Konsolinis tiltas: kas tai? Apibrėžimas, tipai ir konstrukcija

Sužinokite, kas yra konsolinis tiltas, jo tipai, konstrukcija ir statybos ypatumai — nuo pėsčiųjų sijų iki plieninių santvarų ir įtempto betono sprendimų.

Konsolinis tiltas - tai tiltas, pastatytas naudojant konsolę. Konsolė remiasi tik iš vieno galo. Nedideliuose pėsčiųjų tiltuose konsolės gali būti paprastos sijos. Dideliuose konsoliniuose tiltuose, skirtuose eismui keliais arba geležinkeliais, konsolės yra santvaros, pagamintos iš konstrukcinio plieno, arba skardinės sijos, pagamintos iš iš anksto įtempto betono. Plieninis santvarinis konsolinis tiltas, kai jis buvo pradėtas naudoti pirmą kartą, buvo didelis inžinerinis laimėjimas, nes juo galima įveikti daugiau kaip 1 500 pėdų (460 m) atstumą. Juos lengviau statyti sudėtingose sankryžose, nes statant nereikia atramų.

Kas yra konsolė ir kaip ji veikia

Konsolė – tai laikoma konstrukcija, išsikišusi iš atramos ir remianti apkrovas be palaikymo kitoje pusėje. Konsolinis tiltas paprastai susideda iš vienos arba keleto konsolių, kurios gali būti sujungtos tarpusavyje per vidurinę dalį arba su keliais tarpiniais atraminiais elementais. Konsolės perduoda apkrovas į atramą, todėl atramos ir jų pamatų konstrukcija turi būti ypač tvirta, kad atlaikytų didelius lankstumo momentus ir poslinkius.

Tipai

• Plieninės santvaros konsoliniai tiltai – tradicinis sprendimas dideliems spanams, kai konsolės sudarytos iš santvarinių elementų (truss). Tinkami ilgiems ir sunkiems viadukams.
• Skardinės arba tuščiavidurės sijos (box girder) – dažnai naudojamos plienbetoniniuose arba iš anksto įtemptuose betono tiltuose, gerai atlaiko lenkimo momentus ir suteikia pakankamą skersinį stabilumą.
• Iš anksto įtempto (pre-tensioned) betono konsoliniai tiltai – segmentinė konstrukcija, dažnai statoma naudojant segmentų jungimą (precast) arba įtvirtintą betonavimą (cast-in-place).
• Segmentiniai konsoliniai tiltai – statomi dalimis (segmentais), naudojant subalansuoto konsolinio (balanced cantilever) arba laisvo konsolinio (free cantilever) statybos metodus.

Konstrukcija ir statybos metodai

Konsolinių tiltų statyba gali būti atliekama keliomis technologijomis:

• Subalansuotas konsolinis metodas (balanced cantilever) – vienu metu statomos dvi priešingos konsolės nuo atramos, taip išlaikant pusiausvyrą ir sumažinant momentus atramoje. Dažnai naudojamas ilgesniems spanams per upes ar kelius, kur nėra galimybių statyti atramų vandenyje.
• Prekonstruktuotų segmentų montavimas (precast segmental) – gaminami segmentai, kurie prie atramos montuojami ir sujungiami, kartais naudojant įtemptas trosų jungtis. Leidžia greitai dirbti su mažesne užimtumo vietoje.
• Laisvo konsolinio statybos būdas (free cantilever) – konsolės statomos paeiliui, pritvirtinant laikinas konstrukcijas ar kontrbalansus. Naudinga, kai reikia mažesnių mechanizmų arba sudėtinga prieiga.
• Skardinių sijų ir plieninių santvarų montavimas – plieniniai elementai gali būti surenkami vietoje arba pristatomi paruošti; naudojami kranai arba pontonai priklausomai nuo vietos.

Privalumai ir trūkumai

• Privalumai:
  • Nereikia laikinų atramų vandenyje ar gilumoje, todėl tinka statybai virš uostų, upių ar judrių kelių.
  • Galima pasiekti didelius tarpinių atramų atstumus.
  • Geras sprendimas sudėtingose geometrijose ir aukštose vietose.
• Trūkumai:
  • Dideli lankstumo momentai ir didelės apkrovos atramose reikalauja masyvių atramų ir pamatų, todėl statybos sąnaudos ir geotechniniai reikalavimai gali būti dideli.
  • Daug sudėtingesnė analizė ir projektavimas, ypač dėl dinaminės apkrovos ir temperatūrinių deformacijų.
  • Priežiūra ir pakeitimai gali būti brangūs (pvz., korozijos kontrolė plieninėms konstrukcijoms).

Inžineriniai aspektai

Konsolinių tiltų projektavime ypatingas dėmesys skiriamas:

• Atramų ir pamatų talpai (dėl didelių momentų ir slydimo jėgų).
• Medžiagų pasirinkimui: plienas, armuotas betonas, pretenzuotas betonas ar kombinuotos konstrukcijos.
• Jungčių, guolių ir temperatūrinių dilatacijų sprendimams.
• Dinaminių apkrovų (vėjas, traukiniai, eismas) analizė ir vibracijų valdymas.
• Saugos ir priežiūros prieinamumo užtikrinimas – patekimo takai, inspeksijos platformos ir pan.

Istoriniai ir šiuolaikiniai pavyzdžiai

Konsolinis tiltas kaip struktūrinis sprendimas buvo svarbus inžinerijos pažangos etapas — kai kurios senosios plieninės santvaros konsolinės konstrukcijos tapo ikoninėmis inžinerinėmis statiniais. Vėliau technologijos (pretenzuotas betonas, tuščiavidurės sijos) leido pasiekti didesnį ekonomiką ir ilgaamžiškumą. Konsoliniai metodai vis dar plačiai naudojami šiuolaikinėje tiltų statyboje, ypač kai reikia statyti be laikinų atramų arba per judrias vandens arterijas.

Priežiūra ir ilgaamžiškumas

Konsoliniai tiltai reikalauja reguliarios techninės priežiūros — patikrinimų dėl įtrūkimų, korozijos, įtempimo būklės (pretenzuotiems elementams) ir guolių darbo. Profilaktinis konservavimas, dengimas ir drenažo sprendimai prailgina konstrukcijos tarnavimo laiką.

Apibendrinant, konsolinis tiltas yra universalus ir tvirtas inžinerinis sprendimas, tinkantis vietoms, kur negalima arba neefektyvu naudoti laikinų atramų. Tinkamai projektuojant ir prižiūrint, tokie tiltai užtikrina ilgą eksploataciją ir saugų eismą.

Funkcija

Konsolinis tiltas - statinys, kurio bent viena dalis veikia kaip atraminė atrama kitai daliai, išsikišusiai už atraminio tilto.

- John Alexander Low Waddell, tiltų inžinerija

Paprastą konsolinį tarpatramį sudaro dvi konsolės rankos, išsikišusios iš priešingų kliūties, kurią reikia įveikti, pusių ir susitinkančios centre. Pakabinamame tarpatramyje konsolinės svirtys nesusitinka centre; vietoj to jos remia centrinį santvarinį tiltą, kuris remiasi į konsolinių svirčių galus. Pakabinamas tarpatramis gali būti pastatytas ne vietoje ir pakeltas į vietą arba pastatytas vietoje naudojant specialias važiuojančias atramas.

su subalansuota konsolės konstrukcija, kai tarpatramį subalansuoja priešinga kryptimi einančios konsolės. Jei jos įtvirtintos į tvirtus pamatus, jos vadinamos inkarinėmis atramomis. Tilto, pastatyto ant dviejų pamatų atramų, yra keturios konsolinės svirtys: dvi, kurios dengia kliūtį, ir dvi inkarinės svirtys, nutolusios nuo kliūties. Kadangi subalansuotų konsolinių atramų atramose reikia didesnio stiprumo, tilto perdangos konstrukcija dažnai būna bokštai virš pamatų atramų. Commodore Barry tiltas yra šio tipo konsolinio tilto pavyzdys.

Plieninės santvarų konsolės išlaiko apkrovas tempdamos viršutinius elementus ir gniuždydamos apatinius. Įprastai konstrukcija įtempimą per inkarines atramas paskirsto į kraštines atramas, o gniuždymą - į pamatus po centriniais bokštais.

Iš anksto įtempto betono subalansuoti konsoliniai tiltai dažnai statomi naudojant segmentinę konstrukciją.

Johno P. Grace'o memorialinio tilto dalių schema

Klausimai ir atsakymai

K: Kas yra konsolinis tiltas?

K: Ką galima naudoti kaip konsolę mažiems pėsčiųjų tiltams?

K: Iš ko gaminamos didelių konsolinių tiltų, skirtų eismui keliais arba geležinkeliais, konsolės?

K.: Kokių pranašumų turi plieniniai santvariniai konsoliniai tiltai, palyginti su kitų tipų tiltais?

K: Kokiose sudėtingose sankryžose konsolinius tiltus galima pastatyti lengviau nei kitų tipų tiltus?

K: Kaip konsolė veikia kaip tilto atrama?

K: Kuo skiriasi mažų ir didelių konsolinių tiltų konsolės?

Paieška pagal raidę