Po co projektować most wantowy z pylonami nachylonymi w kierunku rozpiętej przeszkody?

Po co budować pylony, które są odchylone od pokonywanej przeszkody?

Jest to nie tylko interesujące pod względem estetycznym, ale także wydajne strukturalnie. Osobiście ve wiele mostów autorstwa Calatrava wykorzystujących tę koncepcję, w szczególności Puente del Alamillo . Pylon jest w rzeczywistości całkowicie ściskany pod obciążeniem własnym: naprężenie liny i ciężar własny pylonu przekształca się w siłę działającą bezpośrednio w osi pylonu.

Po co budować pylony nachylone w kierunku pokonywanej przeszkody?

Niestety, główną odpowiedzią jest estetyka. „Sztuka” zajmuje pierwsze miejsce, zwiększając koszty. Ponieważ tutaj mamy ciężar własny pylonu i naprężenie liny działające razem, oba zginają pylon w tym samym kierunku. Aby temu przeciwdziałać, zazwyczaj używasz dużego naprężenia wstępnego.

Ok, więc widzę , że może to mieć sens inżynieryjny, jeśli ze względu na ograniczenia witryny masz krótki przęsło główne i długie rozpiętości; ponieważ wtedy siła rozpiętości kabla (działająca na ciężar własny pylonu) może być większa niż siła naciągu głównego rozpiętości. Ale to byłoby bardzo nietypowe i tak nie jest na przedstawionym przez ciebie zdjęciu.

Uwaga na temat budowy pochylonych słupów

Twoja „zwykła strategia” w rzeczywistości nie jest powszechna w przypadku większych mostów wantowych. Znacznie bardziej powszechne jest budowanie sekcji pylonu i sekcji pokładu, łączenie ich za pomocą kabla, a następnie powtarzanie. Zgodnie z tą metodą, niewyważone obciążenie ciężarem własnym pochylonego pylonu jest znacznie zmniejszone.

Komentarze

• Niektóre naprawdę okropne (z ze względu na sens inżynieryjny) w projektowaniu mostów zrobiono coś w imię ' sztuki '. Zobacz na przykład sunderlandecho.com/news/business/… , który był już bardzo bliski zbudowania koszt stał się tak astronomiczny, że został anulowany.
• @achrn – świetny przykład. Zbyt wielu innych, by wspomnieć, niestety …
• Czy to naprawdę źle dla estetycznej lub artystycznej wartości mostu czasami przewyższać dodatkowe koszty związane z budowaniem mniej wydajnego projektu? Jeśli projekt jest bezpieczny, to dlaczego nie stworzyć czegoś pięknego, jednocześnie tworząc coś funkcjonalnego?
• @KevinWells – Cóż, wejdź na stronę inżynierską i ' otrzymam odpowiedź od inżyniera! Inżynierowie są raczej praktyczni niż artystyczni… Z pewnością są przypadki, w których wzrost kosztów związany z elementami artystycznymi jest akceptowalny; patrz np. Puente del Alamillo, o którym wspomniałem; bardziej opłacalne byłoby zbudowanie prostszego mostu, ale akceptuję elementy artystyczne, ponieważ pełnią one funkcję strukturalną.Kiedy elementy artystyczne są antystrukturalne, jestem (w kapeluszu inżyniera) przeciwko nim.

Jak mówi AndyT – w większości przypadków wydaje się, że to estetyka.

Biorąc pod uwagę powyższe jako odpowiedź, poniższy komentarz jest zasadniczo komentarzem, ale wydaje się wart opublikowania, ponieważ zawiera wiele szczegółów na temat tego, co wchodzi w skład projekt i jak występują problemy, które nie są widoczne dla osób z zewnątrz, ale mogą być ważne. np. w tym przykładzie rozpiętość jest bardzo lekko zakrzywiona, co powoduje ugięcie jezdni o 66 mm (poniżej 3 cali), ale spowodowało to dodatkowe trudności . Wysiłek potrzebny do zbudowania tego mostu i wąskie tolerancje nie są wcale oczywiste z inspekcji.

Wydawało się to warte zachodu, ponieważ podczas gdy pierwotne pytanie dotyczy tylko kątowych wież, to pokazuje, ile innych niewidocznych czynników może wpływają na projekt.

ORMISTON ROAD CABLE STAYED MOST
Ten artykuł zawiera przegląd wybranych wyzwań konstrukcyjnych napotkanych podczas budowy mostu wantowego Ormiston Road, kultowego kompozytowego mostu stalowo-betonowego, zbudowanego w Sir Barry Curtis Park w Manukau City, Auckland.

Jeśli dobrze rozumiem opis, jedna wieża jest mocno ściśnięta, a druga naprężona. Jest to mały most drogowy, ale różne ograniczenia sprawiają, że trudności techniczne są większe niż w przypadku niektórych znacznie większych mostów.

Kilka kluczowych uwag – warto przeczytać cały artykuł.

• Konstrukcja mostka podciągowego była technicznie bardzo złożona ze względu na asymetryczną geometrię i bardzo ciasne określone tolerancje. Pomost mostu ma promień około 37 km, co brzmi bardzo płasko, ale powoduje zmiany poziomów z powodu krzywizny 66 mm na długości mostu. Pylony 45,5 m składają się z 28-metrowego odcinka żelbetonu, zwężającego się od 1,8 m średnicy u podstawy do 1,3 m u góry, ze stalową skrzynią o wysokości 5,5 m zapewniającą zakotwiczenie lin odciągów i zwieńczoną 12-metrową iglica kratowa wykonana ze stali nierdzewnej i szkła. Aby jeszcze bardziej skomplikować sprawę, oba pylony są pochylone podłużnie pod kątem 15 stopni i nachylone razem pod kątem 5 stopni i nie były samonośne.

• Dopilnowanie, aby linki odciągów były bardzo małe. prawidłowo wyrównane pomiędzy pylonem a mocowaniami pokładu. Tolerancja obrotu kątowego wynosząca 0,25 stopnia powszechnie określana dla mostów podwieszonych wymagała, aby tolerancja położenia zakotwień rozwórek mieściła się w granicach 3 mm. Przy takim poziomie dokładności znaczna część prac budowlanych i ograniczania ryzyka koncentrowała się na integralności badań i zachowaniu tolerancji konstrukcyjnych.

• Pylony betonowe są ustawione pod kątem w dwóch kierunkach, zapewniając mostowi dynamiczny element. Znajdują się również bliżej zachodniego przyczółka niż wschodniego, co oznacza, że tylne przęsło jest znacznie krótsze niż przednie. Ta asymetria generuje znaczne wypiętrzenie zachodniego przyczółka, któremu opierają się stosy o dużym napięciu.

• Normalnych przewodów Drossbach nie można było użyć, ponieważ poszycie ścięgna po badaniach wykazało, że Drossbach może zapaść się na około 12 m wysokości betonu. Jako alternatywę zastosowano stalową rurę ciśnieniową 100NB, która mogła wytrzymać wysokie hy

• Cięgna były montowane na ziemi przed podniesieniem i umieszczeniem wewnątrz pali, które miały już wzmocnienie klatka zainstalowana. Potrzeba było zsynchronizowanego wysiłku 3 dźwigów z 6 blokami i koparką, aby skutecznie podnieść 45-metrowe elastyczne cięgna z poziomu do pionu, bez załamywania cięgna, tak aby można było je opuścić do obudowy pala.

• Cięgna pala przechodzą przez zachodni filar i kończą się w pokładzie. Oznaczało to, że ścięgna nie mogły być naprężone i zacementowane, dopóki pokład nie został wylany, około 9 miesięcy później. Jako tymczasowy środek zapobiegający korozji splotki ** do cięgien pala wprowadzono roztwór wodorotlenku sodu, aby stworzyć ochronne środowisko alkaliczne. Do monitorowania i utrzymania zasadowości stosowano regularne testy pH.

• Podczas gdy rozpiętość mostu jest mała i wynosi 70 m, efektywny obszar obciążenia dopływu kabli był podobny wielkość do znacznie większego mostu wantowego ze względu na dużą szerokość pokładu i skutkowało podobnymi rozmiarami wsporników linowych.

Kładka z „krzywą wieżą” pod adresem Brown Owl (hoo?) W Nowej Zelandii.

Lokalizacja na mapach Google

Komentarze

• Po pierwsze: Twoje rozumienie ” jednej wieży będącej pod napięciem ” jest nieprawidłowe: obie wieże są ściskane, jeden filar jest rozciągany. Po drugie: ' nie widzę technicznego uzasadnienia projektu – wygląda to na kolejny przykład, w którym forma została wybrana ze względu na estetykę (” most wantowy z dwoma pylonami na jednym końcu wyglądałby fajnie „), co zaowocowało utworzeniem ekstra wyzwania inżynierskie (przyczółek w rozciąganiu). Po trzecie: Boże pomóż mi, ale ' bym chciał nad tym pracować; wygląda fajnie! : D
• @AndyT (2) re ” … Nie widzę ' żadnego technicznego uzasadnienia projekt … ” – > Rzeczywiście – jak zauważyłem w pierwszym zdaniu. tj. zgadzamy się. (1) Abutment / tower – > Zgadzam się. Wiedziałem, że czułem się bardzo źle, ale (głupio) nie wróciłem do obrazu, który pokazuje, że obie wieże MUSZĄ być napięte. Wydaje mi się, że mylące przyczółek z fundamentem wieży – nie o to im chodziło. (3) Fajnie się z tym bawić, tak, ALE wydaje mi się to zbyt sprytne jak na mój gust. Mam ' mam EE z dużym przepełnieniem do ” innych ” – jeśli się nie uda w ciągu następnych kilku dziesięcioleci ' nie zdziwiłbym się. Miejmy nadzieję, że nie.
• @AndyT Powiedzieli, że to pierwszy most wantowy w Nowej Zelandii. Może most drogowy – ale ta kładka w Brown Owl [:-)] jest tam może od 20 lat.

Uważam, że istnieje rozsądny inżynierski powód, którego nikt jeszcze nie wskazał. Na rysunku w pierwotnym pytaniu środkowe przęsło wydaje się być nieco dłuższe niż dwukrotna długość każdego zewnętrznego przęsła podpartego kablem. Oznacza to większe obciążenie z każdej połowy środkowego przęsła niż z każdego zewnętrznego przęsła podpartego kablami. Ponadto kable ze ściśle pionowych wież musiałyby stać się bardziej płytkie, aby osiągnąć większą odległość do środka środkowego przęsła, co dodatkowo zwiększyłoby napięcie niezbędne do wytrzymania tego samego częściowego obciążenia pionowego.

powodują niezrównoważone naprężenie pionowych wież i mają tendencję do ciągnięcia ich do wewnątrz i zniekształcania mostu. Oparcie wież na zewnątrz – i / lub wyciągnięcie ich na zewnątrz przez dodatkowe naprężenie w podparciu gruntu – może być jednym ze sposobów na wyrównanie nierównowagi (jak w asymetrycznym przykładzie odpowiedzi @RussellMcMahon), ale może być tak wymagany poziom naprężenia staje się niepraktyczny ze względu na wymagane obciążenie i rozpiętość, biorąc pod uwagę konstrukcję wsporczą w korycie rzeki dla omawianego mostu. W każdym razie wydawałoby się, że wymagałoby to większego wsparcia strukturalnego – a tym samym kosztu – gdyby wieże wychylały się na zewnątrz w obliczu jeszcze większego napięcia, aby wspierać jeszcze większy zasięg do środka długiego środkowego przęsła. (To może być powód, dla którego konwencjonalna mądrość miała problem ze znalezieniem działającego i niedrogiego projektu, jeśli tak było w tym przypadku.)

Zamiast tego wydaje się, że dzięki przechyleniu wież do wewnątrz kable są w stanie aby zachować bardziej zrównoważony profil z mniejszym naprężeniem dodanym do projektu, aby go zrównoważyć. Wierzchołki wież znajdują się w pobliżu każdego punktu środkowego między środkiem środkowego przęsła a zasięgiem zewnętrznym każdego zewnętrznego przęsła podpartego kablami, więc kable pod największym napięciem (i mające największy komponent poziomy) są najbardziej symetryczne … aby następnie zachować równowagę sił bocznych na każdej wieży. To bardziej tak, jakby podstawy pionowych wież były po prostu odsunięte bardziej od siebie, przy jednoczesnym utrzymaniu nieruchomych wierzchołków, co oznacza, że konstrukcja i koszty są bardziej podobne do tego, jak w przypadku krótszej centralnej rozpiętości przy użyciu symetrycznych kabli z pionowych wież, a nie przyspieszania przez dłuższy czas rozpiętość w przypadku konwencjonalnych projektów.

Dokładna odległość między mocowaniami kabli na przęśle może nie być dokładnie taka sama dla przęsła środkowego i przęseł zewnętrznych i może się nieznacznie różnić w każdym przęśle, aby nieznacznie zmieniać obciążenie każdego podpory gdy punkt mocowania na wieży staje się dalej od środka między parą obciążeń częściowych. Każdą stopniowo bliższą parę kabli można następnie umieścić tak, aby zrównoważyć boczne napięcie na wieży i utrzymać obciążenie na wieży skierowane wzdłuż jej oś wytrzymałości na ściskanie Matematyka inżynierska potrzebna do ustalenia optymalnego rozmieszczenia jest poza mną.Możliwe, że mimo wszystko rozstaw kabli jest jednakowy; po prostu niekoniecznie musi to być przy takim podejściu.