Quiero adquirir algunos conocimientos sobre puentes, ¿está bien?
Un puente con vigas principales curvas como principales componentes portantes. Las tes principales pueden ser vigas de alma maciza o vigas de alma (vigas de alma vibratorias). Las vigas de alma maciza tienen una forma simple, son fáciles de fabricar, instalar y mantener y se utilizan ampliamente en puentes de luces pequeñas y medianas. Sin embargo, las vigas de alma maciza no son económicas en términos de utilización de material. En la viga de armadura, cada componente de la armadura básicamente solo soporta fuerza axial, lo que puede hacer un buen uso de la resistencia del material componente. Sin embargo, las vigas de celosía tienen una estructura compleja y su producción requiere mucha mano de obra, y se utilizan principalmente en puentes de luces largas. Las vigas de celosía generalmente están hechas de acero, pero también se pueden usar hormigón pretensado u hormigón armado, pero rara vez se usan. Las vigas de celosía solían estar hechas de madera, pero ahora rara vez se utilizan debido a su escasa durabilidad. Las vigas de alma maciza utilizan principalmente hormigón armado y hormigón pretensado, y también pueden utilizar vigas de placa de acero o vigas cajón de acero. Las primeras formas de puentes de vigas macizas fueron puentes de vigas de madera hechos de troncos y puentes de losas de piedra. Debido al tamaño, el rendimiento, los recursos y otras razones de los materiales naturales, los puentes de madera básicamente no se utilizan hoy en día y los puentes de piedra solo se utilizan como puentes peatonales de luz pequeña.
2. Un puente en arco es un puente con un marco en arco (llamado anillo de arco principal) que soporta presión axial como componente principal de carga.
1. Según el diagrama estático del círculo del arco principal, el puente en arco se puede dividir en arco de tres bisagras, arco de dos bisagras y arco sin bisagras (La Figura 3 es un diagrama esquemático del puente en arco). forma).
(1). El arco de tres bisagras es una estructura estáticamente indeterminada con baja rigidez general. En particular, la curva de deflexión crea un ángulo en la bisagra superior del arco, lo que genera el impacto de la carga viva. El puente es más fuerte, lo que no favorece la conducción. Las bisagras de bóveda también son complejas de construir y mantener. Por lo tanto, el arco de tres bisagras generalmente no se usa como círculo del arco principal, a excepción del círculo del arco abdominal que a veces se usa en la construcción del arco.
(2) El arco de dos bisagras elimina la bisagra superior, por lo que la estructura es más simple que el arco de tres bisagras. La rigidez general de la estructura es mejor que la del arco de tres bisagras. También es más fácil que el del arco de tres bisagras. La fuerza interna adicional es menor que la del arco sin bisagras. Por lo tanto, los puentes de arco de doble bisagra se pueden utilizar en lugares con malas condiciones de cimentación donde no es adecuado construir arcos desarticulados.
(3) El arco articulado es una estructura cúbica indeterminada. Aunque la fuerza interna adicional causada por el asentamiento del cojinete es relativamente grande, la distribución de la fuerza interna del arco bajo la carga es relativamente uniforme, la rigidez estructural es grande, la estructura es simple y la construcción es conveniente. Por lo tanto, el arco articulado es una forma ampliamente utilizada en puentes de arco, especialmente puentes de arco de mampostería y puentes de arco de hormigón armado.
2. Según la forma del anillo del arco principal, el arco se puede dividir en arco de placa, arco nervado, arco de doble curvatura, arco de cajón, arco de celosía, etc. (La Figura 4 es un diagrama esquemático de la forma del círculo del arco principal).
① Arco de placa: El anillo del arco es una sección sólida rectangular con buena integridad lateral, altura de sección pequeña, estructura simple, pero poca resistencia al momento de flexión. Generalmente se usa en puentes de arco de mampostería. El puente Sichuan Jiuxigou, construido en 1972, es un puente de arco de piedra con una luz de 116 m. Actualmente es el puente de arco de piedra más grande del mundo.
(2) Arco de nervadura: El arco circular se compone de dos o más nervaduras de arco, conectadas por vigas transversales. La forma de las nervaduras puede ser rectangular, en forma de I, en forma de caja o circular. Su resistencia a la flexión es mejor que la del arco de placa y utiliza menos materiales, pero su fabricación es más complicada que la del arco de placa. Se utiliza principalmente en puentes de arco de hormigón armado o puentes de arco de acero. El puente Ernskov en Suecia, terminado en 1960, tiene una luz de 278 metros y actualmente es el puente de arco de tubo de acero más grande.
③Arco de doble curvatura: un tipo de puente de arco adoptado en China después de los años 1960. Además de las nervaduras del arco, también tiene un pequeño arco compuesto por ondas de arco y placas de arco, que conecta todo el círculo del arco en un todo. Durante la construcción, las nervaduras del arco y las ondas del arco se pueden prefabricar, y las placas del arco se pueden fundir después de la instalación para reducir el peso de elevación. Esto puede proporcionar una nueva forma estructural y un método de construcción simple y fácil para puentes en arco de concreto, sin necesidad. para marcos de arco o soportes simples. Sin embargo, se deben tomar medidas para garantizar la integridad del anillo del arco. El puente Henan Heqian, construido en 1969, tiene una luz de 150 metros y actualmente es el puente de arco de doble curvatura más grande.
④Arco cajón: La sección transversal puede ser tipo cajón integral multicámara o tipo cajón partido. Los arcos de cajón de hormigón o de hormigón armado también se pueden construir sin soportes. Su integridad, estabilidad lateral y resistencia a la torsión son peores que las de la estructura de arco de doble arco, pero no es tan simple y económica como el arco de doble arco en luces pequeñas y medianas. El Puente Clark en Yugoslavia, terminado en 1979, tiene una luz de 390 metros y es el puente de arco cajón de hormigón armado más grande del mundo.
⑤ Arco de armadura: el círculo del arco se compone de armaduras, que se pueden convertir en arcos de nervadura o arcos de hombros (la Figura 5 es un diagrama esquemático de un arco de armadura). El consumo de material del arco de armadura es económico, pero algunos componentes de la armadura soportarán fuerza de tracción, por lo que se utiliza principalmente para puentes de arco de acero o puentes de arco de hormigón pretensado. El New River Bridge en los Estados Unidos, terminado en 1976, tiene una luz de 518 m y es actualmente el puente de arco de armadura de acero más grande.
La forma del anillo del arco principal del puente en arco a lo largo de la dirección del vano se puede convertir en un arco de sección constante con el mismo tamaño de sección transversal a lo largo del eje del arco, o en un arco de sección variable con un tamaño de sección transversal que cambia gradualmente desde el arco del pie hasta la parte superior del arco. Los arcos de sección variable pueden adaptarse mejor a los cambios en las fuerzas internas del anillo del arco y son económicos en materiales. Los arcos de sección igual se utilizan ampliamente debido a su estructura simple y construcción conveniente;
La forma del eje del arco del anillo del arco principal afectará directamente a la tensión de la sección del anillo del arco. Generalmente, intente hacer que el eje del arco coincida con la línea de presión del anillo del arco bajo carga para reducir el momento de flexión de la sección. Cuando se ignoran factores como la compresión elástica del anillo del arco, la línea de presión del arco bajo carga uniforme es una parábola según la forma del eje del arco, bajo la carga distribuida que aumenta gradualmente desde la parte superior del arco hasta la parte superior del arco; Pie del arco, la línea de presión del arco se suspenderá. La forma de la línea de cadena es la más simple y propicia para la construcción. Por lo tanto, estas líneas se convierten en las líneas de eje de arco comúnmente utilizadas para puentes en arco.
3. Según las diferentes formas arquitectónicas del arco, el arco se puede dividir en arco ventral macizo y arco hueco.
Un arco de alma sólida utiliza relleno para llenar todo el espacio entre el anillo del arco principal y la plataforma del puente, y generalmente se usa para puentes de luces pequeñas; por otro lado, un arco de alma hueco tiene orificios en el alma que penetran transversalmente el anillo del arco principal; , y generalmente se utiliza para puentes de tamaño mediano por encima del tramo. El puente Zhaozhou es el puente de arco hueco más antiguo que existe.
Bajo la acción de una carga vertical, las nervaduras de arco, como estructuras portantes, soportan principalmente presión. Los soportes de los puentes en arco deben soportar no sólo fuerzas verticales, sino también fuerzas horizontales. Por lo tanto, los puentes de arco tienen mayores requisitos de cimentación y cimientos que los puentes de vigas. Las siguientes imágenes muestran un puente de arco descendente (la plataforma del puente está por encima de la nervadura del arco), un puente de arco de soporte medio (la plataforma está parcialmente por encima de la nervadura del arco y parte debajo de la nervadura del arco) y un arco descendente puente (el tablero del puente está debajo de la nervadura del arco). Para un puente de arco, para personas, las palabras y los hechos pueden colocar directamente la plataforma del puente sobre las nervaduras del arco. La plataforma de un puente de arco que pasa por el transporte moderno debe mantener un cierto grado de rectitud y no puede colocarse directamente sobre las nervaduras del arco curvo. Por lo tanto, la plataforma del puente debe apoyarse indirectamente sobre las nervaduras del arco a través de columnas o tirantes.
3. Puente atirantado: Está formado por la viga principal, los cables de acero de la viga principal tensada diagonalmente y las torres de cables que soportan los cables de acero (La Figura 9 es un diagrama esquemático del puente atirantado). puente). Los cables de un puente atirantado se estiran en línea recta, la geometría de la estructura general permanece sin cambios y la rigidez es mayor que la de un puente colgante. La viga principal es similar a una viga continua sobre soportes elásticos. La luz de un puente atirantado suele estar entre la de un puente de vigas y la de un puente colgante. El Puente Brutonne, construido en Francia en 1977, tiene una luz de 320 metros y es el puente atirantado de hormigón pretensado más grande del mundo. El puente atirantado de acero sobre el río Loira construido en Francia en 1975 tiene una luz principal de 404 metros. Los puentes atirantados tienen una estructura de torre simple o doble, los cables están dispuestos en uno o ambos lados, con cables densos o pocos, además, existen diferentes formas de radiación entre torres, vigas y pilares. o conexión fija.
El puente atirantado se llama "puente atirantado" en japonés, "puente atirantado" en alemán y "puente atirantado" en inglés. Los puentes atirantados se forman utilizando varios cables para tirar de vigas en torres. En comparación con los puentes de vigas perforadas, los tirantes son puntos de apoyo (elásticos) en lugar de pilares, lo que aumenta la luz del puente.
Este tipo de estructura de puente atirantado existe desde la antigüedad. Sin embargo, las fuerzas que actúan sobre los tirantes son difíciles de calcular y controlar, por lo que no se han desarrollado ni utilizado ampliamente. Hasta mediados de este siglo, la aparición de las computadoras electrónicas resolvió el problema del cálculo de la fuerza del cable, mejoró el dispositivo de ajuste y resolvió el problema del control de la fuerza del cable, haciendo de los puentes atirantados el tipo de puente de más rápido crecimiento y más utilizado en el mundo. últimos 50 años.
4. El puente colgante, también conocido como puente colgante, es un puente con cables o cables de cadena que soportan la fuerza de tracción como principales componentes portantes. Un puente colgante consta de cables colgantes, torres de puente, anclajes, tirantes y sistemas de tablero de puente (la Figura 6 es un diagrama esquemático de un puente colgante). El principal componente de carga de un puente colgante es el cable de suspensión, que soporta principalmente la fuerza de tracción y generalmente está hecho de acero con alta resistencia a la tracción (alambre de acero, cordón de acero, cable de acero, etc.). ). Debido a que el puente colgante puede aprovechar al máximo la resistencia del material y tiene las características de ahorro de materiales y peso ligero, la luz del puente colgante es la más grande entre todos los tipos de puentes y la luz puede alcanzar más de 100 metros. 1.000 metros. El puente colgante de Hambil en el Reino Unido fue construido en 1981 con una luz de 1.410 metros y actualmente es el puente más grande del mundo. La principal desventaja de los puentes colgantes es que tienen poca rigidez y son propensos a grandes deformaciones y vibraciones bajo carga. Se deben tomar las medidas correspondientes.
Según la rigidez del sistema del tablero del puente, los puentes colgantes se pueden dividir en puentes colgantes flexibles y puentes colgantes rígidos. El sistema de tablero de los puentes colgantes flexibles generalmente no tiene vigas de refuerzo, por lo que la rigidez es relativamente pequeña. Bajo la acción de la carga del vehículo, la plataforma del puente se deformará en forma de S a medida que cambia la forma del cable de suspensión, lo que no favorece la conducción. Sin embargo, su estructura es sencilla y generalmente se utiliza como puente temporal. El tablero de un puente colgante rígido está reforzado con vigas de refuerzo y tiene una gran rigidez. Las vigas de refuerzo pueden soportar cargas verticales junto con toda la estructura del puente. Además de las formas anteriores, para mejorar la rigidez del puente colgante, también se pueden utilizar puentes colgantes de doble cadena y puentes colgantes de varilla inclinada, pero sus estructuras son más complejas.
Se denomina puente colgante a un puente cuyo tablero está sostenido por cables de suspensión (frecuentemente llamados cables). Puente colgante significa "puente colgante" en inglés, por lo que también se traduce como "puente colgante". En la mayoría de los casos, el sistema de suspensión de un “puente colgante” está compuesto por “cables”, por lo que se traduce como “puente colgante”. Pero en algunos casos, "cable" también se compone de varillas rígidas o varillas clave, por lo que no puede traducirse como "puente colgante". A diferencia de las nervaduras, los tramos de suspensión sólo están sometidos a fuerzas de tracción. Los puentes colgantes sencillos, utilizados únicamente por personas y animales, suelen tener el tablero del puente colocado directamente sobre los cables de suspensión. Los puentes colgantes con transporte moderno no lo son. Para mantener el tablero del puente recto, éste se suspende de cables de suspensión. A diferencia de un puente en arco, las nervaduras del arco como estructura portante son rígidas, mientras que los cables de suspensión como estructura portante son flexibles. Para evitar que el tablero del puente se deforme junto con los cables de suspensión al pasar los vehículos, los puentes colgantes modernos generalmente están equipados con vigas rígidas (también llamadas vigas de refuerzo). El tablero del puente se coloca sobre vigas rígidas, que están suspendidas de cables de suspensión. Los cables colgantes de los puentes colgantes modernos generalmente se apoyan en dos torres. Hay un soporte en la parte superior de la torre para sostener el cable de suspensión. Los extremos de los cables de suspensión que soportan enormes fuerzas de tracción se fijan en la base mediante anclajes, y parte de ellos se fijan en los extremos de las vigas rígidas, lo que se denomina puente colgante autoanclado.