Diseño estructural de puentes
La clasificación por estructura y la clasificación por sistema estructural se basan en las características mecánicas de la estructura del puente como enfoque básico para clasificar puentes para facilitar la comprensión de las características básicas de varios puentes, y también son uno de los enfoques de aprendizaje de ingeniería de puentes. Según los principales componentes que soportan tensiones, se puede dividir en cinco categorías: puente de vigas, puente de arco, puente de estructura rígida, puente atirantado y puente colgante.
1. Puente de vigas La viga principal es el componente principal que soporta la carga, y las características de tensión son la flexión de la viga principal. Los principales materiales son el hormigón armado y el hormigón pretensado, que se utilizan mayoritariamente en puentes de pequeña y mediana luz. La luz máxima razonable de un puente de vigas simplemente apoyado es de unos 20 metros, y la luz máxima razonable de un puente de vigas en voladizo y un puente de vigas continuas es de unos 60 a 70 metros. Ventajas: Los puentes de vigas construidos con hormigón armado pueden utilizar materiales locales, construcción industrial, buena durabilidad, gran adaptabilidad, buena integridad y hermosa apariencia. Este tipo de puente se ha desarrollado relativamente maduro en términos de teoría de diseño y tecnología de construcción. Desventajas: El peso propio de la estructura en sí representa aproximadamente del 30 al 60% de la carga total de diseño, y cuanto mayor es la luz, mayor es la proporción de su peso propio, lo que limita en gran medida su capacidad de luz.
2. Puente en arco La nervadura del arco es el principal componente que soporta la carga, y las características de tensión son que la nervadura del arco soporta presión y hay un empuje horizontal en el soporte. Los materiales principales son la mampostería y el hormigón armado, y el ámbito de aplicación depende del material. La luz varía desde decenas de metros hasta más de 300 metros. En la actualidad, la luz más grande de puentes de arco de hormigón armado en mi país es de 170 metros. Ventajas: gran capacidad de luz; en comparación con los puentes de acero y los puentes de vigas de hormigón armado, puede ahorrar mucho acero y cemento; es duradero y tiene bajos costos de mantenimiento y reparación; su estructura es relativamente simple; propicio para una adopción generalizada. Desventajas: Debido a que es una estructura de empuje, tiene altos requisitos para la cimentación; para puentes de arco continuo porosos, para evitar que el daño a un orificio afecte a todo el puente, se deben tomar medidas especiales o se deben colocar pilares de empuje unidireccionales. instalado para resistir el empuje desequilibrado, lo que aumenta el costo del proyecto: cuando se construye un puente de arco en un área plana, debido a la gran altura del edificio, el trabajo de cableado en ambos extremos y la pendiente longitudinal de la plataforma del puente aumentan, lo que es extremadamente perjudicial para el tráfico. .
3. El puente con estructura de acero es un puente cuya estructura de tramo y estructura de tonelaje están conectadas integralmente. Los pilares y las vigas principales soportan la misma fuerza. Los momentos flectores negativos se generan en los extremos de las vigas principales, reduciendo los momentos flectores positivos en la sección media del vano, mientras que los apoyos no solo proporcionan fuerzas verticales sino que también soportan momentos flectores. El material principal es el hormigón armado, adecuado para luces pequeñas y medianas. Se suele utilizar en situaciones en las que se requiere un gran espacio libre bajo el puente y la altura del edificio es limitada, como pasos superiores, viaductos, etc. Ventajas: tamaño pequeño, gran espacio libre debajo del puente, amplia vista debajo del puente y menor consumo de concreto. Desventajas: el costo de la cimentación es alto, la cantidad de barras de acero es grande y es una estructura estáticamente indeterminada, lo que generará fuerzas internas secundarias.
4. Los puentes, cables y torres atirantados son los principales componentes de carga. Se utilizan varios cables atirantados que se extienden desde la torre de cable para agregar soporte elástico dentro del tramo de la viga, reduciendo el momento de flexión. dentro de la viga y aumentando la luz. La característica de tensión es que la carga externa se transmite desde la viga al cable y luego a la torre del cable. Los principales materiales son cables de acero pretensados, hormigón y acero. Adecuado para puentes medianos o grandes. Ventajas: El tamaño más pequeño de la viga aumenta la capacidad de luz del puente; está menos restringido por el espacio libre debajo del puente y la elevación de la plataforma del puente es mejor que la de un puente colgante, y no requiere; una estructura de husillo de anclaje centralizada; es conveniente para construcciones sin soportes. Desventajas: debido a que es una estructura múltiple estáticamente indeterminada, el cálculo es complejo; la estructura de conexión entre cables y vigas o torres es relativamente compleja, hay muchas operaciones a gran altura durante la construcción y los requisitos técnicos son estrictos; 5. Puente colgante: El cable principal es el componente principal de carga, y la característica de tensión es que la carga externa se transmite desde la viga a través del tirante al cable principal, y luego a los anclajes en ambos extremos. Los materiales principales son cables de acero pretensados, hormigón y acero, que son adecuados para puentes grandes y supergrandes. Ventajas: Debido a que el cable principal está hecho de acero de alta resistencia, la fuerza es uniforme y tiene una gran capacidad de tramo. Desventajas: La resistencia general del acero es pequeña y la estabilidad de la resistencia al viento es pobre; requiere husillos de anclaje enormes en ambos extremos, lo cual es costoso y difícil;