Wyjaśnienie kratownicy mostowej: typy, ścieżka obciążenia i wybór konstrukcji stalowej

Kratownica mostowa to konstrukcja nośna zbudowana z prostych elementów ułożonych w trójkąty. Ponieważ trójkąt nie może zmienić kształtu, jeśli jeden z jego boków nie zmieni długości, połączenia nie muszą być sztywne: elementy przeważnie przenoszą czyste napięcie lub ściskanie wzdłuż swojej osi, a nie zginanie. To jest cały sekret. Dzięki temu kratownica może pokonać szeroką rzekę przy zaskakująco smukłej nadbudówce i dlatego jej forma przetrwała od żeliwnych mostów kolejowych po nowoczesne stalowe przejazdy autostradowe.

Od 2009 roku tniemy, wiercimy i spawamy stal konstrukcyjną, a prace związane z kratownicami nadal zapewniają tę samą dyscyplinę, co zawsze — przejrzystą ścieżkę obciążenia na rysunkach, dokładny montaż w warsztacie i kolejność montażu dostosowaną do miejsca budowy. Oto, jak zwykle przeprowadzamy klienta przez proces podejmowania decyzji.

Co naprawdę robi kratownica mostowa

Podążaj za obciążeniem, a logika stanie się oczywista. Ruch toczy się na pokład, pokład spoczywa na podłużnicach, podłużnice przenoszą ładunek na belki stropowe, a belki stropowe przenoszą go do węzłów kratownicy. Stamtąd przemieszcza się wzdłuż cięciw i przekątnych do łożysk i do przyczółków. Każdy element ma jedno zadanie, a kratownica działa najlepiej, gdy jest to zadanie osiowe – ciągnięcie lub pchanie – a nie zginanie.

Następują dwie praktyczne konsekwencje. Po pierwsze, głębokość kratownicy ma większe znaczenie, niż większość ludzi się spodziewa. Z reguły kratownica swobodnie podparta jest ekonomiczna przy głębokości wynoszącej mniej więcej jedną ósmą do jednej dziesiątej jej rozpiętości, dlatego też długie skrzyżowanie wymaga wyraźnie głębokiej kratownicy lub kratownicy dzielonej. Po drugie, nie każda przekątna jest zajęta. W jednym przypadku obciążenia niektóre elementy spadają do siły bliskiej zeru; pod innym odwracają się. Dobry projekt sprawdza obydwa te elementy, ponieważ smukły element, który jest dobrze naprężony, może uginać się pod wpływem ściskania.

Sam pokład może znajdować się na szczycie kratownicy (kratownica pokładowa), w połowie wysokości z płytką kratownicą pełniącą rolę parapetu (kratownica kucykowa) lub na dole pomiędzy dwiema wysokimi kratownicami (kratownica przelotowa). Wybór ten jest zwykle podyktowany prześwitem dostępnym pod spodem i wymaganą przestrzenią nad głową powyżej.

Typy kratownic mostowych i miejsca, w których każdy z nich pasuje

Większość skrzyżowań obejmuje cztery rodziny — Warrena, Pratta, Howe i K — plus dwa szczególne przypadki, o których warto wiedzieć: most panelowy Baileya i cięciwa z zakrzywionymi cięciwami lub kratownica Parkera. Nazwy pochodzą od dziewiętnastowiecznych inżynierów, ale uzasadnienie ich jest nadal aktualne.

Dwie uwagi, które zaoszczędzą później kłopotów. Kratownica K nie jest automatycznie mocniejsza; jest to sposób na utrzymanie odpowiedniej długości paneli w bardzo głębokiej kratownicy, a ponadto wiąże się z większymi kosztami połączeń i kontroli. Tymczasem most Baileya to modułowy system przegubowy zbudowany z myślą o szybkości — doskonały do ​​tymczasowych przejazdów, ale nie zastępuje zaprojektowanej stałej konstrukcji, chyba że zostanie zaprojektowany i utrzymywany jako jedna.

Wybór kratownicy dla Twojej rozpiętości i miejsca

Kupujący często pytają, która kratownica jest „najlepsza”. Szczera odpowiedź jest taka, że ​​najlepsza kratownica to taka, która spełnia wymagania dotyczące miejsca, obciążenia i metody montażu. Zwykle pracujemy nad tymi punktami w następującej kolejności:

1. Rozpiętość i dostępna głębokość. Głębokość reguluje wydajność; jeśli witryna nie może zapewnić głębokości, może zwyciężyć inny typ lub alternatywa dźwigara.
2. Odprawy. Pod spodem dla ruchu rzecznego, poziomu powodzi lub kolei; powyżej, aby zapoznać się z profilem drogi i wszelkimi przyszłymi poszerzeniami.
3. Klasa obciążenia i zmęczenie. Ruch drogowy, kolejowy i pojazdów ciężkich powoduje powtarzające się cykle naprężeń, które kształtują szczegóły połączeń w znacznie większym stopniu niż obciążenie statyczne.
4. Geometria witryny. Pochylenie, krzywizna oraz konieczność uruchomienia, podniesienia lub zwinięcia mostu na miejsce.
5. Limity transportu. Długości paneli i ciężary elementów muszą być dostosowane do ciężarówek i dźwigów, które faktycznie mogą dotrzeć na plac budowy.
6. Koszt cyklu życia. Malowana kratownica wymaga bezpiecznego dostępu w celu ponownego malowania; stal ocynkowana lub odporna na warunki atmosferyczne może kosztować więcej na początku i mniej później.

Jeśli dobrze zrozumiesz te sześć, typ zwykle sam się wybierze.

Szczegóły produkcyjne decydujące o żywotności

Stalowa kratownica żyje lub umiera na szczegółach. Blachy węzłowe powinny być tak dobrane, aby grupy śrub pozostały zwarte, a droga obciążenia przez blachę była krótka i prosta; talerz, który jest obszerny, ale bezkształtny, jest trudniejszy do sprawdzenia i często cięższy, niż powinien. Otwory na główne elementy są wiercone, a nie dziurkowane, a w przypadku mostu składającego się z więcej niż kilku paneli warsztat powinien być w stanie przedstawić protokół montażu próbnego.

Camber to kolejny szczegół, który oddziela gładką erekcję od trudnej. Kratownica jest zbudowana z lekkim wygięciem w górę, dzięki czemu pozostaje pozioma pod ciężarem własnym; jeśli pochylenie jest nieprawidłowe, pokład, łożyska i złącza kompensacyjne walczą ze sobą. Na taką samą uwagę zasługuje zabezpieczenie antykorozyjne – odpowiednie przygotowanie powierzchni przed malowaniem lub cynkowaniem, drenaż nie zatrzymujący wody wewnątrz pasa oraz detale, które pozwalają inspektorowi dotrzeć do każdego połączenia.

Nie jest to nic egzotycznego, ale należy to ustalić przed wycięciem pierwszej płyty. Jeśli jesteś jeszcze na etapie rysowania, ten krótki poradnik rysunki i detale konstrukcji stalowych wyjaśnia konwencje, dzięki którym kratownica jest możliwa do zbudowania, i możesz przeczytać więcej na ten temat nasze tło produkcyjne jeśli chcesz zobaczyć jak pracujemy.

Wykonaliśmy prace związane z mostami kratownicowymi i dźwigarowymi

Kratownice rzadko pojawiają się jako abstrakcyjne ćwiczenie; przybywają jako most nad konkretną rzeką, drogą lub kanałem. Kilka przykładów z naszych projektów transportowych pokazuje, czego tak naprawdę wymaga przeprawa:

Stalowy dźwigar skrzynkowy o ósmym przęśle na odcinku drogi ekspresowej Fengxin — ciężka stal autostradowa, dostarczana w przenośnych segmentach i łączona na miejscu, przy czym na każdym etapie sprawdzane jest wychylenie i wyrównanie.

Projekt ósmego przęsła stalowego dźwigara skrzynkowego Fengxin Expressway Projekt referencyjny z 2017 r. wykorzystujący jednoskrzynkowy, trójkomorowy dźwigar z pomostem o długości 16 m i głębokości 2,2 m, przedstawiający kontrolę produkcji i montażu. Zobacz produkt →

Most Tashan Road na rzece Xinlai w hrabstwie Laian w Anhui — przeprawa przez rzekę, w przypadku której rozpiętość, usuwanie skutków powodzi i krótkie okno budowy musiały zostać zrównoważone w jednym schemacie.

Most łukowy ze stali rurowej Tashan Road, hrabstwo Laian Ukończony w 2016 roku, ten dwuprzęsłowy most łukowy ze stali przelotowej o długości 42 m był pierwszym mostem o konstrukcji stalowej w hrabstwie zatwierdzonym w publicznym referendum. Zobacz produkt →

Most dojazdowy nad kanałem w ramach projektu elektrowni o mocy 337 MW/305 MW w Bangladeszu — dostawa za granicę, gdzie ograniczenia w transporcie wpływają na rozmiary paneli na długo przed rozpoczęciem produkcji.

Podejdź do mostu przez kanał dla elektrowni w Bangladeszu Jednoprzęsłowy most dojazdowy o długości 42 m i kształcie łuku z 2014 r., dostarczony za granicę w ramach projektu EPC dla elektrowni o mocy 337 MW/305 MW. Zobacz produkt →

Kontrola, konserwacja i pytania zadawane przez kupujących

Kratownica stalowa jest konstrukcją wymagającą niewielkiej konserwacji tylko wtedy, gdy wymagana jest szczegółowa konserwacja. Sugerujemy przeprowadzanie kontroli pieszej pomalowanej kratownicy autostradowej co dwa lata, ze szczególnym uwzględnieniem łożysk, dylatacji, ścieżek drenażowych i dolnego pasa w pobliżu podpór, gdzie zwykle gromadzi się woda i zanieczyszczenia. Cięciwy i ich połączenia zwykle kwalifikują się jako elementy podatne na pękanie i zasługują na udokumentowaną kontrolę, a nie na rzut okiem z pokładu.

Czy lepsza jest kratownica skręcana czy spawana?

Zwykle oba. Spawanie warsztatowe daje sztywne, schludne węzły; Dzięki skręcaniu na miejscu montaż jest szybki, a kontrola prosta. Liczy się to, że zostały zaprojektowane razem, z wyraźnymi szczegółami przejścia i wystarczającym dostępem do śrub, aby zapewnić klucz dynamometryczny.

Czy istniejącą kratownicę można wzmocnić zamiast wymieniać?

Często tak. Poszerzenie tarasu lub podniesienie klasy obciążenia może wymagać jedynie dodatkowych elementów lub grubszych płyt pokrywy, pod warunkiem, że oryginalna stal jest w dobrym stanie, a połączenia mogą wytrzymać dodatkową siłę. Na pierwszym miejscu jest badanie stanu i świeża analiza.

Jak długo trwa budowa mostu kratownicowego?

Projektowanie i opracowywanie szczegółów zwykle trwa dłużej niż produkcja. W przypadku średniej wielkości skrzyżowania z autostradą prace warsztatowe trwają zwykle kilka miesięcy, a sam montaż może zająć kilka tygodni, gdy przyczółki będą gotowe, a dźwig lub system wodowania będą gotowe.

Jeśli planujesz przeprawę, najbardziej przydatna rozmowa ma miejsce wcześnie, gdy typ kratownicy jest jeszcze otwarty. Wyślij nam rozpiętość, prześwit i klasę obciążenia, a my jasno poinformujemy Cię, które konfiguracje pasują, jakie są konsekwencje produkcyjne i gdzie tak naprawdę leży koszt. To część naszej pracy, którą wykonujemy od 2009 roku – i nadal jest to część, która sprawia nam największą przyjemność.