічний коефіцієнт зв'язування шляхом поділу на наступний коефіцієнт коригування (AF) "

Коефіцієнт коригування - відносно велика кількість для завантажених довжин до 20 м, але хвости до 1,0 (тобто ділити на 1,0, тому не змінюйте значення) на 40 м завантаженої довжини.

З цього неможливо зробити остаточні твердження (тобто ви не можете сказати "нижче 20 м це динамічно, вище 40 м - черги на трафік"), тому що завантаження певною мірою емпіричне та отримане після імовірнісного аналізу і включає здогадки ( описується як "шляхом оцінки" у стандарті) з урахуванням результатів аналізу чутливості. Знову ж, BD37 1 Додаток А має обговорення цього:

"Для великих навантажених довжин основними факторами, що впливають на навантаження, є швидкість руху потоку, відсоток важких транспортних засобів у потоках, частота виникнення та тривалість пробок і відстань транспортних засобів у пробці. Ці параметри були визначені, вивчаючи структури руху на кількох майданчиках на магістральних дорогах, шляхом обстеження навантаження на інших ділянках і, коли необхідні дані були недоступними, за оцінкою. Прийнято статистичний підхід для отримання характерних навантажень, з яких були отримані номінальні навантаження. значення щодо завантаження деяких зроблених припущень ".

Варто зауважити, що вищезазначене трохи не суворе по відношенню до прольотів. Довжина, що має значення щодо виведення навантаження, - це «навантажена довжина», яка не завжди є тим самим, що й проліт. Для одного просто підтримуваного проміжку, якщо ви вивчаєте ефект згину, два є синонімічними, але дуже багато мостів є складнішими за них (наприклад, кілька безперервних прольотів або цілісні опори тощо). Навантажена довжина - це довжина, на яку завантажується елемент конструкції, і при проектуванні слід вибирати довжину, яка створює найбільш обтяжливий ефект для елемента, який ви проектуєте, для виконання розрахунків щодо цього конкретного елемента. Це часто по всій довжині прольоту, але бувають випадки, коли (наприклад, завантаження коротшої довжини має більший ефект, особливо в суцільних конструкціях,


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.Ви навіть прочитали весь абзац, щоб зрозуміти контекст відповідного твердження в додатку A, який ви цитували BD37 / 01? Це говорить for short loaded lengths, applied to the highest axle loadі only included in a single vehicle loaded case.
Переповнення запитань

Я стою за тим, що я написав як абсолютно правдиве - BD37 (код завантаження для дизайну) прямо заявляє, що він включає припущення до динамічних ефектів (що може бути дуже значним у деяких випадках), а BD21 (код оцінки) говорить, що динамічний ефект є більш значущим, ніж ефект скупчення. Це фактичні твердження про зміст кодів, а посилання надаються.
achrn

1

Якщо ви говорите лише про вертикальне напругу під напругою, то випадок, коли у вас є пробки, буде більше регулюватися конструкцією мостової настилу . Миттєвим збільшенням і зменшенням вертикальної сили через удари з нерівної проїзної частини можна знехтувати, оскільки:

  • величина була б невеликою для належно утримуваного проїжджої частини
  • величина все ще буде невеликою для погано підтримуваної проїжджої частини, оскільки водії, як правило, сповільнюються, якщо у них виникають труднощі з керуванням прямо
  • такі спорадичні явища мають тенденцію до скасування в усьому світі, оскільки вони не виникають синхронно

Встановлений кодекс проектування мосту на шосе, такий як BD37 , не враховує явних динамічних ударів, про які ви згадали.

Якщо у вас є транспортні засоби, що рухаються по мосту, тяговий і гальмовий ефект буде створювати поздовжню горизонтальну силу, що регулює конструкцію мостової конструкції .

Завдяки правильному використанню комбінацій навантажень (як показано в таблиці нижче) та їх відповідних коефіцієнтів навантаження, які вже були ретельно вивчені та випробувані, можливо, для всіх сценаріїв навантаження можна вважати досягнення безпечної конструкції.

Завантажте комбіновану таблицю


Цікаво, що BD37 не враховує навантаження на вплив. AASHTO (код мосту автомобільної дороги США) включає окреме навантаження на вплив.
hazzey

1
@hazzey - Мене завжди дивують коди завантаження шосе, які відчувають необхідність окремо задавати ударне навантаження, коли воно застосовується до всього прямого завантаження - чому б просто не згорнути його на вказану величину завантаження?
AndyT

@ Питання - погана дорожня поверхня збільшує навантаження. Див. BD21 / 01, де використовується навантаження на основі BD37 / 01 і дає більш високі навантаження при оцінці мостів із "поганою поверхнею" порівняно з "хорошою поверхнею".
AndyT

@AndyT Якщо вплив є окремим числом, ви можете зменшити його для таких речей, як швидкість або глибина через грунт або просто надбудова проти підструктури.
hazzey

@hazzey - хороший момент. Крім того, я сьогодні читав 17-ту редакцію AASHTO Standard Specs, і вплив на неї не застосовується простого постійного чинника, тому має сенс його окремо враховувати.
AndyT
Використовуючи наш веб-сайт, ви визнаєте, що прочитали та зрозуміли наші Політику щодо файлів cookie та Політику конфіденційності.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.