Extradoserad bro
 Diagram över en extradoserad bro
| |
| Förfader | Lådbalkbro , stagbro |
|---|---|
| Relaterad | Kabelstag med lågt torn |
| Ättling | ingen |
| Bär | Fotgängare , fordon , spårväg , tung järnväg |
| Spännvidd | Medium |
| Material | Betong |
| Rörlig | Nej |
| Designansträngning | Hög |
| Falskarbete krävs | Nej |
En extradoserad bro använder en struktur som kombinerar huvudelementen i både en förspänd lådbalkbro och en kabelstagsbro . Namnet kommer från ordet extrados , den yttre eller övre kurvan av en båge, och syftar på hur "stagkablarna" på en extradoserad bro inte betraktas som sådana i designen, utan istället behandlas som externa förspänningssenor som avviker uppåt från däcket. I detta koncept förblir de en del av (och definierar den övre gränsen för) huvudbroöverbyggnaden .
Jämfört med en stagbro med jämförbar spännvidd använder en extradoserad bro mycket kortare stagtorn eller pyloner än stagbron och en betydligt grundare däck/balkstruktur än vad som används på balkbron. Detta arrangemang resulterar i det typiska extradoserade "utseendet" av en fläkt med låga, låga vinkelkablar, vanligtvis med ett uttalat "öppet fönster"-område som sträcker sig från sidorna av varje torn.
Den extradoserade broformen är mest lämpad för medellånga spännvidder mellan 100 m (330 fot) och 250 m (820 fot), och över femtio sådana broar hade byggts runt om i världen från och med 2012. Samtidigt som de ådrog sig många av byggkostnaderna för både stag- och balkbroar, extradoserade broar kan ge materialbesparingar för att kompensera mycket av detta straff. De har ofta använts när total höjd, navigeringsavstånd eller estetiska krav har gjort alternativen med kabelstag eller balk mindre genomförbara.
Historia
.jpg)
Den tidigaste bron som är känd för att införliva några av funktionerna i en extradoserad design är Bridge i Rzuchów nära Leżajsk , byggd i Polen 1980. Nästa är Ganter Bridge , konstruerad i Schweiz, designad av Christian Menn från Zürich, den föregicks av flera år Publikation 1988 om designfilosofin för sådana broar av Jacques Mathivat, som är krediterad för att ha uppfunnit den extradoserade terminologin och dess designkoncept. Ganter Bridge är en modifierad konsolkonstruktion av förspänd betong, där de längsgående "kontinuitets"-senorna höjs avsevärt över däckshöjden i ändarna av varje huvudspännvidd och stöds på korta torn. Dessa senor är inneslutna i fenliknande bladväggar på vardera sidan av tornen för skydd, ett designarrangemang som nu ofta kallas en kabelpanelsbro .
Även om lite är känt om ursprunget till Menns design, utvecklade Mathivat en teoretisk grund för ett sådant koncept under 1982-1983 när han förberedde ett anbudsförslag för viadukten Autoroute A64 över Arret-Darre i Frankrike. Mathivats design ersatte de inre senor som normalt är placerade i toppen av boxbalken med "externa" senor som löper i en ytlig vinkel från däcksytan i ett spann upp över korta torn och tillbaka till nästa span. Dessa kallade han extradoserade senor, eftersom de kopplade till extradosen (eller övre ytan) av brons spännande struktur. Den grunda vinkeln hos dessa senor resulterade i att de överförde en stor kompressionskraftkomponent in i brodäcksstrukturen, vilket gjorde att de kunde fungera på ett liknande sätt som konventionell "böj" broförspänning. De extradoserade senor var kontinuerliga över tornen och belastades från däcksnivå, till skillnad från stagkablar, som normalt slutar i toppen av varje pylon.
Det första exemplet på en bro konstruerad med Mathivats koncept verkar vara Ponte dos Socorridos från 1993 vid Camara de Lobos, Portugal, med ett huvudspännvidd på 106 m (348 fot). Detta följdes snabbt av Odawara Blueway Bridge på Seisho Bypass , Japan, designad av Akio Kasuga och färdigställd 1994. Denna bro har ett 122 m (400 fot) huvudspänne, en 16,2 m däcksbredd och använder fyra 10,7 m höga pyloner som var och en stöder två uppsättningar av åtta exponerade extradoserade senor i ett modifierat fläktarrangemang. Dessa senor passerar över sadlar i toppen av varje pylon, men det är oklart om de bildar en sammanhängande sena mellan de två spännen, eftersom konstruktörernas dokumentation hänvisar till att de är förankrade utanför varje sadel för att förhindra glidning. Flera broar har därefter konstruerats i Japan med liknande design, de dubbla, 33 m (108 fot) breda " Twinkle"-broarna Ibigawa och Kisogawa , som spänner över 271,5 m (891 fot) och 275 m (902 fot) över floderna Ibi och Kiso respektive, och färdigställd 2001. Twinkle Bridge var den längsta extradoserade bron i världen fram till 2017, då den 1 920 m (6 300 fot) långa Arrah-Chhapra-bron i Indien blev den längsta bron av denna typ.
1996 byggdes en kort bro med 54 m (177 fot) spännvidd av extradoserad stil för att passera A43 Autoroute över Mauriennefloden vid Saint-Remy-de-Maurienne, Frankrike. Detta följdes 1998 av den böjda, 140 m långa Sunnibergsbron i Schweiz, också designad av Christian Menn och med låga, utåtlutande pyloner för att minimera dess visuella påverkan på omgivningen.
I Nordamerika byggdes 1993 en liten 104 m (341 fot) förspänd betongbro över Barton Creek nära Austin, Texas för att betjäna en privat utveckling. Detta liknar konceptet till den ursprungliga Ganter Bridge, förutom att stagkablarna är inkapslade i triangulära bladväggar som förbinder däcket med tornen. Den första "sanna" extradoserade designen på kontinenten är North Arm Bridge i Vancouver, British Columbia, Kanada, som sträcker sig över 180 m (590 fot) och färdigställdes 2008.
Sedan mitten av 2000-talet har stilen vuxit avsevärt i popularitet med över femtio broar med extradoserade egenskaper som registrerades från och med 2012. De har konstruerats i många länder, även om den betydande majoriteten av dem finns i Japan och Sydkorea. Det längsta exemplet är fortfarande Kisogawa-bron från 2001 på 275 m (902 fot).
Designegenskaper
Visuellt ser extradoserade broar typiskt ut som en stagbro med mycket korta torn (pyloner), med kabelstag med ytlig vinkel som kanske inte sträcker sig längs däckets hela längd och (ofta) med en mer omfattande däcköverbyggnad . Utvecklade som en hybridstruktur mellan de klassiska kabelstags- och konsolbrotyperna, kan de erbjuda kostnadsbesparingar och estetiska möjligheter för medellånga broar inom intervallet 100 meter (330 fot) till 250 meter (820 fot).
Deras hybridkaraktär kan leda till betydande ytterligare komplexitet i deras design, eftersom bryggans svar på applicerade belastningar bestäms av interaktionerna mellan:
- böjstyvheten hos däck/balköverbyggnaden;
- kabelns axiella styvhet;
- höjden och längsgående styvheten hos tornen/pilonerna;
- längderna av intilliggande spännvidder och ryggspann;
- graden av fixering mellan överbyggnaden, tornen och underbyggnaden;
- böjstyvheten hos huvudstödpelarna.
Även om de skiljer sig från kabelstagsbroar i ett antal områden, är den huvudsakliga och definierande extradoserade egenskapen den låga höjden på huvudtornen eller pylonerna, uttryckt som en andel av huvudspännvidden . Klassiska kabelstagskonstruktioner använder ett förhållande mellan tornhöjd och huvudspännvidd på cirka 1:5 (eller 0,20). I jämförelse har extradoserade broar torn med förhållandet höjd:spännvidd på mellan 1:8 och 1:15 (0,125 till 0,067), där cirka 1:10 (0,10) är vanligast. Denna lägre tornhöjd resulterar i en mycket plattare kabelvinkel, typiskt ~17° mot horisontalplanet, och en motsvarande mycket högre axiell kompressionskraft inuti broöverbyggnaden på grund av den större horisontella kraftkomponenten inom varje kabelstag.
Ur ett strukturellt perspektiv är den andra extradoserade egenskapen den minskade andelen av överbyggnadens spänningskraft som bärs av kablarna. På stagbroar bär stag vanligtvis minst 80 % av lasten från fordonstrafik som verkar på broöverbyggnaden, medan stagkablarna på extradoserade bryggor vanligtvis bara bär mellan 20 % och 60 % av denna belastning. I båda fallen bärs resten av lasten av det längsgående balkelementet i spännverkan mellan huvudbrostöden. Denna egenskap härrör från de relativa styvheterna mellan kabelstagen och balkelementet. Kabelstagskonstruktioner innefattar vanligtvis flexibla däckstrukturer utan ett styvt balkelement, och sådana system överför majoriteten av alla applicerade däckbelastningar direkt till närmaste stagkablar. I jämförelse använder extradoserade konstruktioner en väsentligt styvare däck/balkstruktur, vilket gör att balken kan stödja en betydande del av alla däcksbelastningar och underlättar fördelningen av den återstående belastningen mellan ett större antal individuella stagelement.
För det tredje är storleken på utmattningsbelastningen som upplevs av de externa kablarna, och deras efterföljande behandling av designkoder. Till skillnad från en bros nästan konstanta dödlast , kan dess levande last vara mycket varierande både i tid och position, vilket resulterar i fluktuationer i spänningsnivån som upplevs av brons strukturella element när den levande lasten varierar. Den lägre andelen spänning som bärs av de extradoserade kablarna resulterar i en minskad storlek på spänningsfluktuationer i kablarna, ner från typiskt 100 megapascal (15 000 psi) eller mer för kabelstagsbroar till cirka 50 megapascal (7 300 psi) för extradoserade konstruktioner . Detta har en direkt fördel för att minska de skadliga effekterna av utmattning som upplevs av stagkablarna och deras ändförankringar, och brodesignkoder tillåter extradoserade stagkablar att arbeta med en betydligt högre designspänningsnivå och därmed materialeffektivitetsnivå som ett resultat.
Som ett resultat av dessa egenskaper behandlas "stagkablarna" på extradoserade broar inte som sådana av designkoderna, utan betraktas istället som externa efterspännade senor som har avvikits uppåt från däcket till tornen för att öka överbyggnadens lastkapacitet över huvudstöden. Extradoserade broar utökar ofta detta tillvägagångssätt genom att göra de extradoserade senor kontinuerliga över tornen via sadelstöd och använda förankringar endast vid däckanslutningarna, vilket avsevärt förenklar spännoperationerna.
Efter land
Bolivia
.jpg)
Triplets är de tre första extradoserade betongbroarna i Bolivia . Byggandet av en ringled som tillåter trafikavlastning i staden La Paz slutfördes 2010. Den nya förhöjda vägen korsar tre parallella dalar med signaturbroar. Dessa tre på varandra följande broar har liknande egenskaper och kallas därför för trillingar. Alla trespannskonstruktioner är gjorda av betong, med en maximal spännvidd på 372 fot, med extradoserad förspänd betong. Strukturerna är byggda med balanserad konsolkonstruktion. Höjden av broarna når höjder mellan 130 och 197 fot över botten av dalen, vilket gjorde att en kabelstagsbro, med pyloner högre än 82 fot över däck, var olämplig för platsen. Därför föreslogs en extradoserad brotyp, som minskar höjden på pylonen, och ett enda plan av stag för att ge en mer transparent vy. Broarna designades av PEDELTA .
Kanada
North Arm Bridge är en transit-fotgängare överbryggar SkyTrain Canada Line , som förbinder Vancouver med dess förort Richmond som går över Fraser River . Bron togs i bruk den 17 augusti 2009, samtidigt som Kanadalinjen öppnades.
Golden Ears Bridge , korsar Fraser River mellan kommunerna Pitt Meadows / Maple Ridge och Langley . Det är den längsta extradoserade bron i Nordamerika. Bron öppnade för trafik den 16 juni 2009.
Kina
Extradoserade broar är sällsynta i Kina, medan den första var Wuhu Yangtze River Bridge färdig 2000, även om bron beskrivs som kabelstag av vissa källor. Ett huvudspann är 312 m (1 024 fot) långt. Flera broar följde, inklusive den nyligen öppnade Hongxi-bron med 265 m (869 fot) lång huvudspännvidd.
Indien
Indiens första extradoserade bro, Nivedita Setu , färdigställdes 2007 av Larsen & Toubro Ltd. för Second Vivekananda Bridge Toll-företaget över floden Hooghly , Kolkata . Den här bron är 880 m (2 890 fot) lång, med en spännvidd på 110 m (360 fot).
Den 3:e Narmada-bron , som har en likhet med Golden Ears Bridge i Vancouver, Kanada, färdigställdes i mars 2017 över Narmada-floden i Bharuch , Gujarat . Det är den första extradoserade bron som byggdes i delstaten Gujarat och dess spännvidd på 144 m (472 fot) är den längsta i Indien.
Några månader senare i juni 2017 öppnade Arrah–Chhapra-bron över Gangesfloden som förbinder Arrah och Chhapra i distrikten Bhojpur och Saran i delstaten Bihar . Det är den längsta flerspans extradoserade bron i världen, med en huvudbrolängd på 1 920 m (6 300 fot).
Irland
Irlands första extradoserade bro, Rose Fitzgerald Kennedy Bridge , byggdes av BAM och Dragados och öppnade för trafik i januari 2020. Den är 894 m lång, 21,9 m genomsnittlig bredd. Bron spänner över floden Barrow söder om New Ross och är en del av N25:s nationella primära rutten . Brons 230 meter (750 fot) huvudspännvidder var 2020 de längsta, extradoserade lådbalkarnas brospann i världen med endast betong. Spännvidden är lika långa som huvudspännet på N25 Suir Bridge i Waterford; och fyra meter kortare huvudspännet på Foyle Bridge i Nordirland, som är 21 meter kortare i total längd. De två centrala huvudspännena stöds av ett centralt plan av stagkablar som går genom sadlar placerade på tre torn vid de tre centrala stöden. Det utmärkande för bron är tornens olika höjd. Sidotornen har en höjd av 16,2m och har 8 passerande kablar och den centrala piren har en höjd av 27,0m och 18 passeringskablar.
Lettland
Den södra bron över Daugava-floden i Riga , Lettland , är från och med 2010 det största byggprojektet i Lettland och dess huvudstad, Riga. I arbetsvolym kan den bara jämföras med Island Bridge som byggdes på 1970-talet. Arbetet med utvecklingen av Southern Bridge-projektet startade 2002, när stadsutvecklingsavdelningen i Riga stadsfullmäktige utvecklade designuppgiften för brosträckningen, som skulle förbinda Vienības Anenue på Daugavaflodens vänstra strand och Slāvu Rondell på högra stranden. Södra bron över representerar en extradoserad struktur med flera spann på 49,5 + 77 + 5 × 110 + 77 + 49,5 meter med sex körfält. Brons totala längd är 803 meter. Bredden är 34,28 meter. Det finns sex pyloner, var och en på en höjd 13,33 meter över vägbeläggningen. Varje pylon har åtta par kablar.
Norge
Den första extradoserade bron i Skandinavien är Harpebron som korsar den norska floden Gudbrandsdalslågen som en del av motorvägen E6. Bron öppnades för trafik 17 december 2016. Den är 324 meter lång och har fyra körfält.
Pakistan
Pakistan invigde sin första extradoserade bro för trafik den 21 augusti 2014. Earthquake Memorial Bridge byggdes på fyra år vid Jhelumfloden i Muzaffarabad , huvudstaden i Azad Jammu Kashmir- regionen i Pakistan. Bron är 60 meter över floden och 246 meter lång. Den extradoserade kabelstagsbron designades och finansierades av Japan International Cooperation Agency till en kostnad av cirka 1,5 miljarder Rs. Bron förbinder Naluchi- och Chattar-områdena i Muzaffarabad, reducerad pendlingslängd med en timme.
Polen
.jpg)
Den största extradoserade bron i Europa , en av de största i världen, är Kwidzyn-bron floden [ trafik den 26 juli 2013 , över Vistula i Kwidzyn Polen . Den totala längden på bron är 808,5 meter (2 653 fot) med huvudspännvidden på 204 m. Bron har beställts av Generaldirektoratet för nationella vägar och motorvägar, designad av Transprojekt Gdanski och byggs av Budimex och Ferrovial Agroman till en kostnad av 90 miljoner EUR.
Den bredaste extradoserade bron i världen är Most autostradowy w Mszanie (MA 532) på A1 autostrada (Polen) . [ citat behövs ]
Sri Lanka
Sri Lankas vägutvecklingsmyndighet planerar att bygga en extradoserad bro över Kelani River som en del av ett projekt som syftar till att förbättra trafikförhållandena runt den befintliga New Kelani Bridge. Bygget påbörjas 2017.
Detta projekt avslutades i november 2021.
Tanzania
Tanzanite Bridge är den första extradoserade bron i Förenade republiken Tanzania . Den 6,23 kilometer långa bron kommer att försöka lindra trafikflaskhalsen genom att förbinda området nära Coco Beach och Agakan Hospital i Dar es Salaam med en fyrfilig bro (1 km) på havet. Byggstarten är planerad till under andra halvåret för att vara klar 2021. Från den totala längden på 6,23 km är längden på den nya bron 1,03 km. Själva huvudbron är 670m lång och är utformad som en extradoserad bro med en maximal spännvidd på 125m. Vägen består av en 4,52 km sträcka där två körfält utökats till fyra filer och en ny 0,68 km sträcka.
Thailand
Maha Chesadabodindranusorn Bridge är den första extradoserade bron i Thailand. Den 4,3 kilometer långa Maha Chesadabodindranusorn-bron förbinder den västra sidan (Bang Krang och Bang Sri Muang underdistrikt) med den östra delen av Nonthaburi-provinsen (Suan Yai och Talat Kwan underdistrikt) och en ny väg som ansluter till Ratchaphruek Road.
Kalkon
Çallı-bron, i Antalyas centrum, är den första extradoserade bron som designats och konstruerats i Turkiet. Den 180 m (590 fot) långa bron har ett 80 m (260 fot) huvudspännvidd med 50 m (160 fot) sidospann som bärs upp av 2 x 4 uppsättningar av 4 extradoserade kablar (harpdesign) som stöds ovanför de 30 m (98 fot) ) brett däck med två 7 m (23 fot) pyloner som lutar bort från huvudspännet. Den 6-filiga bron öppnades för trafik för Expo 2016.
Förenta staterna
Den första extradoserade bron i USA är den norrgående spännvidden av Pearl Harbor Memorial Bridge som bär Interstate 95 (Connecticut Turnpike) över Quinnipiac River i New Haven, Connecticut, som öppnade för trafik den 22 juni 2012. Den södergående spännvidden öppnade på 19 augusti 2015, vilket gör den till den fjärde extradoserade bron i USA
De andra och tredje extradoserade broarna i USA är Interstate 35 fasadvägar över Brazos River i Waco, Texas . Bygget började i juli 2012 och broarna invigdes i juli 2014. De är de första extradoserade broarna som byggs i Texas .
Den femte extradoserade bron i USA är St. Croix Crossing , som korsar floden St. Croix mellan Oak Park Heights , Minnesota och St. Joseph , Wisconsin . Bygget började på bron 2014 och den öppnades för trafik den 2 augusti 2017. Bron ersatte den äldre Stillwater Bridge i centrala Stillwater, Minnesota , som var funktionellt föråldrad och försämrades från sin ålder.
| Strukturella typer |  |
|
|---|---|---|
| Listor över broar efter typ | ||
| Listor över broar efter storlek | ||
| Ytterligare listor | ||
