Kas ir tērauda kastes sija?
Tērauda kastes sija ir slēgts, taisnstūra vai trapecveida dobs elements, kas izgatavots no metinātām tērauda plāksnēm. Tās šķērsgriezums-sastāv no augšējā atloka, apakšējā atloka un diviem vertikāliem vai slīpiem tīkliem, kas veido slēgtu šūnu. Kastes iekšpusē gareniskie stingrības elementi (slēgtas U-ribas vai plakanas plāksnes ribas) un šķērseniskās diafragmas kontrolē lokālo plāno plākšņu izliekšanos un nodrošina šķērsgriezuma ģeometrijas stabilitāti zem slodzes.
Slēgtā daļa nodrošina tērauda kastes sijām trīs konstruktīvās priekšrocības salīdzinājumā ar atvērtajām I{0}}sijām:
Vērpes stīvums.Ekscentriskās dzīvās slodzes apstākļos bīdes plūsma attīstās ap pilnu slēgtu perimetru, nodrošinot daudz lielāku St. Venant vērpes stingrību un mazāku deformāciju nekā līdzīga svara atvērtai sekcijai.
Izturības-un-svara attiecība.Tērauda kārbas sija ir ievērojami vieglāka nekā spriegota betona kastes sija ar tādu pašu laidumu, kas samazina pamatnes slodzi, kas jānes, un samazina pamatu un seismisko pieprasījumu.
Aerodinamiskā veiktspēja.Plakanais, racionalizētais profils samazina pretestību un palīdz palielināt kritisko vēja ātrumu plandīšanās gadījumā, salīdzinot ar kopņu sijām, kas ir svarīgi piekrastes un taifūnu{0}}reģionos.
Šīs īpašības padara tērauda kastes siju par standarta izvēli divās funkcijās: kā primāro slodzi-nesošo siju-tipa tiltu siju un kā vanšu-atbalstīto tiltu stingrības siju (trošu-balsti un piekares).
Platuma diapazoni pēc strukturālās sistēmas
Tērauda kastes sijas laiduma klasifikācija balstās uz konstrukcijas sistēmu, kurā sija darbojas, nevis uz vienu garuma vērtību. Tas pats kastes posms var parādīties īsā viadukta laidumā vai tiltā, kas stiepjas vairāk nekā vienu kilometru; atšķirība ir tajā, kā tiek pārvadātas kravas.
Siju un kopņu sistēmas (paš{0}}nesošas)
Šajā sistēmā kastes sija atrodas tieši starp balstiem un balstās uz savu lieces un bīdes spēju; nav kabeļu vai torņu, kas nodrošinātu papildu slodzes ceļus.
| Laipnes diapazons | Tipisks pielietojums | Kastes sijas konfigurācija |
|---|---|---|
| Apmēram 50-100 m | Pilsētas viadukti, izliekti pārvadi | Pastāvīgs-dziļums, viena-šūnas lodziņš |
| Apmēram 100-250 m | Upju krustojumi, šosejas tilti | Mainīgs-dziļums, viena- vai dubultā-šūnas lodziņš |
| Apmēram 250-350 m | Galvenie navigācijas kanāli | Mainīga{0}}dziļuma tērauda-betona hibrīda sija (tērauda viduslaidums ar betona sānu laidumiem) |
| Tālāk par aptuveni 350 m | Ekonomiskā ierobežojuma zona pašnesošām sijām{0}} | Parasti nepieciešama hibrīda vai kabeļa{0}}atbalstīta sistēma; nepieciešams vietnes-konkrēts pamatojums |
Kabeļu-atbalstītās sistēmas (stiprināšanas sijas)
Vanšu -balstos un piekaramos tiltos troses iztur primārās vertikālās slodzes, savukārt kastes sija nodrošina vērpes stingrību, aerodinamisko stabilitāti un klāja platformu.
| Laipnes diapazons | Tilta tips | Tērauda kastes sijas loma |
|---|---|---|
| Aptuveni 400-1200 m | Vanšu{0}}tilts | Stingrības sija: iztur aksiālo saspiešanu no balsta kabeļiem, kā arī lieces zem dzīvas slodzes |
| Aptuveni 1000–2,000+ m | Piekares tilts | Stingrības sija: nodrošina griezes stingrību un aerodinamisko stabilitāti |
Labi{0}}dokumentēti piemēri ir Sutongas tilts Ķīnā (troses-balsts, galvenais laidums 1088 m, tērauda kārbas stiprinājuma sija) un 1915. gada Kanakales tilts Turcijā (piekare, galvenais laidums 2023 m, dubultā tērauda kastes sija). Kabeļu{8}}atbalstītajai sistēmai nav fiksēta teorētiskā augšējā robeža; garāki laidumi tiek sasniegti, izmantojot optimizētus aerodinamiskos profilus un kabeļu sistēmas saskaņošanu.
Faktori, kas ierobežo tērauda kastes sijas laidumu
Pašsvars-un lieces momenta cikls
Lieces moments no pašsvara{0}}palielinās aptuveni līdz ar laiduma kvadrātu. Lielākas sekcijas, kas vajadzīgas, lai izturētu momentu, palielina pašsvaru, radot ciklu, kas padara visas-tērauda sijas neekonomiskas, pārsniedzot dažu simtu metru diapazonu; kompozītmateriālu (tērauda-betona) sijas nedaudz paplašina ekonomisko apvalku, un pēc tam kabeļu-atbalstītā sistēma parasti ir efektīvāka.
Izlieces un stinguma robežas
Tiešās-slodzes vidējā novirze strauji pieaug līdz ar laidumu. Tā kā tērauda elastības modulis ir fiksēts, gariem pašnesošiem laidumiem ir vajadzīgas ļoti dziļas sijas, lai tās atbilstu regulējošā kodeksa noteiktajām deformācijas robežām (maģistrāles tiltiem parasti diapazonā no L/500 līdz L/600 un stingrākiem dzelzceļa tiltiem), kas palielina materiālu, vēja iedarbību un uzstādīšanas grūtības.
Plānu plākšņu lokāla izliekšanās
Garāki laidumi palielina spiedes spriegumu atlokos un stieņos, kas var izraisīt lokālu plānu plākšņu izliekšanos. Garenvirziena stingrības un šķērseniskās diafragmas atrisina izliekuma problēmu, bet pievieno metināšanu, atlikušo spriegumu un ražošanas izmaksas, un palielinātais metināšanas saturs ir jāņem vērā noguruma projektēšanā.
Bīdes nobīdes efekts
Plašās garās-laiduma kārbas sijās vertikālās slodzes izraisa bīdes deformāciju platajos atlokos. Spriegums koncentrējas pie stieņiem, un attālais atloka materiāls netiek izmantots, tāpēc efektīvais atloka platums sarūk, palielinoties laidumam, samazinot sekcijas gultņa efektivitāti.
Aerodinamiskā vēja stabilitāte
Dziļas sijas, kas nepieciešamas ilgstošai-laiduma stīvumam, palielina vēja saskares laukumu un pastiprina virpuļu-izraisītās vibrācijas un plandīšanās risku. Vēja stabilitāte bieži kļūst par kontrolējošo ierobežojumu piekrastes un taifūnu zonās, un tam ir nepieciešami vēja tuneļa pētījumi un aerodinamiskās detaļas, piemēram, racionālas vai izgrieztas dvīņu{4} kastes sekcijas.
Tērauda kārbu sijas salīdzinājumā ar citiem tiltu veidiem
| Vienums | Tērauda kastes sija | Spriegota betona kastes sija | Vanšu{0}}tilts | Piekares tilts |
|---|---|---|---|---|
| Tipisks konkurences diapazona diapazons | 100{1}}350 m (pašnesošs) | Līdz aptuveni 300 m | 250-1,200 m | 1,000-2,000+ m |
| Sijas pašsvars- | Zems | Augsts (apmēram 2-3 reizes tērauda) | Zems līdz mērens | Zems līdz mērens |
| Vērpes stīvums | Ļoti augsts (slēgta sadaļa) | Augsts | Augsta (kastes stingrības sija) | Augsta (kastes stingrības sija) |
| Aerodinamiskā veiktspēja | Lielisks (racionalizēts profils) | Mērens | Labi | Lieliski (divi{0}}kastes opcija) |
| Būvniecības ātrums | Ātra (rūpnīcas segmenta izgatavošana) | Lēni (-uz vietas veidņi un liešana) | Mērens | Garš (torņa un kabeļa uzstādīšana) |
| Uzturēšanas pieprasījums | Augstāks (pārklājuma un metināšanas pārbaude) | Zemāka ikdienas apkope | Augstāks (kabeļi, torņi, enkurvietas) | Augstāks (galvenie kabeļi, stiprinājumi) |
Dizaina standarti un materiāli
Tērauda kārbu sijas tiltiem ir projektētas un izgatavotas atbilstoši projekta jurisdikcijai piemērojamajam kodeksam:
Tērauda kategorijas:Ķīniešu tiltu tēraudi Q345q un Q370q līdz GB/T 714; Eiropas klases S355J2 un S355NL līdz EN 10025; ASV klases ASTM A709 Grade 50 / 50W. Lai pagarinātu pārklājuma apkopes ciklus, piekrastes projektiem var norādīt tiltu tēraudus, kas iztur laikapstākļus.
Dizaina kodi:JTG D64 Ķīnas lielceļu tērauda tiltiem; EN 1993-2 Eiropas tērauda tiltiem; AASHTO LRFD tilta dizaina specifikācijas ASV projektiem.
Izgatavošana un metināšana:EN 1090-2 izpildes klases vai AWS D1.5 tiltu metināšanai, ar NDT pieņemšanu saskaņā ar projekta specifikāciju.
Korozijas aizsardzība:strūklas tīrīšana līdz Sa 2,5 atbilstoši ISO 8501-1 un pārklājumu sistēmas, kas atlasītas atbilstoši ISO 12944 korozijas kategorijām.
Atlases kontrolsaraksts pircējiem
Pirms spriest par laidumu, definējiet konstrukcijas sistēmu (paš-nesošā sija/kopne vai troses-atbalstīta stingrības sija).
Definējiet vadošo konstrukcijas kodu un slodzes modeli (piemēram, AASHTO HL-93, Eirokodeksa slodzes modeļus vai projekta valsts nacionālo kodu).
Norādiet klāja platumu, šūnu skaitu un to, vai ir nepieciešams ortotropā tērauda klājs.
Norādiet tērauda markas un trieciena prasības (Charpy) darba temperatūrai.
Norādiet korozijas vidi un nepieciešamo pārklājuma sistēmu (ISO 12944 kategorija).
Definējiet segmenta garuma ierobežojumus, pamatojoties uz transportēšanas un pacelšanas aprīkojumu un uzstādīšanas metodi (celtņa pacelšana, palaišana vai konsoles montāža).
Vienojieties par kvalitātes kontroles dokumentāciju: materiālu sertifikātiem, metināšanas šuvju pārbaudes ziņojumiem, izmēru ziņojumiem un veikala pirms{0}montāžas ziņojumiem.
Pieprasiet piedāvājumu tērauda kārbu sijas izgatavošanai
FAQ
Kāds ir tērauda kastes sijas maksimālais laidums?
Viena maksimuma nav. Pašnesošās tērauda kastes sijas ir ekonomiskas līdz aptuveni 300-350 m. Kā vanšu un piekaramo tiltu stingrākas sijas ir izbūvētas tērauda kārbu sijas uz galvenajiem laidumiem, kas krietni pārsniedz 1000 m; 1915. gada Canakkales piekārtais tilts Turcijā, kura galvenais laidums ir 2023 m, izmanto tērauda kastes stingrības sijas.
Kāpēc tērauda kastes sija ir vieglāka nekā betona kastes sija?
Konstrukciju tēraudam ir daudz augstāka stiprības -pret-svara attiecība nekā dzelzsbetonam, tāpēc tērauda kastes sija ar vienādu laidumu un jaudu sver daļu no līdzvērtīgas betona kastes sijas. Mazāks pašsvars samazina slodzes uz balstiem, pamatiem un kabeļu-atbalstītos tiltos, uz piloniem un kabeļiem.
Kāda novirzes robeža attiecas uz tērauda kārbu sijām?
Izlieces robežas nosaka regulējošais kods un ir atkarīgas no tilta veida. Automaģistrāļu tērauda kastes sijas parasti ir konstruētas tā, lai tās izturētu -slodzes novirzes ierobežojumus aptuveni L/500 līdz L/600, savukārt dzelzceļa tiltiem tiek piemēroti stingrāki ierobežojumi. Precīza vērtība ir jāņem no projekta koda, nevis jāpieņem.
Kad man vajadzētu izvēlēties tērauda{0}}betona hibrīda siju, nevis tikai-tērauda siju?
Hibrīdās sijas ar tērauda viduslaidumu un betona sānu laidumiem ir izplatītas 250{1}}350 m garā nepārtrauktā cietā{3}}karkasa tiltu joslā. Tie apvieno tērauda vieglo vidējo laidumu ar betona sānu laidumu stingrību un ekonomiju, un tie ir konkurētspējīgi, ja visas-tērauda sijas kļūst neekonomiskas, bet ar kabeļiem balstīta sistēma nav nepieciešama.
Kāpēc gariem laidumiem priekšroka tiek dota tērauda kārbu sijām?
Trīs īpašības ir vissvarīgākās: slēgtā daļa nodrošina izcilu griezes stingrību; racionalizētais profils uzlabo aerodinamisko stabilitāti un palielina plandīšanās{0}}kritisko vēja ātrumu; un augstā stiprības-un-svara attiecība ļauj sijām izturēt lielus lieces momentus, izmantojot mazāk materiāla nekā atvērtās plākšņu sijas.
Vai var izgatavot izliektas un mainīga{0}}dziļuma kārbas sijas?
Jā. Kastes sijas ar izliektu izlīdzinājumu, paplašināšanu un mainīgu dziļumu parasti tiek izgatavotas pa segmentiem ar CNC griešanu un robotizētu vai iegremdētu loka metināšanu, un pēc tam pirms nosūtīšanas tiek izgatavotas izmēģinājuma{1}}sijas. Galīgajai ģeometrijai jāatbilst apstiprinātajiem veikala rasējumiem, kas iegūti no tilta projekta.