Analýza půdorysně zakřivených zavěšených a visutých lávek

Analysis of a plan curved cable stayed and suspension footbridges

dissertation

Czech

Dizertační práce je zaměřena na statickou a dynamickou analýzu půdorysně zakřivených zavěšených a visutých lávek pro pěší, které jsou zavěšeny pouze na vnitřní straně mostovky. První část práce se zabývá analýzou rovnováhy mostovky v příčném směru při jednostranném zavěšení příčného řezu. Cílem je navrhnout průřez a jeho uspořádání tak, aby mostovka nebyla od zatížení vlastní tíhou a stálým zatížením namáhána kroutícím momentem. Pro ověření podmínek rovnováhy v příčném směru s vlivem a bez vlivu předpětí byla vypracována jednoduchá studie. Další část práce se věnuje vytvoření studie půdorysně zakřivené zavěšené lávky pro pěší. Ve studii bylo detailně popsáno nalezení výchozího stavu konstrukce a provedla se základní statická a dynamická analýza za použití dostupného software. Úkolem statické analýzy bylo popsat odezvu konstrukce na nejčastěji působící zatížení, nikoliv však návrh a dimenzování v souladu s platnými normami. Dynamická analýza umožnila ověřit náchylnost konstrukce k vibracím a jiným škodlivým účinkům vynuceného kmitání, které nabývají na významu u lávek pro pěší díky jejich štíhlosti. Dalším cílem práce bylo vypracování studie zakřivené visuté konstrukce zavěšené pouze na vnitřním okraji. Ucelený postup analýzy těchto konstrukcí nebyl obsažen v žádné dostupné literatuře. Zejména nalezení výchozího stavu visutého lana není nikde a nikým zdokumentováno. Studie byla analyzována se stejnou geometrií jako u předchozí zavěšené varianty, aby bylo možné tyto druhy konstrukcí porovnat. Nakonec se provedla statická a dynamická analýza. V poslední části práce se ověřilo na plně funkčním fyzikální modelu v měřítku 1:10 konstrukční řešení, navržený postup hledání výchozího stavu konstrukce, odezva konstrukce na statické zatížení a zjistila se mezní únosnost konstrukce. Důležitým krokem bylo vyhodnocení a srovnání výsledků z provedeného fyzikálního modelu proti výpočtovému matematickému modelu z pohledu výchozího stavu, statické zatěžovací zkoušky a mezní zatěžovací zkoušky.

The aim of the doctoral thesis focuses on the static and dynamic analysis of a plan curved cable stayed and suspension pedestrian bridges suspended on a single-side of their deck. The first part of this thesis deals with an analysis of the equilibrium in the transversal direction of a deck cross section suspended on a single-side. The section and its arrangement should be designed so that the torsion caused by the deck self-weight and dead load would be minimal. This theory was verified on a simple study of a single-sided suspended section with and without prestressing. Second part of the thesis deals with the design of a study of a plan curved cable stayed pedestrian bridge. The study describes in detail a finding of an initial state of the structure and the static and dynamic analysis performed by software ANSYS. The static analysis describes the response of the structure on the most frequent variable loads only, but not design of dimensioning according to the valid codes. The dynamic analysis verifies a predisposition of the structure to the vibrations and others harmful oscillation effects. The next objective of the thesis was to design a study of a plan curved suspension pedestrian bridge suspended on a single-side. A process of an analysis of these structures has not found in any available references. Especially, the finding of an initial state of a suspension cable has not been documented anywhere and by anybody. The study was analyzed with the same geometry as the cable stayed variation in order to compare both structures. The static and dynamic analysis was performed, too. The last part of the thesis describes the verification of structural solution on a fully functional model in a 1:10 scale, proposed process of the initial state finding, response of the structures on the loading and ultimate load test. The important step is the comparison of the results of the completed physical model and the calculation model in a view of the initial state and the loading and the ultimate load tests.

Půdorysně zakřivené konstrukce, lávky pro pěší, visuté a zavěšené mosty, statická a dynamická analýza, modelová podobnost, fyzikální model, zatěžovací zkoušky

Plan curved structure, pedestrian bridges, suspension and cable stayed bridges, static and dynamic analysis, model analogy, model test, load tests

KOLÁČEK, J.

15. 10. 2012

VUT Brno

Brno

131