Что такое стальная коробчатая балка?
Стальная коробчатая балка – это полый конструктивный элемент закрытого-секции, изготовленный из сварных стальных пластин и широко используемый в мостах, развязках и тяжелых кранах. Распределяя материал по внешним краям секции, конструкция достигает высокой прочности, грузоподъемности и устойчивости к скручиванию (сопротивлению скручиванию-) при сравнительно низком собственном-весе.
Основные компоненты
Верхний фланец (палуба):стальная пластина, образующая верхнюю грань коробчатой балки.
Нижний фланец:стальная пластина, образующая нижнюю грань.
Веб-сайты:вертикальные или наклонные стальные пластины, соединяющие верхний и нижний фланцы.
Диафрагмы:поперечные пластины жесткости внутри короба, перпендикулярные оси моста, которые сдерживают перекос сечения, передают поперечную динамическую нагрузку и улучшают общую устойчивость.
Ключевые преимущества
Превосходная жесткость на скручивание и изгиб: закрытый короб обеспечивает высокую устойчивость к скручиванию при эксцентричной нагрузке, что делает его пригодным для изогнутых, перекошенных и длинных-пролетных мостов.
Высокое соотношение прочности-к-весу: значительно легче бетонных балок, что снижает потребность в основании и количество опор опор.
Структурная целостность: закрытая секция повышает общую устойчивость, снижает-вибрацию, вызванную ветром, и упрощает долгосрочную-защиту от коррозии.
Что такое стальная ферменная балка?
Стальная ферменная ферма представляет собой каркас из соединенных между собой стальных элементов, расположенных в треугольной конфигурации. Он передает нагрузки в основном за счет осевого растяжения и сжатия отдельных элементов, обеспечивая большую-пролетность при относительно небольшом-собственном весе.
Основные компоненты
Верхний аккорд:сжимающий элемент вдоль верхней части фермы.
Нижний аккорд:натяжной элемент вдоль нижней части фермы.
Участники сети:диагональные и вертикальные элементы, соединяющие верхний и нижний пояса.
Косынки:толстые стальные соединительные пластины в узлах фермы, которые распределяют осевые силы между элементами и имеют решающее значение для сопротивления усталости.
Ключевые преимущества
Исключительная несущая способность и сейсмические характеристики: треугольная конфигурация устойчива по своей природе, а небольшой собственный-вес снижает сейсмические нагрузки.
Эффективное использование материала: по сравнению со сплошными-реберными балками ферма имеет такой же или больший пролет с меньшим количеством стали, что снижает затраты и потребность в фундаменте.
Выдающаяся пролетная способность: фермы охватывают глубокие долины, реки или оживленные коридоры с меньшим количеством промежуточных опор.
Стальная коробчатая балка и стальная ферменная балка: ключевые различия
| Элемент сравнения | Стальная коробчатая балка | Стальная ферменная балка |
|---|---|---|
| Структурный проект | Закрытая сварная коробчатая секция; все поперечное-сечение противостоит одновременному изгибу и кручению, обеспечивая высокую общую жесткость и отличные характеристики на скручивание. | Система треугольных элементов, несущих осевое растяжение и сжатие; снижает собственный-вес, сохраняя при этом вместимость |
| Грузоподъемность-переносимость | Устойчив к изгибу, сдвигу и существенному кручению одновременно с равномерным распределением напряжения; устойчив к концентрированным тяжелым нагрузкам | Эффективное использование прочности материала в осевых элементах; высокая продольная грузоподъемность, меньшая жесткость на кручение, чем у коробчатых балок |
| Типичный диапазон диапазона | Пролеты от небольших-до-средних размеров, обычно от 30 м до 180 м. | Средние и длинные пролеты, обычно от 40 до 300 м, с индивидуальными проектами для более длинных пролетов. |
| Изготовление | Цеховая сварка пластин в закрытую секцию; строгие допуски на резку пластин, сварку ребер жесткости и установку диафрагмы-; необходимо контролировать герметичность сварного шва и качество внутреннего покрытия. | Множество членов и сложные суставы; Ключевой проблемой является точность длины обрезки элементов и расположения соединительных отверстий. |
| Строительство | Сборные сегменты, возводимые методом подъема или поэтапного спуска; в большинстве мест соединения используются-высокопрочные болтовые соединения с ограниченным количеством сварки на местах. | Поэлементный--монтаж или сборка-подузлов с использованием обширных болтовых соединений или сварки на месте; установка антенны-обычно занимает больше времени |
| Первоначальная стоимость | Ниже: высокая степень модульности и промышленное изготовление, более быстрая сборка-на месте. | Выше: множество отдельных элементов и аксессуаров для косынок. |
| Обслуживание | Небольшая закрытая зона наружного покрытия; внутренняя полость требует периодического осушения и проверки вентиляции | Большая открытая поверхность, требующая значительных работ по нанесению покрытия; открытая структура без проблем с закрытым-пространством |
Как выбрать между стальной коробчатой балкой и стальной ферменной балкой
Пролет моста:коробчатые балки подходят для пролетов коротких---средних размеров, где преобладают жесткость и кручение; по мере увеличения пролета ферма становится более эффективной, поскольку ее открытая перемычка снижает собственный-вес, сохраняя при этом грузоподъемность.
Условия строительства и площадки:коробчатые балки изготавливаются в виде крупных цельных сегментов, подходящих для проектов с хорошими условиями транспортировки и подъема; фермы легче транспортировать в модулях и собирать в стесненных условиях, например, в горных районах.
Структурное исполнение:коробчатые балки предпочтительны для криволинейных трасс, непрерывных балок и виадуков на автомагистралях, где кручение имеет значение; фермы подходят для железнодорожных мостов и очень длинных переправ через реки.
Стоимость жизненного цикла:сравнивайте не только первоначальную стоимость изготовления, но также осмотр, техническое обслуживание и долговечность на протяжении всего срока службы.
Рекомендации на основе-проекта
| Тип проекта | Рекомендуемая структура | Причина |
|---|---|---|
| Эстакада шоссе | Стальная коробчатая балка | Лучшая торсионная жесткость и эстетика |
| Городской виадук | Стальная коробчатая балка | Тонкий профиль и простота обслуживания |
| Железнодорожный мост | Стальная ферменная балка | Эффективен при тяжелых нагрузках и длинных пролетах. |
| Переправа через реку | Стальная ферменная балка | Подходит для очень длинных пролетов |
| Изогнутый мост | Стальная коробчатая балка | Превосходные характеристики на кручение |
| Мост в удаленной зоне | Стальная ферменная балка | Упрощенная транспортировка и-сборка на месте. |
Справочная информация по спецификациям
Ниже приведены типичные эталонные диапазоны; Окончательные параметры должны соответствовать местным нормам проектирования мостов и тендерной спецификации проекта.
Стальная коробчатая балка
| Элемент | Справочное значение |
|---|---|
| Тип балки | Одинарная коробчатая балка или много-коробчатая балка |
| Охватывать | От 30 м до 200 м или по индивидуальному заказу |
| Ширина дороги | От 8 м до 42 м или по индивидуальному заказу |
| Марки материалов | Q345qC/D/E, Q370qE, Q420qE (ГБ/Т 714); ASTM A709 Гр.50/Гр.50Вт; EN 10025-2 S355J2 или S355NL для эквивалентных применений. |
| Стандарт загрузки | Разработан в соответствии с AASHTO LRFD, включая HL-93, или применимыми национальными нормами нагрузки. |
| Обработка поверхности | Дробеструйная очистка до степени Sa 2,5 (ISO 8501-1) и система покрытия, соответствующая категории коррозии проекта. |
Стальная ферменная балка
| Элемент | Справочное значение |
|---|---|
| Стандарты проектирования | AASHTO LRFD, EN 1993-2, GB 50017, AWS D1.1 |
| Марки стали | Серия Q235B, Q355B, S355, ASTM A36, A572 и более высокие-классы прочности в зависимости от требований |
| Допуск изготовления | Длина члена в пределах нескольких миллиметров от номинальной; прямолинейность согласно спецификации изготовления |
| Защита поверхности | Горячее-оцинкование или дробеструйная обработка до степени Sa 2,5 плюс покраска в соответствии со спецификацией. |
| Диапазон диапазона | Мостовые фермы от 40 м до 300 м; фермы промышленных зданий длиной от 10 м до 120 м, по индивидуальному заказу |
| Система подключения | Высокопрочные-болтовые (класс прочности 8,8/10,9), сварные или гибридные системы |
Поговорите с нашей командой по проектированию мостов
Часто задаваемые вопросы
Когда следует выбирать коробчатую балку вместо ферменной?
Выбирайте коробчатую балку, если проект предполагает тяжелые внецентренные нагрузки, изогнутые трассы или сильные ветровые и сейсмические условия, когда требуется устойчивость к кручению. Коробчатые балки также предпочтительны в промышленных условиях с высокими-частотами из-за их усталостной прочности и низкой вибрации.
Когда мне следует выбрать стальную ферменную балку?
Фермы превосходны там, где минимизация собственного веса надстройки имеет решающее значение, особенно для очень длинных пролетов. Открытая решетка распределяет силы через осевые элементы, используя меньше материала на большие расстояния, чем сплошная -стенная секция, а фермы обеспечивают хорошую сейсмическую пластичность.
Почему инженеры предпочитают стальные коробчатые балки для изогнутых или асимметричных мостов?
Коробчатые балки обеспечивают гораздо более высокую жесткость на кручение, чем открытые-секции стенки, выдерживая скручивание в условиях эксцентричной и искривленной нагрузки. Это делает их устойчивыми при неравномерной транспортной нагрузке и горизонтально изогнутых маршрутах.
Как стальные коробчатые балки и фермы выдерживают ветровые и сейсмические нагрузки?
Благодаря закрытому сечению-коробчатые балки обладают высокой жесткостью на кручение и хорошей аэродинамической устойчивостью в регионах с сильным ветром. Фермы имеют более легкую конструкцию, что снижает сейсмическую массу, но они более чувствительны к ветровым нагрузкам, чем коробчатые балки обтекаемой формы.
Может ли коробчатая балка выдерживать тяжелое железнодорожное движение?
Да. Стальные коробчатые балки обеспечивают надежную устойчивость к динамическим-нагрузкам и часто используются для железнодорожных мостов, где доступная строительная глубина сильно ограничена.
Какой вариант дешевле на протяжении всего срока службы?
Коробчатые балки обычно имеют более низкую первоначальную стоимость благодаря промышленному изготовлению и быстрой сборке, а также компактной площади внешнего покрытия. Фермы могут демонстрировать меньшую долгосрочную-потребность в усилении конструкции в некоторых сейсмических приложениях. Надежный способ их сравнения — анализ затрат на весь-жизненный цикл, основанный на конкретном проекте.