Karayolu köprüsü, araçlar park edildiğinde veya hareket halindeyken daha fazla yük yaşıyor mu?

Köprüler, onları geçmeleri beklenen araçlardan gelen yükler için tasarlanmıştır. Bu, aracın ağırlığını ve aracın hareketinden kaynaklanabilecek dinamik yükleri içerir. Dinamik yükler "sıçrayan" veya bir eklem ya da çukura çarpan olabilir.

Başlangıçta, araçlar hareket halindeyken bir köprüye daha fazla yük uygulandığı açıktır (araç ağırlığı artı dinamik yük). Dinamik yükler, araçların hareket hızı ile orantılıdır, ancak araçlar daha hızlı ilerledikçe, genellikle birbirlerinden daha uzak aralıklıdırlar.

Araçlar durduğunda, tipik olarak hareket ettiklerinden çok daha aralıklıdırlar.

• Yakın mesafeli park edilmiş araçlar nedeniyle daha uzaktaki hareketli araçlardan daha fazla yükün bulunduğu bir durum olabilir mi?
• Bu iki durum köprü tasarımında kapsanıyor mu?

Park edilmiş araçlar ve hareketli araçlar

Yakın mesafeli park edilmiş (veya yavaş hareket eden) araçlar, sayfa 89, Ek 2.A, Madde 2.A.1 , Güney Afrika köprü tasarım kodu TMH7'de belirtildiği gibi kesinlikle daha zahmetlidir :

Genel olarak kabul edilir ve çok küçük açıklık aralığı dışında, en kötü yükleme koşulunun trafik tıkanıklığının neden olduğu sıkışık (tampondan tampona) koşullar altında meydana geldiği ve artan araç içi- aralama, daha fazla etkinin etkilerini dengeler.

Bununla birlikte, bu sadece birim uzunluk başına aynı ağırlıktaki sınırsız sayıda aracın muayenesi ile geçerlidir. Olağandışı aşırı ağır bir araç köprüyü geçiyorsa, bu kuralı uygulayamayız, çünkü bu araçtan sadece birine sahibiz ve kendisiyle tampon yapmak için tampon olamaz. Bu nedenle, ilgili yapılandırmaları göz önünde bulundurmak için köprü tasarım kodlarına dönüyoruz.

Köprü tasarım kodları

Köprü tasarımı söz konusu olduğunda, her ülke kendi tasarım kodlarında kendi köprü yüklemelerini buluyor gibi görünüyor. Ben okudum çok bu kodların - işimin önemli bir bölümü köprü tasarım yazılımına bu köprü yükleme kodlarını programlama edilir. Çoğu tasarım kodunun kontrol edilmesi gereken çeşitli yükleme konfigürasyonları vardır, ancak nadiren "park edilmiş araçlar" veya "hareketli araçlar" için olduklarını belirtirler. Bildiğim en yakın İngiltere'nin BD86 standardı.

BD86, olağanüstü ağır vasıtalar (SO veya SOV yükleri olarak adlandırılır) taşımak için mevcut İngiltere köprülerinin değerlendirilmesi içindir. Madde 3.20 ila 3.25, iki farklı konfigürasyon verir. (İ) SO / SOV, dinamik bir faktörle normal hızda hareket eder ve SO / SOV'un 25m içinde normal yüklemeye izin verilmez; veya (ii) SO / SOV, dinamik bir faktör olmadan düşük hızda hareket eder, ancak normal yüklemeye daha yakın izin verilir (5m içinde değil).

Peki ya dünyadaki diğer tüm tasarım standartları? Standart tasarım yükünün çok düşük olması nedeniyle başarısız olan herhangi bir köprüyü duymadığım temelinde, tasarım standartlarının kesinlikle en kötü durumu dikkate aldığının güvenli bir varsayım olduğunu düşünüyorum. Bu nedenle, ne için tasarlanmış olursa olsun, hareketli yükten veya yakın aralıklı statik yükten en kötü durumu temsil etmelidir.

Çoğu ülkenin karayolu yükleme standartları, aşağıdakiler için tasarlanması gereken iki yapılandırmayı göz önünde bulundurur: tek bir aracın yapılandırması (veya şerit başına tek bir araç) ve eşit dağıtılmış bir yükün yapılandırması (yani, eklediği her yere uygulanan alan başına yük için tasarlanan efekte). Bu ikinci konfigürasyon, yakın aralıklı park edilmiş araçlar olabilir veya aralıklı birçok kamyonu / kamyonu temsil edebilir, ancak ağırlıklarının toplam uzunluk boyunca ortalaması alınmıştır. Aslında bu durumların her ikisini de temsil edebileceğinden şüpheleniyorum.

Burada önemli bir gerçek, bir kamyonun / kamyonun bir arabaya göre nispi ağırlığıdır. Birleşik Krallık'ta normal bir kamyonun (yani yolculuğu için özel izin gerektirmeyen) maksimum 44 metrik ton ağırlığı vardır ve yaklaşık 12 m uzunluğundadır. Bu 3.7t / m verir. Tipik bir araba (Vauxhall Astra'yı seçtim) yaklaşık 2 ton ve 4,5 m uzunluğunda, 0,45 ton / m'dir.

Hareketli bir yük durumunda kamyonların / kamyonların oldukça iyi aralıklarla yerleştirilebileceğini, ancak trafik sıkışıklığı durumunda, kamyonlar ve arabalar karışmaya eğilimli olduklarında, kamyon / kamyon aralığının yaklaşık olarak aynı olduğunu çünkü boşluklar arabalarla dolu . Arabalar bir kamyon / kamyona kıyasla uzunluk başına küçük yük üreten ile, birim uzunluk başına ortalama yük olabilir trafik taşıma veya kırtasiye olup olmadığını yaklaşık olarak aynı.

Farklı bir açıdan gelse de, AASHTO'nun Köprü Değerlendirme El Kitabına; yorum cümlesi C6B.7.2.2 böyle bir şeyi ima eder. Diyor ki:

Her bir ünite için izin verilen maksimum ağırlık azaldıkça, izin verilen maksimum ağırlığa sahip bir dizi yakın aralıklı ağır vasıta bulundurma olasılığı artar. Yani, ağır vasıtalardan oluşan bir trene sahip olmak, ağır vasıtalardan oluşan bir trene sahip olmaktan daha olasıdır.

Ben varsayalım bu park / hareketli duruma uygulanabilir. Yani, köprüde aynı anda ne kadar çok araç varsa, aracın olası ortalama ağırlığı o kadar düşük olur.

Daha önemli olan söz konusu köprüye, kesinlikle uzunluğuna ve uygulanan yükün özelliklerine bağlıdır. Bu tartışma için karayolu trafiği yüklendiğini varsayıyorum.

Soru dinamik etkilere atıfta bulunuyor ve bunun bir çukur vurmanın etkisinden daha fazlası olduğunu belirtmek gerekir. Elastik bir tek açıklıklı basit ışın bir kuvvetle anında yüklenirse, ortaya çıkan tepe sapması, statik durumda aynı kuvvet altında iki kat sapmadır ve bu etki, araçların vurulması nedeniyle uygulanan yükte anlık ani artışların etkisi ile ilgisizdir. yüzey düzensizlikleri (çukurlar vb.).

Çoğu karayolu köprüsü için dinamik etkinin daha önemli olduğuna inanıyorum. Hızlı ancak aralıklı trafik, yavaş ve sıkışık trafikten daha zahmetlidir. Bununla birlikte, bu sonuç uzun köprülerden daha kısa köprülerin (on metreye kadar açıklıklar) olduğu gözlemine dayanmaktadır - tek bir evrensel cevap veren genel bir prensip yoktur.

Çok kısa bir köprüde trafiğin sıraya girip girmediğinin önemsiz olduğunu belirlemek nispeten kolaydır - köprü bir araçtan daha kısaysa, köprüde yalnızca bir araç (veya bir aks) bulunacağından, bir kuyruk olup olmadığı veya yapıyı yükleyen araç sayısını veya yüklemeyi etkilemez. Tersine, çok uzun bir köprünün (birkaç yüz metre uzunluğunda), çukurlara çarpan bir aracın ihmal edilebilir bir etkisi olacağını hayal etmek kolaydır, çünkü güvertede yüzlerce araç varsa, bir aracın yükü anında ikiye katlanırsa orantılı olarak büyük bir etkisi olmayacaktır.

İngiltere pratiğinde, ana yol köprüleri Karayolları Ajansı belgelerine ('BD'ler ve' BA'lar) göre tasarlanır ve değerlendirilir. Araç karayolu yüklemesi iki 'lezzet' içindedir - HA 'normal' trafiktir ve HB, anormal yükleme altındaki köprünün özelliklerini incelemek için kullanılan keyfi bir yüklemedir. Tasarım için HA yüklemesi BD37'de tanımlanmıştır ve türetme etki ödeneği içerir - Ek A'yı okuyun: "Bir aksın karayolu köprüleri üzerindeki etki etkisi statik aks ağırlığının% 80'i kadar olabilir ve bu büyüklükte bir ödenek yapıldı HA yüklemesinin türetilmesinde ", etki genişledikçe etkinin etkisi azalır.

Trafik kuyrukları sadece burun-kuyruk demetlemesine neden olmakla kalmaz, aynı zamanda yan yana sıkma araçlarına da yol açar. BD'lerde bu, yapıya daha fazla aracın katıldığı 'yanal demetleme' olarak adlandırılır.

BD37 aynı anda hem darbe hem de yanal demetlemeye izin verir - yani, yüksek hızda da seyahat eden sıkı bir trafik sıkışıklığına sahip olduğunuzu varsayar. Bu açıkça gerçekleşmez, ancak kodun kapsadığı şey budur.

Bununla birlikte, mevcut yapıları değerlendirirken, Birleşik Krallık standartları her iki etkiyi birlikte uygulamamaktadır. BD21 yapıları değerlendirme kodudur. Madde 5.23 bu soruyu özellikle ele almaktadır (UDL ve KEL HA yüklemesinin iki bileşenidir):

"HA UDL ve KEL, yavaş hareket eden durumlarda, işaretli veya kavramsal şeritlerin köprüyü kullanabileceğinden daha fazla trafik şeridi olasılığını dikkate almak için yanal bir demetleme faktörü kullanılarak türetilmiştir. Olasılıksal analiz, maksimum etki etkilerinin, Yüksek hızlarda meydana gelen, maksimum yanal demetleme ile birlikte düşünülmemelidir Alternatif trafik hızı ve demetleme durumlarının etkilerinin karşılaştırılması, yanal demetleme olmadan yüksek hızlı yüksek etki etkisinin köprü yüklemesi için en zahmetli kriter olduğu sonucuna yol açmıştır. Bu nedenle HA UDL ve KEL, aşağıdaki Ayar Faktörüne (AF) bölünerek yanal demetleme faktörünü ortadan kaldırmak için ayarlanmalıdır. "

Ayar faktörü, 20 metreye kadar yüklü uzunluklar için nispeten büyük bir sayıdır, ancak 40 metrelik yüklü uzunlukta 1,0'a (yani 1,0'a bölün, bu nedenle değeri değiştirmeyin) kadar kuyruklar.

Bundan kesin ifadeler yapmak mümkün değildir (yani, "20m'nin altında dinamik, 40m'nin üzerinde trafik kuyrukları" diyemezsiniz), çünkü yükleme olasılıklı bir analizden sonra bir dereceye kadar ampirik ve türetilmiştir ve tahminler içerir ( duyarlılık analizinin bulgularına izin vererek "standardda" tahmin yoluyla "olarak tanımlanmıştır). Yine, BD37 1 Ek A bunun tartışmasını yapmaktadır:

"Uzun yüklü uzunluklar için, yüklemeyi etkileyen ana faktörler trafik akış hızları, akışlardaki ağır araçların yüzdesi, trafik sıkışıklığının meydana gelme sıklığı ve trafik sıkışıklığındaki araçların aralığıdır. Bu parametreler, ana yollardaki çeşitli sahalarda, diğer sahalarda yük anketleri ile ve gerekli verilerin elde edilemediği yerlerde tahminlerle trafik desenleri, tahmin edilen nominal yüklerin elde edildiği karakteristik yüklerin türetilmesi için istatistiksel bir yaklaşım benimsenmiştir. bazı varsayımların yüklenmesinin önemi. "

Yukarıdakilerin açıklıklara göre biraz titiz olmadığını belirtmek gerekir. Yük türetmesi açısından önemli olan uzunluk, her zaman açıklık ile aynı olmayan 'yüklü uzunluk'tur. Basit bir şekilde desteklenen tek bir açıklık için, bükme etkisini inceliyorsanız, ikisi eşanlamlıdır, ancak çok fazla köprü bundan daha karmaşıktır (örneğin, birden çok sürekli açıklık veya entegre abutmentler vb.). Yüklü uzunluk, yapı elemanının yüklendiği uzunluktur ve tasarlarken, söz konusu elemanla ilgili hesaplamaları yapmak için tasarladığınız eleman için en zahmetli etkiyi yaratan uzunluğu seçmelisiniz. Bu genellikle bir açıklığın tüm uzunluğudır, ancak (örneğin) daha kısa bir uzunluk yüklemenin, özellikle sürekli yapılarda,

Yalnızca dikey hareketli yükten bahsediyorsanız , trafik sıkışıklığınız olan durum köprü döşemesinin tasarımına daha uygun olacaktır . Düzgün olmayan yollardan gelen çarpmalar nedeniyle anlık kuvvet artışı ve düşme , ihmal edilebilir, çünkü:

• düzgün bir şekilde sürdürülen bir yol için büyüklük küçük olacaktır
• sürücülerin düz sürüşte güçlük çekmeleri halinde yavaşlama eğilimi gösterdiği için, kötü korunmuş bir yol için büyüklük hala küçük olacaktır
• bu tür düzensiz olaylar, senkronize olmadıkları için küresel olarak iptal etme eğilimindedir

BD37 gibi yerleşik bir karayolu köprüsü tasarım kodu, bahsettiğiniz dinamik tümsekler için açık bir değerlendirme yapmaz .

Köprüde hareket eden araçlarınız olduğunda, çekiş ve frenleme etkileri , köprü alt yapısının tasarımına yönlendiren uzunlamasına bir yatay kuvvet oluşturur .

Yük kombinasyonlarının doğru kullanımı (aşağıdaki tabloda gösterildiği gibi) ve daha önce titizlikle incelenmiş ve test edilmiş karşılık gelen yük faktörleri sayesinde, tüm yükleme senaryolarının güvenli bir tasarım elde etmesi düşünülebilir.