עומס התנועה הוא אחד העומסים המשמעותיים ביותר לחיות כי מבנים התומכים כבל חווים לאורך חיי השירות שלהם.גשרים, ממעברים הולכי רגל קטנים ועד תקופות השעיה מסיביות, מסתמכים על כבלים כדי להעביר כוחות מן הסיפון למגדלים ועגן.המתחים בכבלים אלה אינם סטטיים; הוא מחלחל כל הזמן כמו כלי רכב והולכי רגל אל המבנה.

הבנת חיכוך בהנדסת מכונות

כבלים במערכות מבניות נועדו לעבוד רק במתח.בניגוד לא דבורים או עמודות, כבלים לא יכולים לעמוד במתח או דחיסה.מתח הכבלים בכל נקודה הוא פונקציה של העומסים המיושמים והגאומטריה של פרופיל הכבלים.בגשר השעיה, הכבלים העיקריים תלויים בעובי קטנריים קשים מתחת למשקל שלהם.

שני סוגים עיקריים של עומסים פועלים על מבנים התומכים בכבלים: עומסים מתים (משקל המבנה עצמו) ועומסי חיים (טרף, רוח, שלג, שינויי טמפרטורה) הם קבועים ומבומנים היטב, ויצרו את המתח הבסיסי בעומסי הכבלים. Live, במיוחד תנועה, משתנים ולעתים קרובות בלתי צפויים.

כיצד טעינה ישירה משפיעה על נטיעת הכבלים

כאשר רכב עובר על גשר, הוא מוסיף כוח מרוכז המפיץ דרך המרפסת לתוך הכבלים התומכים. גודל המתח עולה תלוי במשקל של הרכב, המיקום שלו על פני השטח, ומספר כלי הרכב הנוכחי בו זמנית. במהלך שעה העומס, גשר טעון במלואו עם נתיבים מרובים של משאיות כבדות יכול לגרום לכבלים ל-50% מעל בסיס המטען המת במקרים קיצוניים.

חלוקת התנועה לרוחב ואורך הגשר גם חשובה.משאית במסלול קרוב לכבל ראשי תפיק עומס גדול יותר מאשר משאית דומה במסלול מרכז, בשל אפקט הזרוע של הדבורים הצלב ותחנות הנוקשות.מהנדסים משתמשים בקווים המשפיעים וגורמים להפצת חומרים כדי לחשב את המתח הגרוע ביותר עבור כל כבל תחת תנועה.

השפעה דינמית של עקיצות

כלי רכב נעים לייצר אפקטים דינמיים שיכולים להגדיל את העומס סטטי.כרכב נוסע על גשר, זה גורם רטטים בסיפון וכבלים.אם תדירות הרכב מתאים את התדירות הטבעית של המבנה, החזרה יכול להתרחש, גורם מתח גובר הרבה יותר מאשר המקביל סטטי שווה ערך.אפקט דינמי (נקרא לעתים קרובות קצבת העומס הדינמי) הוא מכפיל עבור תעבורות סטטיות בטווח טיפוסי של 15% לסף גשרים מהירים יותר, אך ניתן לגרום להולכי רגל גבוהים יותר מאשר לקצב גבוה יותר.

מהירות משחקת גם תפקיד: כלי רכב מהירים יותר מייצרים עומסי זמן קצרים יותר, אך עם כוחות שיא גבוהים יותר. Braking ואירועי האצה מציגים כוחות אופקיים שמשנים עוד מתח כבל. , שיירות משאיות או הפסקת-ו-go התנועה יכולים ליצור רצפי עומס איטיים כי חוטי עייפות לאט לאט לאורך זמן.

גורמי הפצה

לא כל הכבלים בגשר חווים את אותו המתח מאותו אירוע תנועה. במערכת רב-קליד (למשל, גשר בעל כבל עם מספר שרידים), העומס מחולק בין כבלים רבים המבוססים על הנוקשות והמיקום שלהם. כבלי סטריפר ליד המגדל לשאת שיעור גבוה יותר של העומס.

גורמים קריטיים המשפיעים על נטיעת כבל

מספר גורמים מעבר למשקל הגלם של התנועה קובעים כמה מתח כבל משתנה במהלך חיי השירות של המבנה:

  • (FLT:0) נפח ותדירות:FLT:1 כבד, מחזורי טעינה חוזרים גורמים להמשך הדרגתי של חוטי כבלים (creep) ויכולים להאיץ את קורוזיה בפלדה מחוצה לה.
  • (FLT:0) הרכב הוונציאל: 1FLT תעבורה מעורבת עם משאיות, אוטובוסים ומכוניות מייצרת מגוון רחב של גודלי עומס.משאית אחת מוגזמת בכבדות יכולה ליצור מתח מעבר לגורם בטיחות העיצוב.
  • שינויים בטמפרטורות של FLT:0 (Environmental Interaction:FLT:1 טמפרטורה משפיעים על מודולי פלדה כבל ואורך, שינוי מתח בסיס. עומסי הרוח יכולים לשלב עם תנועה כדי ליצור תנאי מתח סימטריים.לדוגמה, צלב חזק על גשר טעון כבר מאוד יכול לגרום sway מאוחר יותר כי להפחית את העומס האנכי יעיל על כמה כבלים.
  • (FLT:0) קשיחות תרבותית ולחות: ⁇ 1 , Stiff סיפון ומגדלים להפיץ עומסים יותר באופן שווה, צמצום שיאי המתח המקומיים. Damping גם עוזר לפיזור אנרגיה השפעה דינמי. גשרים ישנים יותר או אלה עם מפרקים מידרדרים עשויים להפחית את הנוקשות, מה שהופך את התנידות גרועות יותר.
  • (FLT:0) מיקום ומהירות: FIRLT:1 כאמור, מיקום נתיב ומהירות הרכב משפיעים באופן דרמטי על התגובה הדינמית. איסוף אלקטרוני או מערכות ניהול תנועה שיוצרות עומס יכול להגדיל את משך תקופות של לחץ גבוה.

השלכות בטיחותיות של קשקשים כבל

מתח כבל מוגזם תחת עומסי תנועה מציב כמה סיכונים לבטיחות מבנית.המיידי ביותר הוא מתח חומרי.פליגת הכבלים יש כוח תשואה; אם מתח עולה על גבול זה, הכבלים עוברים עיוות פלסטיק, לצמיתות מתיחה ואובדן שטח חוצה-מחלקה.המשך לטעון יכול להוביל קרע.

לעומת זאת, מתח לא מספיק יכול גם להיות מסוכן.גשר השעיה, כבלים חייבים לשמור על מתח מספיק כדי לשמור על פרופיל הסיפון יציב.אם המתח יורד נמוך מדי (למשל, במהלך התנועה הקלה לאחר תקופה של הרפיה), הסיפון עשוי לחבל באופן מוגזם, לשנות את נתיב העומס וייתכן overstressing אלמנטים אחרים.בנוסף, מתח נמוך יכול לאפשר לכבל להתפתל יותר, לגרום לעייפות בנקודות הכבלים או העצובות.

דאגה נוספת היא ההשפעה המצטברת של תנועה על מערכות תיווך כבל.אנקן sockets, נעלי סטראנד ואבני סדדל נועדו עבור טווחי מתח ספציפיים.טעינה תנועה חוזרת יכול לגרום ללבוש או תנועה של העוגן, צמצום כוח clamping ומובילה להחליק.

פיתוי חיים שומני

Fatigue הוא האיום הגדול ביותר בטווח הארוך של מתח כבל מונע תנועה.כל רכב עובר יוצר מחזור מתח בכבל. מעל מיליוני מחזורים, סדקים מיקרוסקופיים יכולים להיווצר על משטחים חוטים, במיוחד בבורות קורוזיות או פגמים בייצור. אלה סדקים propagate תחת עומס התנועה נמשך עד הפסקות חוט שבור לא יכול להיות קריטי, אבל כמו חוטים נכשלים, את הקיבולת של כבלים מופחתים עם לוחות זמנים מחזורי מחזוריים אלה.

ה-FLT:0 [AASHTO LRFD Bridge Design SpecificationsFLT] 1 לספק מודלים של עומס עייפות בהתבסס על חלוקת תעבורת משאיות טיפוסית.עם זאת, דפוסי התנועה המקומיים יכולים להידרדר באופן משמעותי.לדוגמה, גשרים על נתיבים לכריית או חקלאות עשויים לראות עומסי גרזן כבדים הרבה יותר מאשר משאית העיצוב הסטנדרטית.

שיטות למעקב אחר Tension Cable Bridges

הבטחת בטיחות מבנית דורשת ניטור אמין של מתח כבל בתנאים של תנועה בעולם האמיתי.בדיקות חזותיות מסורתיות נותרו חשובות אך אינן מספיקות למעקב אחר שינויים במתח דינמי.פרקטיקה מודרנית משתמשת בשילוב של חיישנים ובדיקות עומס.

טכנולוגיות חיישן מתקדמות

השיטה הנפוצה ביותר היא ההתקנה של שינויים מיקרו-אימון:0 (מדכאים) מדממים ( 1:1) על פני משטחים כבל.מדים אלה מודדים שינויים מיקרו-אימון, אשר מתווה למתח באמצעות המודולולים והאזור של הכבלים.לגשרים קריטיים, סיבים אופטיים Braggating חיישנים מציעים יציבות ארוכת טווח וכושר מרובות, המאפשרים נקודות מדידה רבות לאורך טכניקת כבל יחיד היא יעילה:

רשתות חיישן אלחוטיות מאפשרות העברת נתונים בזמן אמת לפלטפורמת ניתוח מרכזית.במהלך אירועי תעבורת שיא, המערכת יכולה להזהיר את המפעילים אם המתח עולה על סף.חלק מהגשרים המודרניים משלבים מערכות מתח הסתגלות אשר מתאימות באופן אוטומטי מתח כבל (למשל, באמצעות ג'ק הידראולי בעוגן) בתגובה למדידות עומס חיים.

בדיקה אחרונה ב-Routine Inspection and Maintenance

גם עם חיישנים מתקדמים, בדיקות ידניות נשאר חיוני.מפקחים מחפשים קורוזיה, הפסקות חוט, וחליפם על קשרים.הם גם בודקים את קריאת המתח ממערכת ניטור כדי לזהות מגמות: עלייה הדרגתית במתח הכבל בחודשים עשויים להצביע על נוקשות מושרה קורוזית או פיזור מחדש של כבלים אחרים.

בדיקות עומס, שבו משאיות ממותגות מונעות על פני הגשר בעוד חיישנים מתעדים מתח, מספק ציון של ההתנהגות האמיתית של המבנה.מבחנים אלה מבוצעים בדרך כלל כל כמה שנים או לאחר שינויים גדולים. השוואת מדידות שדה למודלים אנליטיים מסייעת לחדד אסטרטגיות תחזוקה ולהחליט מתי להחליף כבלים.

דרישות עבור ניהול עומסי תנועה

מהנדסים משלבים מספר תכונות עיצוב כדי להפחית את הסיכונים שמציב עומס התנועה על מתח כבל:

  • גורמים בטוחים: 0 (FLT:1 ; Cables נועדו עם גורמים של בטיחות בדרך כלל בין 2.0 ל 3.0 נגד תשואה, כלומר כבל יכול לקיים לפחות פעמיים את המתח הצפוי ביותר תחת תנועה.זה חשבונות עבור אי-ודאות בקנה מידה, אפקטים דינמיים והשפלה חומרית.
  • (FLT:0) Redundancy: FLT:1 בגשרים הסמויים, באמצעות מספר שהייה בתבנית מאוורר או הנבל מבטיח כי כשל כבל אחד לא גורם להתמוטטות מיידית.
  • (FLT:0) מערכות ממכרות: 1FLT:1 כמה גשרים חדשים יותר יש לחים או מכוונן כילנים המוניים להפחית תגובה דינמית לתנועה.
  • דירוגי עומס הגשר של FLT:0 (Load Index:FLT:1 Bridgeload Measures מעודכנים על בסיס נתוני ניטור וממצאים בדיקה.אם דפוסי התנועה משתנים (למשל, משאיות כבדות יותר או כרכים גבוהים יותר), דירוג העומס עשוי להיות מופחת או לפרסם סימנים עשויים להגביל כלי רכב כבדים.

בנוסף, קודים עיצוב משולבים יותר ויותר מפרטים המבוססים על ביצועים המאפשרים למהנדסים להתאים מערכות כבלים בהתבסס על סימולציות תנועה ספציפיות לאתר. גישה זו יכולה להוביל לשימוש יעיל יותר בחומרים תוך שמירה על בטיחות.

מחקרים: אירועים לטעינה ותגובה סטרקטיבית

כמה דוגמאות בולטות ממחישות את התפקיד הקריטי של עומס התנועה במתחים בכבלים.ה-FLT:0Millau ViaductveFLT:1 בצרפת, גשר גבוה, חווה טמפרטורה משמעותית ושינויים המתחים המושרה התנועה במערכות המעקב שלה.

בקנה מידה קטן יותר, ה-FLT:0 [Trinity River BridgeveFLT] 1 בטקסס עבר שדרוג דירוג עומס לאחר סדקים התגלה בצלחת גוסטקום חיבור.החקירה נוספת גילתה כי מתח העיצוב בחלק מהכבלים נשאר עלה במהלך התנועה לשיא בגלל אפקט הפצה ללא הפרעה.

בדוגמה טרגית, ה-FLT:0São Francisco RiverBuilder BridgeFLT ( 1:1 בברזיל) חווה התמוטטות במהלך תחזוקה עם הסיפון טעון חלקית בציוד בנייה.חקירות הצביעו על מצב עומס בשילוב עם קורוזיה כבל קיים אשר מצמצם את היכולת.

(ב) לקבלת מידע נוסף על פיקוח הגשר וה ניטור, מנהל הכביש הפדרלי של ארה"ב מציע הדרכה מקיפה ב-FLT:0 https: www.fhwa.dot.gov/bridge/ph/ofLT:1 רקע טכני על דינמיקה בכבלים ניתן למצוא מן האגודה האמריקנית של מהנדסים אזרחיים ב-FLT:2https (NV)> LT2https for aoperative Program of Violin of Violineric), בדיקה ב-RIFCHR.

מסקנה

עומס התנועה נשאר אחד הכוחות הדינמיים והמאתגרים המשפיעים על מתח כבל בגשרים ומבנים אחרים התומכים בכבלים.מכלי רכב יומיומיים למשאיות כבדות, העומסים החיים החלים על הסיפון באופן ישיר מתרגמים לתנודות מתח שיש להבין, למדוד, ולנהל.מהנדסים מסתמכים על שילוב של עקרונות עיצוב חזקים, טכנולוגיות ניטור מתקדמות, ותחזוקה סדירה כדי לשמור על מתחים יציבים בתוך תנועה בטוחה, ככל שהרכב גדל והולך, ולהגדיל את החשיבות של מבנים מבני הקהילה, רק כדי להבטיח את מערכת יחסים מבניים, רק כדי להבטיח את החשיבות של ניהול קווידקים של ניהול קווידקים ותחומי בטיחותיים חיוניים, רק כדי להבטיח את מערכת יחסים בין זמן רב יותר, בין זמן רב יותר, בין זמן רב יותר, בין מבנים אזרחיים, לבין כוח המשיכה, לבין כוח המשיכה, לבין כוח המשיכה, בין מבנים חיוניים, בין מבנים של ניהול נתונים מבני זמן רב יותר, לבין כוח המשיכה להיות בעלי חשיבותם של ניהול יעיל יותר, לבין כוח המשיכה, בין מערכות יחסים הנדסיים, לבין כוח המשיכה להיות מרוכזים, בין מבנים ארגוניים, לבין כוח המשיכה להיות מרוכזים, בין מבנים חיוניים, לבין ניהול יעיל יותר, לבין כוח המשיכה, כדי להבטיח את מערכת יחסים ארגוניים, בין מבנים חיוניים, כדי להבטיח את מערכת יחסים ארגוניים