เหตุใดจึงต้องใช้แผ่นแบริ่งที่มุ่งเน้นการโหลดไปยังพื้นผิวขนาดเล็กเพิ่มเติม

11

นี่คือภาพของแผ่นแบริ่งที่คานคอนกรีตเสริมเหล็กสะพานตรงกับการเติมดิน

ช่วงสะพานมีความยาวประมาณ 20 เมตรและประกอบด้วยคานคอนกรีตเสริมเหล็กสองตัวแต่ละแผ่นวางอยู่บนแผ่นแบริ่งสองแผ่นตามที่แสดง - หนึ่งแผ่นสำหรับปลายแต่ละด้านของคานแต่ละลำรวมสี่แผ่น สะพานถือรางรถไฟที่ออกแบบมาสำหรับ 25 ตันต่อคันเพลา แผ่นแบริ่งที่ทำจากเหล็กหล่อ (หรืออาจจะเป็นเหล็ก) และประกอบด้วยสองส่วนใหญ่ผ่านบานพับ

25 ตันต่อคันเพลาหมายความว่าสะพานแบกสิ่งที่เหมือนหลายร้อยตันเมื่อรถไฟผ่านซึ่งเราสามารถสันนิษฐานสาเหตุอย่างน้อยหนึ่งร้อยตันต่อแผ่นลูกปืนที่แสดง ใช่ฉันแค่เพิกเฉยน้ำหนักสะพาน

ไม่เพียง แต่ผิวของแผ่นด้านบนและด้านล่างจะค่อนข้างเล็ก แต่แผ่นนั้นจะทำการโหลดที่ได้รับการยอมรับและส่งต่อไปยังบานพับผ่านพื้นผิวที่เล็กลง โดยทั่วไปบานพับนี้ค่อนข้างเล็กเพียงลำพังยอมรับมากกว่าหนึ่งร้อยตัน และสิ่งนี้ได้รับการออกแบบโดยมีจุดประสงค์

เหตุใดจึงมีการรวมโหลดอย่างตั้งใจแทนที่จะกระจายหรืออย่างน้อยก็ถ่ายโอนผ่านส่วนที่มีส่วนเหมือนกัน

— sharptooth
แหล่งที่มา

20

เพราะสะพานและโครงสร้างอื่น ๆ ไม่ใช่วัตถุคงที่ พวกเขาจะต้องได้รับอนุญาตให้งอภายใต้โหลดที่แตกต่างกันและรองรับการเปลี่ยนแปลงความยาวจากการขยายตัวทางความร้อน บานพับบานพับช่วยให้สามารถเปลี่ยนมุมได้ และข้อต่อแบบเลื่อนระหว่างแผ่นบานพับด้านบนและแผ่นแบนที่ด้านล่างของลำแสงทำให้สามารถเปลี่ยนความยาวได้

หากการเชื่อมต่อมีความแข็งแกร่งแรงเหล่านี้สามารถทำลายโครงสร้างเมื่อเวลาผ่านไป

— เดฟทวีด
แหล่งที่มา

เป็นกรณีนี้หรือไม่เมื่อสะพานโค้งลงเนื่องจากภาระหนักผ่าน?

— sharptooth

@sharptooth ใช่ และการเคลื่อนไหวอื่น ๆ โดยปกติแล้วที่ปลายสะพานจะมีการจัดเรียงแผ่นเลื่อนบางประเภท

— เดฟ huh

@ sharptooth มีความเป็นไปได้ที่สะพานเก่าแก่บางอย่างที่มีสิ่งที่เรียกว่าตลับลูกปืนโยกซึ่งมีการขยายตัวและหดตัวมากพอหรือโค้งงอไปพร้อม ๆ กับการแช่แข็งเนื่องจากอุณหภูมิหรือการกัดกร่อนบางอย่าง จะจบรายการ / เอียงมากจนไม่เสถียร ฉันตรวจสอบสะพานเมื่อมีแผ่นโยกพุ่งออกมาจากแบริ่งและมันก็นั่งอยู่บนพื้นดินออกไป 6 ' ตอนแรกฉันไม่รู้ว่ามันเกิดอะไรขึ้นเมื่อฉันหยิบมันขึ้นมาจากนั้นฉันก็มองไปที่ตลับลูกปืนและเห็นว่ามันลดลงและไม่ทำงานตามที่ตั้งใจไว้

— Forward Ed

10

เหตุผลง่าย ๆ เหล็กแข็งแกร่งกว่าคอนกรีตมาก

ทุกวันนี้เรามีคอนกรีตประสิทธิภาพสูงที่มี (และ ultra-high-performance ซึ่งสูงกว่ามาก) แต่โครงสร้างสามัญส่วนใหญ่ไม่ได้ใช้คอนกรีตที่มีความแข็งแรงสูงเช่นนี้ สะพานนี้ดูเหมือนว่าจะมีสภาพอากาศค่อนข้างดังนั้นคอนกรีตน่าจะมากที่สุดที่ (อาจจะน้อยกว่านี้) $f_c > 100~\text{MPa}$ $f_c > 40~\text{MPa}$

ในทางกลับกันในปัจจุบันเหล็กมีอย่างน้อยบ่อยครั้งกว่า ฉันไม่เชื่อว่าความแข็งแกร่งของเหล็กมีการพัฒนาอย่างรวดเร็วเท่ากับคอนกรีต (แก้ไขฉันถ้าฉันผิด) ดังนั้นเหล็กที่ใช้ในสะพานนั้นอาจจะเท่ากับอย่างน้อย $f_y > 250~\text{MPa}$

เหล็กบนสะพานนั้นจึงแข็งแรงกว่าคอนกรีตประมาณ 7-8 เท่า ดังนั้นไม่ว่าพื้นที่ใดก็ตามที่คอนกรีตต้องการโอนถ่ายน้ำหนักไปยังเหล็กอย่างปลอดภัย (ผ่านเพลต) เหล็กต้องการจริงน้อยกว่ามากดังนั้นจึงสามารถลดขนาดของมันเองได้อย่างปลอดภัย การโก่งงอถูกควบคุมโดยการค้ำยันรอบ ๆ บานพับ

สำหรับเหตุผลที่บานพับถูกใช้งานทั้งหมดนั้นเกี่ยวข้องกับวิธีการออกแบบสะพานตามที่อธิบายไว้ในคำตอบของ @ DaveTweed

— วาซาบิ
แหล่งที่มา

ความคืบหน้าในความแข็งแกร่งของคอนกรีตไม่น่าประหลาดใจ: การวิจัยในช่วง 20 หรือ 30 ปีที่ผ่านมาได้เปิดเผยว่าคอนกรีตโรมันจาก BCE นั้นแข็งแกร่งอย่างไม่น่าเชื่อเนื่องจากการผสมเถ้าภูเขาไฟเข้ากับวัสดุ

— Carl Witthoft

@CarlWitthoft: ใช่ แต่ฉันเถียง (ไม่มีแหล่งที่มา) ว่าเมื่อคอนกรีตถูกค้นพบหลังจากยุคมืดและกลางและโดยเฉพาะอย่างยิ่งหลังจากการปฏิวัติทางวิทยาศาสตร์ความแข็งแกร่งของมันเพิ่มขึ้นแบบ monotonically (แต่แน่นอนไม่ใช่อัตราคงที่) ฉันสงสัยว่าสะพานที่ OP กำลังขอมานั้นมีอายุมากกว่า 50 ปี

— วาซาบิ

1

เหล็กก็มีความก้าวหน้าเช่นกัน มีเหล็กหล่อที่ผ่านการอบด้วยความร้อน 2 เกรด GPA UTS ซึ่งมีการยืดตัวประมาณ 5-10% ถึงแม้ว่ามันจะมีราคาแพงกว่าทางเลือกย่อย 1 เกรดเฉลี่ย 1 อันเนื่องจากสูญญากาศหรืออาร์กอนห่อหุ้มในระหว่างการหลอมและเท นอกจากนี้เหล็กกล้า TRIP และ TWIP ที่มีการปรับปรุงแรงกระแทกและการดูดซับพลังงานได้ดีขึ้นอย่างมาก TWIP สูงถึง 800 MPa หรือยืดได้สูงสุด 100% ใช่เพิ่มเป็นสองเท่าก่อนที่ความล้มเหลว ก็ค่อนข้างแพงเนื่องจากการรักษาความร้อนรวมที่ซับซ้อนและกระบวนการขึ้นรูปด้วยเคมีแน่น

— wwarriner

1

@CarlWitthoft: ฉันจะยืนยันว่าความคืบหน้า (หรือขาดมัน) ของเทคโนโลยีคอนกรีตมีส่วนเกี่ยวข้องกับกลไกตลาดและช่องทางการจัดจำหน่ายมากกว่านวัตกรรม / การค้นพบทางเทคนิค ชาวนอร์เวย์ได้ผลิต augers เจาะลำต้นกลวงด้วยคอนกรีตมากกว่าเหล็กเช่น แต่ความสนใจของอุตสาหกรรมที่ได้รับผลกระทบคือผู้ผลิตมวลรวมในท้องถิ่นผู้ผลิตปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ ฯลฯ และความกังวลเรื่องค่าใช้จ่ายในความเป็นจริงแล้วสิ่งที่เป็นอุปสรรคสำคัญในการนำไปใช้ในเชิงพาณิชย์

— AsymLabs

0

หากคุณกลับไปที่หลักสูตรวิศวกรรมขั้นพื้นฐานและมองไปที่คุณดัดโมเมนต์ไดอะแกรมสำหรับคานบ่อยครั้งพวกเขาจะถูกแสดงด้วยการสนับสนุนลูกกลิ้งพิน ตรึงที่ปลาย 1 เท่านั้นที่อนุญาตการหมุนและการเชื่อมต่อลูกกลิ้งที่ปลายอีกด้านหนึ่งอนุญาตให้หมุนและแปลแนวนอน ทำให้คานตรวจสอบแบบคงที่

เมื่อสะพานนี้ถูกสร้างขึ้นครั้งแรกแผ่นรองแบริ่งยาง / ยางและอื่น ๆ ไม่กี่ตัวเลือกที่ไม่มีอยู่ การออกแบบนี้จำลองสูตรของเราที่เราใช้สำหรับการออกแบบหรือสูตรทำงานกับการจัดเรียงนี้ ดังนั้นการกำหนดค่าประเภทนี้จึงดี มันช่วยให้เราสามารถใช้สูตรของเราตามที่ตั้งใจไว้ทำให้การออกแบบง่ายและใช้เทคโนโลยีของเวลา นอกจากนี้ตามที่กล่าวไว้ในโพสต์อื่น ๆ จะช่วยให้การหมุนที่การสนับสนุนเป็นผลมาจากการโหลดสด, การเปลี่ยนแปลงในที่ตายแล้วหรือลดลงหลังจากการเอา shoring (สันนิษฐาน shored ก่อสร้างหากคานถูกยกขึ้นหลังจากการหล่อขนาดใหญ่ แผ่นเหล็กที่ฝังอยู่ในคอนกรีตช่วยให้ความคลาดเคลื่อนในการวัดระยะและการจัดวางได้อย่างแม่นยำนอกจากนี้ยังช่วยให้ลำแสงสามารถขยับได้เล็กน้อยเนื่องจากการสั่นสะเทือนหรือแผ่นดินไหว

หมายเหตุคุณจะเห็นโครงแบบที่คล้ายกันกับคานเหล็กบนตลับลูกปืนประเภทต่างๆ ฉันเชื่อว่าคำว่ารองเท้าหรือแผ่นรองเท้าจะถูกนำมาใช้แม้ว่าอาจจะมากกว่าอาคารก็ตาม

เมื่อวันที่

เมื่อพูดถึงสะพาน "RAIL" ส่วนใหญ่ในอเมริกาเหนือที่ออกแบบมาเพื่อ AREMA จะประกอบด้วยช่วงแบบง่าย ๆ ไม่ว่าจะเป็นช่วงเดียวหรือหลายช่วงสะพาน ฉันพบว่าข้อความนี้ตลกขณะอยู่บนหลักสูตร AREMA ของฉันเนื่องจากฉันเพิ่งตรวจสอบสะพานรถไฟราวหนึ่งโหลในเมืองของฉันโดยส่วนใหญ่ไม่ปฏิบัติตามกฎนี้ ในสะพานทางหลวงคุณจะมีแนวโน้มที่จะเห็นอย่างต่อเนื่องสำหรับโหลดสดและสะพานเหล่านี้เป็นผลให้สะพานเหล่านี้ไม่ได้เป็นตัวกำหนดแบบคงที่

— ไปข้างหน้าเอ็ด
แหล่งที่มา