ทำไมการออกแบบเคเบิลจึงอยู่ที่สะพานที่มีเสาซึ่งมีแนวโน้มที่จะกีดขวางสิ่งกีดขวาง?

นี่คือ วิดีโอ YouTube ด้วยแนวคิดของสะพานที่กำลังก่อสร้างในเซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก ช่วงที่ใหญ่ที่สุดของสะพานคือเคเบิลพักและออกแบบมาเพื่อขับเคลื่อนการจราจรบนแฟร์เวย์แม่น้ำเนวา

ช่วงที่ใหญ่ที่สุดวางอยู่บนเสาสองเสาวางแบบสมมาตรเพื่อให้แกนเอียงไปทางแกนแฟร์เวย์ บางสิ่งเช่นนี้

สิ่งนี้แตกต่างอย่างมากจากการออกแบบ "ปกติ" ที่เสาตั้งอยู่ในแนวตั้ง พวกเขาอาจมีรูปร่าง "A" แต่ก็ยังไม่มีความชอบตามแนวแกนถนน

กลยุทธ์ในการสร้างสายเคเบิลโดยทั่วไปคือสะพานที่คุณต้องสร้างเสาและรองรับชั่วคราวจากนั้นประกอบดาดฟ้าที่รองรับเหล่านั้นแล้วติดตั้งสายเคเบิลจากนั้นจึงถอดสายสนับสนุนชั่วคราวออก บางทีเสาอาจถูกโหลดอย่างเท่าเทียมกันเมื่อการก่อสร้างเสร็จสมบูรณ์ แต่สร้างเสาคอนกรีตเสริมเหล็กที่ลาดเอียงหลายสิบตันอย่างเห็นได้ชัดทั้งเสาและฐานรากของพวกเขาจำเป็นต้องรองรับแรงพิเศษที่ปรากฏขึ้นเพียงเพราะเสาเอียง การสร้างเสาตั้งตรงดูง่ายกว่ามาก

ดูเหมือนว่าการออกแบบนี้จะถามถึงปัญหาเพิ่มเติมและไม่ให้ประโยชน์ใด ๆ เมื่อเทียบกับเสาที่ตั้งขึ้น

เหตุใดจึงต้องออกแบบสะพานที่มีเสาโดยหันไปทางแฟร์เวย์แม่น้ำแทนที่จะเป็นเสาตั้งตรง

ทำไมต้องสร้างเสาซึ่งมีความโน้มเอียง ห่างจาก อุปสรรคถูกขยายออกไปหรือไม่

เช่นเดียวกับความน่าดึงดูดทางสุนทรียศาสตร์สิ่งนี้สามารถมีประสิทธิภาพเชิงโครงสร้าง โดยส่วนตัวแล้วฉันรักสะพานหลายแห่ง Calatrava ใช้แนวคิดนี้โดยเฉพาะ Puente del Alamillo . เสาถูกอัดอย่างเต็มที่ภายใต้ภาระที่ตายแล้ว: ความเครียดของสายเคเบิลและน้ำหนักตัวของเสาจะถูกบังคับให้เข้าสู่แกนของเสา

ทำไมต้องสร้างเสาซึ่งมีความโน้มเอียง ไปทาง อุปสรรคถูกขยายออกไปหรือไม่

น่าเสียดายที่คำตอบหลักคือความสวยงาม "ศิลปะ" ความภาคภูมิใจของสถานที่เพิ่มค่าใช้จ่าย เพราะที่นี่เรามีน้ำหนักของเสาและความเค้นของสายเคเบิลที่กระทำร่วมกันทั้งสองทำให้เสาในทิศทางเดียวกัน หากต้องการต่อต้านสิ่งนี้คุณจะต้องใช้ลวดอัดแรงจำนวนมาก

ตกลงดังนั้นฉัน สามารถ ดูว่ามันสมเหตุสมผลสำหรับงานวิศวกรรมถ้าเนื่องจากไซต์ของคุณมีข้อ จำกัด คุณมีช่วงหลักสั้น ๆ และแบ็คสแพนที่ยาว เพราะแรงของสายเคเบิล backspan (ที่กระทำกับน้ำหนักตัวเองของเสา) อาจมากกว่าแรงของสายเคเบิลหลัก แต่นั่นจะผิดปกติมากและไม่ใช่ในภาพที่คุณให้

หมายเหตุเกี่ยวกับการก่อสร้างเสาเอียง

อันที่จริงแล้ว "กลยุทธ์ปกติ" ของคุณนั้นไม่ใช่เรื่องธรรมดาสำหรับสะพานที่ยึดสายเคเบิลขนาดใหญ่ สิ่งที่พบได้บ่อยมากคือการสร้างเสาและส่วนของดาดฟ้าเชื่อมต่อพวกเขาด้วยสายเคเบิลจากนั้นทำซ้ำ เมื่อทำตามวิธีนี้แล้วน้ำหนักตัวที่ไม่สมดุลของเสาน้ำหนักจะลดลงมาก

อย่างที่ AndyT กล่าว - ดูเหมือนว่าจะเป็นความสวยงามในกรณีส่วนใหญ่

ดังที่ได้กล่าวไว้ข้างต้นว่าเป็นคำตอบสิ่งต่อไปนี้เป็นความคิดเห็น แต่ก็คุ้มค่าที่จะโพสต์เพราะให้รายละเอียดมากมายเกี่ยวกับสิ่งที่จะเข้าสู่การออกแบบและวิธีการที่มีประเด็นที่ไม่ชัดเจนสำหรับ เช่นในตัวอย่างนี้ระยะห่างจะโค้งเล็กน้อยมากทำให้เกิดการโก่งตัวของถนน 66 มม. (ต่ำกว่า 3 นิ้ว) แต่ก็ทำให้เกิดความยากลำบากมากขึ้น และความพยายามที่จำเป็นในการสร้างสะพานนี้และความคลาดเคลื่อนที่เข้มงวดไม่ได้ชัดเจนจากการตรวจสอบ

สิ่งนี้ดูมีค่าในขณะที่คำถามเดิมถามเพียงแค่หอคอยมุมซึ่งแสดงให้เห็นว่ามีปัจจัยอื่นใดที่มองไม่เห็นที่มีผลต่อการออกแบบ

ORMISTON ROAD CABLE STAYED BRIDGE
บทความนี้ให้ภาพรวมของความท้าทายในการก่อสร้างที่เลือก ระหว่างการก่อสร้างถนนสายเคเบิล Ormiston อยู่สะพานเป็นสัญลักษณ์สายเคเบิลอยู่ สะพานเหล็กประกอบและสะพานคอนกรีตสร้างขึ้นในสวนสาธารณะ Sir Barry Curtis เมืองมานูเกาโอ๊คแลนด์

หากฉันเข้าใจคำอธิบายอย่างถูกต้องหอคอยหนึ่งแห่งจะถูกบีบอัดอย่างมากและอีกส่วนหนึ่งอยู่ในความตึงเครียด นี่เป็นสะพานถนนเล็ก ๆ แต่ข้อ จำกัด ต่างๆทำให้เกิดปัญหาทางเทคนิคมากกว่าในสะพานที่ใหญ่กว่าบางแห่ง

ความคิดเห็นที่สำคัญบางอย่าง - กระดาษทั้งหมดมีมูลค่าการอ่าน

• การก่อสร้างสะพานเคเบิลเคเบิลนั้นซับซ้อนมากในทางเทคนิคเนื่องจากการ ระบุรูปทรงแบบอสมมาตรและความคลาดเคลื่อนที่เข้มงวดมาก ดาดฟ้าสะพานอยู่บน รัศมีประมาณ 37kms ซึ่งฟังดูแบนมาก แต่ส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของระดับ ถึงความโค้ง 66 มม. ตามความยาวของสะพาน เสาขนาด 45.5 ม. ถูกสร้างขึ้น ของส่วนเสริมคอนกรีต 28 ม. เรียวยาวจากเส้นผ่านศูนย์กลาง 1.8 ม. ที่ฐานถึง เส้นผ่านศูนย์กลาง 1.3 ม. ที่ด้านบนพร้อมกล่องเหล็กโครงสร้างสูง 5.5 ม. เพื่อยึดเหนี่ยว สำหรับสายเคเบิลพักและมียอดแหลม 12 เมตรทำจากสแตนเลสและ กระจก. เพื่อเพิ่มความซับซ้อนในเรื่องต่าง ๆ เสาทั้งสองจะเอียงด้านหลังยาวที่ 15 องศาและทำมุมรวมกันที่ 5 องศาและไม่สนับสนุนตัวเอง

• มี ความอดทนน้อยมากในการตรวจสอบให้แน่ใจว่าสายเคเบิลอยู่ในแนวเดียวกันระหว่าง เสาและดาดฟ้าสมอเรือ ค่าเผื่อการหมุนเชิงมุม 0.25 องศา ระบุโดยทั่วไปสำหรับสะพานสายเคเบิลพัก จำเป็นต้องมีความอดทนต่อตำแหน่งของ อยู่ที่สมอให้อยู่ภายใน 3 มม. ด้วยความแม่นยำระดับนี้ส่วนมากแล้ว ความพยายามในการก่อสร้างและการลดความเสี่ยงมุ่งเน้นไปที่ความสมบูรณ์ของการสำรวจและ การอนุรักษ์ความทนทานต่อการก่อสร้าง

• เสาคอนกรีตนั้นทำมุมเป็นสองทิศทางเพื่อให้องค์ประกอบแบบไดนามิกกับ สะพาน. พวกมันอยู่ในตำแหน่งที่ใกล้ชิดกับตัวรองรับของตะวันตกมากกว่าทางทิศตะวันออก ความหมายช่วงหลังนั้นสั้นกว่าช่วงก่อนมาก ความไม่สมดุลนี้ สร้างความอิ่มใจอย่างมากต่อตัวรองรับแบบตะวันตกซึ่งต่อต้านได้ลึก กองความตึงเครียด

• ท่อ Drossbach ปกติไม่สามารถใช้เป็นปลอกเอ็นได้หลังการวิจัย แสดงให้เห็นว่า Drossbach อาจถล่มที่หัวคอนกรีตประมาณ 12 เมตร เหล็ก 100NB ท่อแรงดันถูกนำมาใช้เป็นทางเลือกซึ่งสามารถรับมือกับ hy สูง

• เอ็นถูกรวมตัวกันบนพื้นก่อนที่จะยกและวางภายในกอง ซึ่งติดตั้งกรงเสริมไว้แล้ว ใช้ความพยายามแบบรวม 3 ครั้ง ปั้นจั่นใช้ 6 ช่วงตึกและตัวขุดเพื่อยกความยาว 45 เมตรได้สำเร็จ เอ็นยืดหยุ่นจากแนวนอนถึงแนวตั้งโดยไม่ต้องงอเอ็นเพื่อให้พวกเขา อาจถูกลดขนาดลงในปลอกเสาเข็ม

• เส้นเอ็นพูนผ่านเสาตอม่อตะวันตกและสิ้นสุดในเด็ค นี้ หมายความว่าเอ็นไม่สามารถถูกตรึงเครียดและยาแนวได้จนกว่าดาดฟ้าจะได้รับ เทประมาณ 9 เดือนต่อมา เป็นมาตรการชั่วคราวเพื่อป้องกันการกัดกร่อนของ strand, ** สารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ถูกนำไปใช้กับเอ็นกล้ามเนื้อในการสร้าง ป้องกันสภาพแวดล้อมที่เป็นด่าง การทดสอบค่า pH ปกติถูกใช้เพื่อตรวจสอบและบำรุงรักษา การประกอบด้วยด่าง

• ในขณะที่ช่วงสะพานสั้นที่ 70 ม. พื้นที่โหลดแควที่มีประสิทธิภาพสำหรับสายเคเบิล มีขนาดใกล้เคียงกับเคเบิลที่ใหญ่กว่ามากเพราะสะพานมีขนาดใหญ่ ความกว้างของดาดฟ้าและทำให้สายเคเบิลมีขนาดเท่ากัน

สะพานเดินไปกับ "หอเอน" ที่ Brown Owl (ฮู) ในนิวซีแลนด์

ตำแหน่งบน Google maps

ฉันเชื่อว่ามีเหตุผลทางวิศวกรรมที่สมเหตุสมผลยังไม่มีใครชี้ให้เห็น ในภาพในคำถามเดิมช่วงกลางดูเหมือนจะยาวกว่าความยาวสองเท่าของแต่ละช่วงที่รองรับสายเคเบิลด้านนอกเล็กน้อย สิ่งนี้แสดงถึงภาระที่มากขึ้นจากแต่ละช่วงครึ่งของจุดศูนย์กลางตรงกลางมากกว่าจากช่วงขยายของสายเคเบิลภายนอกที่รองรับแต่ละเส้น ยิ่งไปกว่านั้นสายเคเบิลจากเสาแนวตั้งอย่างเข้มงวดจะต้องมีความตื้นมากขึ้นเพื่อให้ได้ระยะห่างที่มากขึ้นไปยังศูนย์กลางของช่วงกลางซึ่งจะเพิ่มความตึงเครียดที่จำเป็นต่อการรองรับโหลดแนวตั้งบางส่วนที่เหมือนกัน

นั่นจะส่งผลให้เกิดความตึงเครียดที่ไม่สมดุลบนเสาแนวตั้งและมีแนวโน้มที่จะดึงพวกมันเข้าด้านในและบิดเบือนสะพาน การมีหอคอยโน้มตัวออกด้านนอก - และ / หรือถูกดึงออกไปด้านนอกโดยความตึงเครียดที่เพิ่มขึ้นไปยังส่วนรองรับพื้น - อาจเป็นวิธีหนึ่งในการปรับสมดุล (เช่นในตัวอย่างที่ไม่สมดุลในคำตอบโดย @RussellMcMahon) แต่อาจเป็นได้ว่า ระดับของความตึงเครียดที่ต้องการกลายเป็นทำไม่ได้สำหรับการโหลดและระยะห่างที่จำเป็นและให้โครงสร้างการสนับสนุนบนแม่น้ำสำหรับสะพานในคำถาม ไม่ว่าในกรณีใดดูเหมือนว่าจะต้องมีการสนับสนุนโครงสร้างมากขึ้น - และค่าใช้จ่าย - เพื่อให้หอคอยยื่นออกไปด้านนอกเพื่อรองรับความตึงเครียดที่มากขึ้นเพื่อรองรับการเข้าถึงจุดศูนย์กลางของช่วงกลางที่ยาวนานยิ่งขึ้น (นี่อาจเป็นสาเหตุที่ภูมิปัญญาดั้งเดิมเกิดปัญหาในการออกแบบที่ใช้งานได้และราคาไม่แพงถ้านั่นเป็นความจริงในกรณีนี้)

แต่กลับกลายเป็นว่าการให้เสาเอียงเข้าด้านในสายเคเบิลจะสามารถรักษาโปรไฟล์ที่สมดุลมากขึ้นโดยเพิ่มความเครียดน้อยลงในการออกแบบเพียงเพื่อปรับสมดุล ยอดหอคอยอยู่ใกล้จุดกึ่งกลางระหว่างจุดศูนย์กลางของจุดศูนย์กลางและจุดเชื่อมต่อด้านนอกของแต่ละช่วงที่รองรับสายเคเบิลด้านนอกดังนั้นสายเคเบิลที่อยู่ภายใต้ความตึงเครียดที่ยิ่งใหญ่ที่สุด เพื่อให้กองกำลังด้านข้างในแต่ละหอคอยมีความสมดุล มันเหมือนฐานของเสาแนวตั้งที่แยกออกห่างกันมากในขณะที่รักษายอดคงที่ซึ่งหมายความว่าโครงสร้างและค่าใช้จ่ายเป็นเช่นนั้นสำหรับช่วงกลางที่สั้นกว่าโดยใช้สายเคเบิลสมมาตรจากเสาแนวตั้งมากกว่าค่าระยะเร่ง ด้วยการออกแบบทั่วไป

ระยะห่างที่แน่นอนระหว่างที่ยึดสายเคเบิลในช่วงอาจไม่เหมือนกันสำหรับช่วงกลางและช่วงนอกและอาจแตกต่างกันเล็กน้อยในแต่ละช่วงเพื่อให้แตกต่างกันเล็กน้อยโหลดแต่ละรองรับที่จุดติดตั้งบนหอคอยจะกลายเป็นไกลจากศูนย์กลาง คู่ของการโหลดบางส่วน แต่ละคู่จะสามารถวางสายเคเบิลที่ใกล้ชิดกันมากขึ้นเพื่อปรับสมดุลแรงตึงด้านข้างที่หอคอยและรักษาโหลดบนหอคอยที่มุ่งไปตามแนวแกนของกำลังอัด คณิตศาสตร์วิศวกรรมเพื่อหาตำแหน่งที่เหมาะสมที่สุดนั้นอยู่เหนือฉัน มีความเป็นไปได้ที่ระยะห่างของโหลดเคเบิลจะเหมือนกัน มันไม่จำเป็นต้องอยู่กับวิธีนี้เสมอไป