A hidak a szerkezeti acél legigényesebb alkalmazásai közé tartoznak. A fesztávolságoknak nehéz és ismétlődő forgalmi terhelést kell viselniük, ellenállniuk kell a szélnek és a szeizmikus hatásoknak, és évtizedekig működőképesnek kell maradniuk. Az acél rácsos szerkezetek megfelelnek ezeknek az igényeknek a háromszög alakú egységek nyitott vázával, amely főként axiális erők révén továbbítja a terhelést, nagy szilárdsági -/-súlyarányt és hosszú szabad fesztávot biztosít közbenső támasztékok nélkül.
Mi az acél rácsos szerkezet?
Az acél rácsos váz egyenes acélelemekből áll, amelyek az ízületeknél merev háromszögeket alkotnak. Mivel a háromszög nem változtathatja meg alakját az oldalak hosszának megváltoztatása nélkül, a rácsos rács eleve stabil, és az elemekre nehezedő terhelések túlnyomórészt axiálisak: egyes tagoknál feszültség, másoknál összenyomás. Ez a geometria nagyon hatékony anyagfelhasználást tesz lehetővé a hajlítás során terhelést hordozó elemekhez képest.
Fő komponensek
Felső akkord:a felső hosszirányú elem, amely elsősorban összenyomva van terhelve, és felülről támogatja a fedélzet vagy a tető terheit.
Alsó akkord:az alsó hosszanti tag, elsősorban feszültségben terhelve.
Webes tagok:a két húrt összekötő és a rácsot háromszög alakú panelekre osztó átlók és függőlegesek.
Csatlakozások:sajtolt lemezek nagy szilárdságú csavarokkal vagy hegesztésekkel, amelyek átadják az erőket az elemek között az illesztéseknél.
A hidak acéltartóinak általános típusai
| Rácsos típus | Web-tag elrendezés | Tipikus használat |
|---|---|---|
| Pratt rácsos | Az átlók lefelé dőlnek a középpont felé; függőlegesek a tömörítésben, átlók a feszítésben | Vasúti és autópálya hidak,{0}}hosszú fesztávú tetőszerkezetek |
| Warren rácsos | Egyenlő oldalú háromszögek sorozata függőlegesek nélkül (vagy hozzáadott függőlegesekkel a hosszú panelekhez) | Hosszú-fesztávú hidak, repülőgép-hangárok, átlátszó-fesztávolságú szerkezetek |
| Hogy rácsos | Az átlók felfelé dőlnek a középpont felé; átlói tömörítésben | Nagy teherbírású-hidak és tetőszerkezetek, ahol nagy erőhatások lépnek fel |
| Fink rácsos | A webpanelek W-alakú felosztása | Lakó- és kereskedelmi tetők, rövidebb{0}}fesztávú szerkezetek |
A rácsos geometria megválasztását a fesztáv hossza, a terhelés nagysága, a gyártási gazdaságosság és a helyszíni felállítás módszere határozza meg, és ezt a vonatkozó tervezési kódex szerinti szerkezeti elemzéssel kell megerősíteni.
Miért felelnek meg az acél tartók a hídépítésnek?
Hatékony axiális terhelésátvitel
A rácsos tartóelemek feszítéssel vagy nyomással dolgoznak, ami az acélszelvény teljes szilárdságát használja fel. Ez alapvetően anyag-hatékonyabb, mint az egyenértékű fesztávú, hajlítás-uralt tartók, és csökkenti a felépítmény önsúlyát.
Hosszú tiszta fesztávolság
Mivel a háromszög alakú szövedékrendszer elosztja az erőket a húrokra, a rácsostartók nagy távolságokat képesek áthidalni viszonylag kis tagmélységgel, csökkentve a közbenső pillérek számát és az alapok méretét.
Alacsony önsúly és szeizmikus válasz
A könnyebb felépítmények szeizmikus gerjesztés hatására kisebb tehetetlenségi erőket hoznak létre. Az aktív zónákban lévő hidak esetében ez jelentősen csökkentheti a mólokra és pillérekre továbbított tervezési hatásokat.
Előregyártás és gyors szerelés
A rácsos elemek és részegységek{0}}fúrt vagy hegesztett csatlakozásokkal a műhelyben legyárthatók, és a helyszínen felállíthatók nagyszilárdságú csavarokkal, ami lerövidíti az építési időt és csökkenti a magasságban végzett munkavégzést a kiterjedt terepi hegesztéshez képest.
Acél tartók alkalmazásai a hídépítésben
Vasúti és autópálya hidak:a rácsos tartók nagy ciklikus forgalmi terhelést hordoznak, és széles körben használják közepes{0}} és hosszú{1}} keresztezéseknél.
Gyalogos hidak és városi átkelőhelyek:A nyitott-hálós rácsok karcsú, könnyű szerkezeteket biztosítanak építészeti megjelenéssel.
Ideiglenes és katonai áthidalás:moduláris, teljesen csavarozott rácsos rendszereket, mint például a Bailey{0}}típusú hidak, kerülőutakra, vészátkelőhelyekre és katonai logisztikára alkalmazzák.
Íves és felfüggesztési szerkezetek:a rácsos tartókat függőhidak merevítő tartójaként és kötött{0}}ívhidak elsődleges bordájaként használják.
Viaduktok és emelt utak:A rácsos fesztávokat ott választják ki, ahol hosszú, szabad nyílásokra van szükség utak, folyók vagy vasutak felett.
Acél rácsos vs doboztartó: Hogyan válasszunk
| Kiválasztási tényező | Acél rácsos híd | Acéldobozos gerendahíd |
|---|---|---|
| Teherátviteli mechanizmus | Axiális erők a háromszög alakú szalagtagokon keresztül | Hajlítás és nyírás egy zárt üreges szakaszon keresztül |
| Erősség-/súly aránya | Magas; nagyon hosszú távon hatékony | Jó; hajlítási kapacitás egységenként nehezebb |
| Torziós merevség | Mérsékelt; torziós rögzítést igényel | Kiváló, a zárt keresztmetszetnek- köszönhetően |
| Feszítői alkalmasság | Hosszú és nagyon hosszú fesztáv | Közepes és hosszú fesztávok, beleértve az ívelt igazításokat is |
| Logisztika | A nyitott tagok leüthető{0}}alkatrészként szállíthatók, és a helyszínen csavarozhatók | A zárt cellák gyakran túlméretesek, és speciális szállítást vagy tömeges szállítást igényelhetnek |
| Helyszíni munka | Gyors{0}}csavarozott összeszerelés | Több helyszíni hegesztés és kezelés a lezárásokhoz és toldásokhoz |
| Esztétika | Ipari, geometrikus megjelenés | Letisztult, minimalista megjelenés |
A gyakorlatban a döntést a tervező hozza meg: a rácsokat hosszú fesztávra, könnyű alapozásra és moduláris felépítésre választják ki; A doboztartókat előnyben részesítik az ívelt vonalvezetéshez, a nagy torziós igényekhez és a karcsú vizuális profilokhoz.
Hídtartók gyártása és minőségellenőrzése
A hídacélszerkezetekre a fáradtság miatt szigorúbb szabályok vonatkoznak, mint az épületacélszerkezetekre. A hegesztést az AWS D1.5 (hídhegesztés) vagy a vonatkozó nemzeti specifikáció szerint kell végrehajtani és ellenőrizni, és a teljes tervezés olyan kódokat követ, mint az AASHTO LRFD, az EN 1993 (Eurocode 3) vagy a GB 50017. A javasolt gyakorlatok a következők:
Teljes anyagkövethetőség az EN 10204 szerint kiállított malomvizsgálati tanúsítványokon keresztül.
100%-ban gyári elő-összeszerelés furatcsoporttal- és geometriai tűrésekkel, kiszállítás előtt ellenőrizve.
Kritikus hegesztési varratok roncsolásmentes vizsgálata (UT, MT), a hegesztési eljárások minősítési nyilvántartásával.
Az ISO 12944 szerinti erős -terhelésű korrózióvédelem az expozíciós kategóriában, beleértve az Sa 2.5 szerinti szemcseszórásos tisztítást és a kompatibilis bevonatrendszereket.
Szabályozott elő-dőlés: a tagok vágási görbéi és az összeállítás geometriája úgy van beállítva, hogy a holt-terhelés kihajlása kompenzálva legyen a felállított szerkezetben.
Gyakran Ismételt Kérdések
Melyik rácsos típus a legjobb vasúti hídhoz?A Pratt és Howe rácsostartókat egyaránt gyakran használják vasúti hidakhoz, mivel a hálós elrendezésük megfelel a vasúti forgalom koncentrált, ciklikus terhelésének. A végső választás a hatótávolságtól, a mélységkorlátozásoktól és a gyártási gazdaságosságtól függ, és az irányadó kód elemzésével kell ellenőrizni.
Milyen acélminőségek jellemzőek a hídtartókra?A gyakori minőségek közé tartozik az S355 sorozat az EN 10025-2 szerint, az ASTM A572 Grade 50 és a Q355B a GB/T 1591 szerint. A kifáradás szempontjából kritikus elemek esetében a bevágás szívósságát, vastagságát és részletkategóriáját a tervezési specifikáció szerint kell ellenőrizni.
A rácsos elemek konténerekben szállíthatók?Igen. A nyitott-hálótagok kiválóan alkalmasak 20 láb hosszú vagy 40 láb hosszúságú konténerekben történő leütésére{2}} (CKD) szállítmányok leütésére, a szegélylemezeknél csavarozással. A hosszabb tagok a geometriától függően lapos állványon vagy breakbulk-en szállíthatók.
Hogyan ellenőrzik a hegesztés minőségét a hídtartókon?A hegesztés minősített eljárások szerint történik, jellemzően az AWS D1.5 vagy a vonatkozó kód szerint, a kritikus hegesztések ultrahangos és mágneses részecskevizsgálatával, valamint a hegesztői képesítések és ellenőrzési jegyzőkönyvek teljes dokumentálásával.
Hogyan kezelhető egy hosszú-fesztávú rácsozat elő-dőlése?A szerkezetet 3D-s modellezőszoftver elemzi, és a vágási görbéket és az összeszerelési geometriát úgy állítja be, hogy a gyártási dőlésszög kompenzálja az előre jelzett holt{1}}terhelési elhajlást. A bolti összeszerelés ellenőrzi az elért hajlásszöget a szállítás előtt.
Az acél rácsos hidak alkalmasak szeizmikus régiókra?Igen. Alacsony önsúlyuk csökkenti a szeizmikus tehetetlenségi erőket, a képlékeny csavarkötések pedig részletezhetők a szabályozott energiaeloszlás érdekében, feltéve, hogy a szerkezetet a vonatkozó szeizmikus előírásoknak megfelelően tervezték.