สะพานถนนมีประสบการณ์การบรรทุกมากขึ้นเมื่อจอดยานพาหนะหรือเมื่อเคลื่อนไหวหรือไม่?


19

สะพานถูกออกแบบมาสำหรับรถที่มาจากยานพาหนะที่คาดว่าจะข้าม ซึ่งรวมถึงน้ำหนักของยานพาหนะและโหลดแบบไดนามิกใด ๆ ที่อาจได้รับการแนะนำจากการเคลื่อนไหวของยานพาหนะ โหลดแบบไดนามิกอาจมาจาก "ตีกลับ" หรือกดปุ่มข้อต่อหรือหลุม

ในตอนแรกดูเหมือนจะเห็นได้ชัดว่ามีการใช้โหลดมากขึ้นกับสะพานในขณะที่ยานพาหนะกำลังเคลื่อนที่ (น้ำหนักของยานพาหนะรวมถึงโหลดแบบไดนามิก) โหลดแบบไดนามิกเป็นสัดส่วนกับความเร็วการเดินทางของยานพาหนะ แต่เมื่อยานพาหนะไปเร็วขึ้นพวกเขามักจะเว้นระยะห่างออกไป

เมื่อยานพาหนะหยุดพวกเขามักจะมีระยะห่างอย่างใกล้ชิดกว่าเมื่อพวกเขาเคลื่อนไหว

  • จะมีสถานการณ์ที่โหลดมากขึ้นบนสะพานเนื่องจากยานพาหนะจอดระยะห่างอย่างใกล้ชิดกว่าจากยานพาหนะเคลื่อนไหวที่อยู่ห่างกัน?
  • ทั้งสองสถานการณ์ครอบคลุมการออกแบบสะพานหรือไม่?

3
ฉันสงสัยว่ากรณีของการจราจรติดขัดช้า (การเคลื่อนไหวบวกระยะห่างแน่น) เป็นกรณีคงที่ที่เลวร้ายที่สุด เมื่อรถชนที่หลุมบ่อ ฯลฯ พวกเขาอาจให้โหลดชั่วคราวที่สูงขึ้น (บรรเทาลงด้วยการหยุดชะงัก) แต่ถ้าคุณคิดว่ารถอยู่ใกล้ขึ้น 3 เท่าเมื่อติดขัดในการจราจรปกติและพวกเขาไม่ได้ประสบกับการเร่งความเร็ว 3G โดยเฉลี่ยเนื่องจากหลุมบ่อ คุณจะเห็นว่าคดีที่อัดแน่นนั้นชนะ รถบรรทุกแบบจมูกถึงหางเป็นสิ่งที่คุณต้องกังวล ฉันแน่ใจว่าผู้ออกแบบสะพานได้คิดเช่นกัน ...
Floris

คำตอบ:


11

รถที่จอดเทียบกับรถที่กำลังเคลื่อนที่

ยานพาหนะที่จอดเว้นระยะห่างอย่างใกล้ชิด (หรือเคลื่อนไหวช้า) มีภาระมากขึ้นตามที่ระบุไว้ในหน้า 89, ภาคผนวก 2.A, ข้อ 2.A.1 ของการออกแบบสะพานรหัสแอฟริกาใต้ TMH7 :

เป็นที่ยอมรับกันโดยทั่วไปและสามารถแสดงให้เห็นได้อย่างง่ายดายว่ายกเว้นในช่วงที่มีขนาดเล็กมากเงื่อนไขการโหลดที่เลวร้ายที่สุดเกิดขึ้นภายใต้สภาพที่แออัด (บัมเปอร์ถึงบัมเปอร์) ที่เกิดจากการจราจรติดขัดและการกระจายตัวของการจราจร ระยะห่างมากกว่าปิดการตั้งค่าผลกระทบ

อย่างไรก็ตามนี่เป็นความจริงโดยการตรวจสอบยานพาหนะไม่ จำกัด ที่มีน้ำหนักเท่ากันต่อหน่วยความยาว หากยานพาหนะที่มีน้ำหนักมากผิดปกติอย่างมากกำลังข้ามสะพานเราจะไม่สามารถใช้กฎนี้ได้เนื่องจากเรามียานพาหนะคันนี้เพียงคันเดียวและไม่สามารถใช้กันชนกับกันชนได้ ดังนั้นเราจึงหันไปใช้รหัสการออกแบบบริดจ์เพื่อพิจารณาการกำหนดค่าที่เกี่ยวข้อง

รหัสการออกแบบสะพาน

เมื่อพูดถึงการออกแบบสะพานทุกประเทศดูเหมือนว่าจะเกิดการโหลดบริดจ์ของตัวเองในรหัสการออกแบบ ฉันได้อ่านรหัสเหล่านี้จำนวนมาก - สัดส่วนที่สำคัญของงานของฉันคือการเขียนโปรแกรมการโหลดรหัสบริดจ์เหล่านี้ลงในซอฟต์แวร์การออกแบบสะพาน รหัสการออกแบบส่วนใหญ่มีการกำหนดค่าการโหลดที่หลากหลายเพื่อตรวจสอบแม้ว่าพวกเขาจะไม่ค่อยระบุว่าเป็น "ยานพาหนะจอด" หรือ "ยานพาหนะเคลื่อนที่" สิ่งที่ฉันรู้มากที่สุดคือมาตรฐานBD86ของสหราชอาณาจักร

BD86 ใช้สำหรับประเมินสะพานที่มีอยู่ในสหราชอาณาจักรเพื่อรองรับยานพาหนะหนักเป็นพิเศษ (โหลด SO หรือ SOV) ข้อ 3.20 ถึง 3.25 ให้การกำหนดค่าที่แตกต่างกันสองแบบ (i) SO / SOV เคลื่อนที่ด้วยความเร็วปกติพร้อมด้วยปัจจัยไดนามิกและไม่อนุญาตให้โหลดตามปกติภายใน 25m ของ SO / SOV หรือ (ii) SO / SOV เคลื่อนที่ด้วยความเร็วต่ำโดยไม่มีปัจจัยแบบไดนามิก แต่อนุญาตให้โหลดปกติได้ใกล้กว่า (ไม่เกิน 5 ม.)

แต่มาตรฐานการออกแบบอื่น ๆ ทั่วโลกล่ะ? บนพื้นฐานที่ฉันไม่เคยได้ยินเกี่ยวกับสะพานใด ๆ ที่ล้มเหลวเนื่องจากโหลดการออกแบบมาตรฐานต่ำเกินไปฉันคิดว่ามันเป็นสมมติฐานที่ปลอดภัยที่มาตรฐานการออกแบบพิจารณากรณีที่เลวร้ายที่สุด ดังนั้นสิ่งที่มันถูกออกแบบมาสำหรับมันจะต้องเป็นตัวแทนกรณีที่เลวร้ายที่สุดจากการเคลื่อนย้ายโหลดหรือโหลดคงที่ระยะห่างอย่างใกล้ชิด

มาตรฐานการโหลดทางหลวงของประเทศส่วนใหญ่พิจารณาการกำหนดค่าสองรูปแบบซึ่งต้องได้รับการออกแบบมาสำหรับ: การกำหนดค่าของยานพาหนะหนึ่งคัน (หรือยานพาหนะหนึ่งคันต่อช่องทางเดียว) และการกำหนดค่าของภาระการกระจายแบบสม่ำเสมอ (เช่นโหลดต่อพื้นที่ เพื่อเอฟเฟกต์ที่ออกแบบมาสำหรับ) การกำหนดค่าที่สองนี้อาจเป็นยานยนต์ที่เว้นระยะห่างอย่างใกล้ชิดหรืออาจเป็นตัวแทนของรถบรรทุก / รถบรรทุกหลายคันที่อยู่ห่างกัน แต่น้ำหนักของพวกมันเฉลี่ยอยู่ที่ความยาวทั้งหมด ฉันสงสัยว่าจริง ๆ แล้วมันอาจเป็นตัวแทนของสถานการณ์ทั้งสองนี้

ข้อเท็จจริงสำคัญนี่คือน้ำหนักสัมพัทธ์ของรถบรรทุก / รถบรรทุกเทียบกับรถยนต์ ในสหราชอาณาจักรรถบรรทุกทั่วไป (เช่นที่ไม่ต้องการการอนุญาตเป็นพิเศษสำหรับการเดินทาง) มีน้ำหนักสูงสุด 44 ตันต่อตันและมีความยาวประมาณ 12 เมตร สิ่งนี้ให้ 3.7t / m รถทั่วไป (ฉันเลือก Vauxhall Astra) ประมาณ 2 ตันและยาว 4.5 เมตรให้ 0.45 ตัน / เมตร

ฉันขอแนะนำว่าในสถานการณ์ที่มีการเคลื่อนย้ายโหลดคุณอาจได้รับรถบรรทุก / รถบรรทุกค่อนข้างดี แต่ในสถานการณ์การจราจรติดขัดเมื่อรถบรรทุกและรถยนต์มีแนวโน้มที่จะผสมกันระยะห่างระหว่างรถบรรทุกและรถบรรทุกจะเท่ากันเพราะช่องว่างเต็มไปด้วยรถยนต์ . ด้วยรถยนต์ที่ผลิตภาระต่อความยาวน้อยเมื่อเทียบกับรถบรรทุก / รถบรรทุกภาระเฉลี่ยต่อหน่วยความยาวอาจจะเท่ากันไม่ว่าการจราจรจะเคลื่อนไหวหรือเครื่องเขียน

แม้ว่าจะมาจากมุมที่แตกต่างกัน แต่ฉันเชื่อว่า AASHTO's Manual for Bridge Evaluation; commentary clause C6B.7.2.2 บอกเป็นนัยถึงสิ่งนี้ มันบอกว่า:

ความน่าจะเป็นที่จะมียานพาหนะหนักที่มีระยะห่างใกล้เคียงกันซึ่งมีน้ำหนักสูงสุดที่อนุญาตสูงสุดจะมากขึ้นเนื่องจากน้ำหนักสูงสุดที่อนุญาตสำหรับแต่ละหน่วยจะน้อยลง นั่นคือมีแนวโน้มที่จะมีรถไฟของยานพาหนะที่มีน้ำหนักเบามากกว่าที่จะมีรถไฟของยานพาหนะที่มีน้ำหนักมาก

ฉันคิดว่าสิ่งนี้สามารถนำไปใช้กับสถานการณ์ที่จอด / เคลื่อนไหว นั่นคือยานพาหนะมากขึ้นคุณมีบนสะพานในครั้งเดียวที่มีน้ำหนักเฉลี่ยของยานพาหนะท


4

ซึ่งมีความสำคัญมากขึ้นอยู่กับสะพานที่มีปัญหาความยาวและลักษณะของการโหลดที่ใช้แน่นอน สำหรับการสนทนานี้ฉันกำลังสมมติว่ามีการโหลดการจราจรบนทางหลวง

คำถามหมายถึงเอฟเฟกต์แบบไดนามิกและเป็นที่น่าสังเกตว่านี่เป็นมากกว่าผลกระทบจากการชนหลุม หากคานเดี่ยวแบบยืดหดได้ง่ายมีแรงทันทีการโก่งสูงสุดที่ให้ผลลัพธ์คือการโก่งสองเท่าภายใต้แรงกระทำเดียวกันในกรณีคงที่และผลกระทบนี้ไม่เกี่ยวข้องกับผลกระทบของการแหลมทันทีในการโหลดที่ใช้เนื่องจากยานพาหนะชน พื้นผิวที่ผิดปกติ (หลุมบ่อ ฯลฯ )

สำหรับสะพานทางหลวงส่วนใหญ่ฉันเชื่อว่าเอฟเฟกต์ไดนามิกนั้นมีความสำคัญมากกว่า การรับส่งข้อมูลที่รวดเร็ว แต่เว้นระยะออกมานั้นมีภาระมากกว่าการรับส่งข้อมูลที่ช้าและพัวพัน อย่างไรก็ตามข้อสรุปนี้ขึ้นอยู่กับการสังเกตว่ามีสะพานสั้น (มีความยาวสูงสุดถึงสิบเมตร) มากกว่าสะพานยาว - ไม่มีหลักการทั่วไปที่ให้คำตอบที่เป็นสากล

มันค่อนข้างง่ายในการพิจารณาว่าสำหรับสะพานที่สั้นมาก ๆ ว่าการจราจรกำลังเข้าคิวหรือไม่ไม่เกี่ยวข้อง - ถ้าสะพานนั้นสั้นกว่ารถยนต์หนึ่งคันจะมีรถเพียงคันเดียว (หรือเพลาเดียว) บนสะพานดังนั้นจะมีคิวหรือไม่ หรือไม่มีอิทธิพลต่อจำนวนยานพาหนะที่โหลดโครงสร้างหรือการโหลด ในทางกลับกันมันเป็นเรื่องง่ายที่จะจินตนาการว่าสะพานที่ยาวมาก (ยาวหลายร้อยเมตร) ยานพาหนะคันหนึ่งชนหลุมจะมีผลกระทบเล็กน้อยเนื่องจากแม้ว่าภาระจากยานพาหนะคันหนึ่งจะเพิ่มเป็นสองเท่าทันทีหากมียานพาหนะหลายร้อยบนดาดฟ้า มันจะไม่มีผลกระทบที่ยอดเยี่ยมเป็นสัดส่วน

ในทางปฏิบัติของสหราชอาณาจักรสะพานถนนของลำต้นถูกออกแบบและประเมินผลเป็นเอกสารของหน่วยงานทางหลวง (หรือที่เรียกว่า 'BD's และ' BA ') การโหลดทางหลวงของยานพาหนะนั้นมีสองแบบคือ 'รสชาติ' - HA คือการจราจร 'ปกติ' และ HB คือการโหลดแบบสุ่มที่ใช้เพื่อตรวจสอบลักษณะของสะพานภายใต้การบรรทุกที่ผิดปกติ การโหลด HA สำหรับการออกแบบนั้นกำหนดไว้ในBD37และค่าที่มาประกอบด้วยค่าเผื่อผลกระทบ - อ่านภาคผนวก A: "ผลกระทบของเพลาบนสะพานทางหลวงอาจสูงถึง 80% ของน้ำหนักเพลาคงที่และค่าเผื่อของขนาดนี้ถูกสร้างขึ้น ในการได้รับการโหลด HA "แม้ว่าอิทธิพลของผลกระทบจะลดลงเมื่อขยายมากขึ้น

คิวการจราจรไม่เพียง แต่จะก่อให้เกิดการรวมตัวกันระหว่างจมูกและหางเท่านั้น ใน BDs สิ่งนี้เรียกว่า 'การจับยึดด้านข้าง' ซึ่งเป็นที่ที่ยานพาหนะจำนวนมากเข้ามาในโครงสร้าง

BD37ช่วยให้สามารถรับทั้งแรงกระแทกและด้านข้างในเวลาเดียวกัน - สมมติว่าคุณมีรถติดที่หนาแน่นซึ่งเดินทางด้วยความเร็วสูง สิ่งนี้เห็นได้ชัดว่าไม่เกิดขึ้น แต่เป็นสิ่งที่รหัสห่อหุ้ม

เมื่อประเมินโครงสร้างที่มีอยู่แล้วมาตรฐานของสหราชอาณาจักรจะไม่นำมาใช้ทั้งสองอย่างร่วมกัน BD21เป็นรหัสสำหรับการประเมินโครงสร้าง ข้อ 5.23 ตอบคำถามนี้โดยเฉพาะ (UDL และ KEL เป็นส่วนประกอบสองส่วนของการโหลด HA):

"HA UDL และ KEL ได้รับมาจากการใช้ปัจจัยด้านข้างเพื่อพิจารณาความเป็นไปได้ว่าในสถานการณ์ที่มีการเคลื่อนไหวช้าๆช่องทางจราจรมากกว่าเลนที่มีการทำเครื่องหมายหรือ notional สามารถใช้สะพานได้การวิเคราะห์ความน่าจะเป็นแสดงให้เห็นว่า ซึ่งเกิดขึ้นที่ความเร็วสูงไม่ควรพิจารณาพร้อมกับการทำลูปด้านข้างสูงสุดการเปรียบเทียบผลกระทบของความเร็วในการรับส่งข้อมูลทางเลือกและสถานการณ์การรวมกลุ่มได้นำไปสู่ข้อสรุปว่าผลกระทบความเร็วสูงความเร็วสูง ดังนั้น HA UDL และ KEL จึงต้องมีการปรับเพื่อกำจัดปัจจัยการมัดด้านข้างโดยการหารด้วยปัจจัยการปรับ (AF) ต่อไปนี้ "

ปัจจัยการปรับตัวมีจำนวนค่อนข้างมากสำหรับความยาวที่โหลดสูงสุด 20 ม. แต่ตัดออกเป็น 1.0 (เช่นหารด้วย 1.0 ดังนั้นอย่าเปลี่ยนค่า) ที่ความยาวโหลด 40 ม.

เป็นไปไม่ได้ที่จะสร้างข้อความที่ชัดเจนจากสิ่งนี้ (กล่าวคือคุณไม่สามารถพูดว่า "ต่ำกว่า 20 ม. เป็นแบบไดนามิกสูงกว่า 40 เมตรเป็นคิวการจราจร") เนื่องจากการโหลดคือการทดลองเชิงประจักษ์และมาจากการวิเคราะห์ความน่าจะเป็น อธิบายว่า "โดยประมาณ" ในมาตรฐาน) พร้อมค่าเผื่อสำหรับผลการวิเคราะห์ความอ่อนไหว อีกครั้ง BD37 1ภาคผนวก A ได้อภิปรายเกี่ยวกับเรื่องนี้:

"สำหรับความยาวที่บรรทุกยาวปัจจัยหลักที่มีผลต่อการโหลดคืออัตราการไหลของการจราจรร้อยละของยานพาหนะหนักในการไหลความถี่ของการเกิดขึ้นและระยะเวลาของการจราจรติดขัดและระยะห่างของยานพาหนะในแยมพารามิเตอร์เหล่านี้ รูปแบบการรับส่งข้อมูลที่ไซต์ต่าง ๆ บนถนนสายหลักโดยการสำรวจโหลดที่ไซต์อื่น ๆ และซึ่งข้อมูลที่ต้องการนั้นไม่สามารถเข้าถึงได้โดยการประเมินวิธีการทางสถิติถูกนำมาใช้เพื่อรับการโหลดลักษณะเฉพาะจากการรับน้ำหนักเล็กน้อยที่ได้รับ ความสำคัญกับการโหลดของสมมติฐานบางอย่างที่ทำ "

มันเป็นที่น่าสังเกตว่าข้างต้นเป็นบิตไม่เข้มงวดเกี่ยวกับช่วง ความยาวที่เกี่ยวข้องกับโหลดที่ได้มาคือ 'ความยาวที่โหลด' ซึ่งไม่เหมือนกับสแปนทุกครั้ง สำหรับช่วงที่รองรับเพียงครั้งเดียวหากคุณกำลังตรวจสอบเอฟเฟกต์การโค้งทั้งสองนั้นมีความหมายเหมือนกัน แต่สะพานจำนวนมากมีความซับซ้อนมากกว่านั้น (เช่นการขยายช่วงต่อเนื่องหลายจุดหรืออินทิกรัลรวม) ความยาวที่โหลดคือความยาวซึ่งองค์ประกอบของโครงสร้างถูกโหลดและเมื่อออกแบบคุณควรเลือกความยาวที่ให้ผลกระทบที่ยากที่สุดสำหรับองค์ประกอบที่คุณกำลังออกแบบสำหรับทำการคำนวณด้วยองค์ประกอบที่เฉพาะเจาะจงนั้น นี่มักจะเป็นความยาวทั้งหมดของช่วง แต่มีบางกรณีที่ (เช่น) การโหลดความยาวที่สั้นลงมีผลมากขึ้นโดยเฉพาะในโครงสร้างต่อเนื่อง


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.คุณได้อ่านทั้งย่อหน้าเพื่อทำความเข้าใจบริบทของแถลงการณ์ที่เกี่ยวข้องใน BD37 / 01 ภาคผนวก A ที่คุณอ้างถึงหรือไม่? มันบอกว่าfor short loaded lengths, และapplied to the highest axle load only included in a single vehicle loaded case
คำถามล้น

ฉันยืนหยัดด้วยสิ่งที่ฉันเขียนไว้ว่าเป็นความจริงอย่างแน่นอน - BD37 (โค้ดสำหรับการโหลดการออกแบบ) ระบุอย่างชัดเจนว่ามันรวมค่าเผื่อสำหรับเอฟเฟกต์แบบไดนามิก (ซึ่งอาจมีความสำคัญมากในบางกรณี) และ BD21 (รหัสการประเมิน) กล่าวว่า ผลมีความสำคัญมากกว่าผลกระทบที่เกิดขึ้น นี่คือข้อความจริงเกี่ยวกับเนื้อหาของรหัสและมีการจัดทำลิงก์
achrn

1

หากคุณกำลังพูดถึงโหลดสดในแนวตั้งเท่านั้นกรณีที่คุณติดขัดการจราจรจะควบคุมการออกแบบเด็คบริดจ์มากขึ้น การเพิ่มและ ลดลงของแรงในแนวตั้งชั่วขณะเนื่องจากการกระแทกจากถนนที่ไม่เรียบสามารถละเลยได้ตั้งแต่:

  • ขนาดจะเล็กสำหรับถนนที่บำรุงรักษาอย่างเหมาะสม
  • ขนาดจะยังเล็กสำหรับถนนที่มีการบำรุงรักษาไม่ดีเนื่องจากผู้ขับขี่มักจะชะลอตัวลงหากพวกเขามีปัญหาในการขับรถตรง
  • เหตุการณ์ที่เกิดขึ้นประปรายดังกล่าวมีแนวโน้มที่จะยกเลิกไปทั่วโลกเนื่องจากไม่เกิดขึ้นพร้อมกัน

รหัสการออกแบบสะพานทางหลวงที่จัดตั้งขึ้นเช่นBD37 ไม่ได้พิจารณาอย่างชัดเจนสำหรับการกระแทกแบบไดนามิกที่คุณกล่าวถึง

ที่คุณมียานพาหนะที่เคลื่อนที่บนสะพานลากและเบรกผลกระทบที่จะสร้างยาวแนวแรงที่อยู่ในการกำกับดูแลการออกแบบของสะพานโครงสร้าง

ด้วยการใช้ชุดค่าผสมที่เหมาะสม (ดังแสดงในตารางด้านล่าง) และปัจจัยโหลดที่สอดคล้องซึ่งได้รับการศึกษาและทดสอบอย่างจริงจังแล้วจึงเป็นไปได้ที่สถานการณ์การโหลดทั้งหมดจะได้รับการพิจารณาเพื่อให้ได้การออกแบบที่ปลอดภัย

โหลดชุดค่าผสม


เป็นที่น่าสนใจว่า BD37 ไม่ได้คำนึงถึงภาระในการรับแรงกระแทก AASHTO (รหัสสะพานทางหลวงสหรัฐอเมริกา) มีการโหลด Impact แยกต่างหาก
hazzey

1
@hazzey - ฉันประหลาดใจเสมอที่รหัสการโหลดบนทางหลวงซึ่งรู้สึกว่าจำเป็นต้องระบุผลกระทบการโหลดแยกต่างหากเมื่อมันถูกนำไปใช้กับการโหลดแบบสดทั้งหมด - ทำไมไม่เพียงแค่หมุนมันขึ้นเป็นขนาดของการโหลดที่ระบุ?
AndyT

@ คำถาม - พื้นผิวถนนไม่ดีจะเพิ่มการโหลด ดู BD21 / 01 ซึ่งใช้การโหลดตาม BD37 / 01 และให้แรงโหลดสูงกว่าเมื่อประเมินสะพานที่มี "พื้นผิวไม่ดี" เปรียบเทียบกับ "พื้นผิวที่ดี"
AndyT

@AndyT หาก Impact เป็นตัวเลขที่แยกจากกันคุณสามารถลดลงเพื่อสิ่งต่าง ๆ เช่นความเร็วหรือความลึกผ่านดินหรือเพียงแค่โครงสร้างเหนือชั้นเทียบกับโครงสร้างพื้นฐาน
hazzey

@hazzey - จุดดี นอกจากนี้ฉันได้อ่านมาตรฐานฉบับที่ 17 ของ AASHTO ในวันนี้และผลกระทบที่เกิดขึ้นจากการที่ไม่มีปัจจัยคงที่ง่าย ๆ ที่จะนำมาใช้
AndyT
โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.