NO20130892A1 - Anordning ved flytebro - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en konstruksjon av en flytebro med en stort sett horisontalt forløpende brobjelke som understøtter en transportbane for trafikk, og er forbundet i to festepunkter i endene i land, idet brobjelken understøttes av et antall flytere henover flytebrospennet, som angitt i innledningen i det etterfølgende patentkrav 1.

Nærmere bestemt har oppfinnelsen befatning med en flytebro som kan installeres og operere i værharde strøk med store bølger og havdønninger, samtidig som den kombineres med skipspassasje og også kan krysse svært brede fjorder og sund, gjerne med en bredde opp mot 10-20 km.

Med flytebro mener man en konstruksjon som kan påmonteres en veibane, med eksempelvis flerfelts kjørebaner, for transport av personer og kjøretøyer, og eventu-elt en skinnegang for togdrift som også kan være montert inne i selve brobjelken. Dette for at brobjelken kan holdes mest mulig stabil og ikke utsettes for særlige strukturelle spenninger, selv i større bølger og dønninger og når det er stor trafikk på flytebroen.

Med en brobjelke mener man en langstrakt veibanebærende fagverksramme av langsgående, tverrgående og skråstilte stag, eller utformet som en langstrakt hul kasseform av plater montert rundt et rammeverk.

Med flyter mener man en flottør eller pongtong som flyter i sjøen og som og bærer brobjelken, slik det vil framgå i det etterfølgende. Flyterne til en flytebro utformes fortrinnsvis i betong, men kan også bygges i stål. Flyterne er plassert med en beregnet innbyrdes avstand for å sikre nødvendig oppdrift og stabilitet i flytebroen, der samtidig påvirkningen av miljøkreftene på flytebroen minimaliseres.

Flytebroen ifølge oppfinnelsen er innrettet til å spennes over fjorder og sund hvor vanndypet kan være fra ca. 5 meter til ca 2000 meter vanndyp.

Oppfinnelsen innbefatter en flytebro bestående av flytere, og en brobjelke som hviler oppe på flyterne over vannlinjen og som binder sammen broen mellom festepunktene, slik at det dannes en sammenhengende flytebro mellom to festepunktene, samtidig som deler at brobjelken anordnes som en undervannsstruktur som muliggjør en skipspassasje over denne undervannstrukturen på tvers gjennom flytebroen. Festepunktene kan enten være landfeste i hver ende, eller på en annen installasjon. Festepunktene danner fortrinnsvis en fortsettelse av veibanen i forlengelse av flytebroen.

Oppfinnelsen omfatter et antall flytere som kan utformes for å gi liten dynamisk respons på innkommende bølge, og hvor en brobjelke som hviler på flyterne, og der deler av brobjelken føres under vann for å danne en skipspassasje, og hvori minst to av flyterne utformes for å understøtte denne undervannsstrukturen, samtidig som det anvendes forankring for å holde hele brobjelken i strekk.

Ved svært lange avstander over fjorder eller sjøer kan flytebroer være et kostnads-effektivt og sikkert alternativ. Flytebroer har vært kjent i lang tid og er i dag i drift flere steder i verden.

Kryssing av fjorder, sund og sjøer med broer har vært en utfordring i uminnelige tider. Forskjellige typer broer er utviklet avhengig av spenn, fundamenterings muligheter og seilingshøyder, og det skal refereres til patentpublikasjonene US-1852338, SE^58850, NO-113404 og GB-2135637.

Kjente flytebroer har til nå kun vært installert i skjermede farvann for å unngå uønsket dynamikk i-som kan opptre som følge av respons på store, innkommende bølger. Det er spesielt langperiodiske bølger i form av havdønninger som kan gi store krefter i en flytebro, mens mer kortkammede bølger generert av lokal vind, kan utgjøre et problem dersom flyterne er små og utformet for stille farvann.

En rekke flytebroer er også bygget med sideveis forankring med forankringsliner jevnlig langs hele flytebroen, og gjeme til begge sider, for å holde den i posisjon. Imidlertid krever dette et stort antall liner som båndlegger store sjøarealer for annen bruk som fiskerier, og spesielt ved store vanndyp. Ingen av de kjente flytebroene bygget etter denne metoden gir muligheter for annen passasje enn småbåter som klarer å kjøre under brobjelken som gjerne ligger 3-5 meter over vannflaten. Miljøkreftene på en flytebro kan være betydelige, spesielt under stormer der strøm, vind og bølger kan komme sideveis og fra samme retning. I tillegg har en tidevannskrefter som oppstår ved varierende vannstand som flo og fjære. Dette kan gi bøyekrefter på flytebroen nær land. Det er derfor viktig at den utformes slik at påvirkningen fra miljøet minimaliseres.

Et eksempel på en flytebro som er bygget og tilpasset skjermede farvann Nord-hordlandsbrua i Norge og kun er forankret ved de to landfestene. Broen er med sine 1246 meter veibane Europa's lengste flytebro uten sideforankring. Selve flytebroen tillater ikke passasje av skip, men passasje for skipstrafikken er løst ved at det i tillegg er bygget en, bunnfast høgbro nær land med seilingshøyde 32 meter og seilingsbredde 50 meter.

På Nordhordlandsbroen har veibanen en bredde på 16 meter. Flyterne er utformet som lektere og bygget i betong, der dimensjonen i bredderetningen av veibanen er lik 40,0 meter og i lengderetning av veibanen er lik 20,5 meter. Den frie avstanden mellom disse flyterne er på ca. 110 meter. Ved at flyterne ligger med den lengste siden på tvers av veibanens retning, minimaliseres strømkreftene på flytebroen og overflatevannet strømmer tilnærmet uhindret under og mellom flyterne. Denne konstruksjonen gir en stabil og god løsning for skjermede farvann med kun små bølger indusert av lokal vind, men er ikke egnet for mer åpne havområder hvor det tidvis kan opptre store bølger med lange bølgeperioder, som følge av stormer og havdønninger.

Siden Nordhordlandsbroen er uten sideforankring opptas miljøkreftene i form av strekk og kompresjonskrefter i en relativt stiv brobjelke med en bueform. Dette er en god løsning for brospenn av denne lengde, men er uegnet for lengre brospenn, f.eks. over 2 km, fordi det vil kreve brobjelken har større og kraftigere dimensjoner.

I det påfølgende er det vist til de 3 geometriske retninger, der X-retning er definert kjørebanens retning, Y-retning er på tvers av kjørebanen, og Z-retning er vertikalt i forhold til kjørebanens horisontalplan. Flytebroens bevegelser er en direkte funksjon av flyternes respons på innkommende bølger i de 6 kjente frihetsgrader. De strukturelle spenningene i brobjelken er en funksjon av flyternes bevegelsesrespons, av brobjelkens utforming og den individuelle avstanden mellom flyterne.

Halvt nedsenkbare rigger (engelsk: «semi-subs») har bred anvendelse offshore som lete- og produksjonsrigger og disse kan oppta store miljølaster. De stabiliseres med søyler med begrenset vannlinjeareal, og er spesielt velegnet i værharde strøk, ofte i kombinasjon med spredt forankring, fordi de har lav dynamisk respons på store bølger som treffer denne strukturen. Utformingen med søyler gjør også at miljø-kreftenes påvirkning er tilnærmet lik fra alle værretninger.

I tillegg er det fra offshore industrien kjent teknikker med bruk at en-søyle konstruk-sjoner, gjerne kalt SPAR-bøyer, som gir relativt liten dynamisk respons i store dønninger.

En flytebro kan med denne type teknikker utformes med konstruktive løsninger slik at flyternes dynamiske respons fra bølger minimaliseres samtidig som de strukturelle spenningene i brobjelken blir akseptable.

Værstatistikk samlet over mange år angir dominerende og sannsynlige retninger for miljøkreftene som vind, bølger og strøm. Ved planlegging av utformingen av en flytebro, kan denne informasjonen utnyttes. Med store bølger mener en i denne sammenheng bølger som typisk kan være opp til 9-11 meter høye under en 100-års storm, dvs. en signifikant bølgehøyde Hs= 5 til 8 meter og med en bølgeperiode, Tz, på for eksempel opp mot Tz=16sekunder eller mer. Denne type bølger vil typisk kunne opptre i ytre, delvis skjermede, havstrøk langs kysten (norskekysten), der de største bølgene brytes lengre ute, mens dønninger med redusert bølgehøyde kan slå inn og vare i flere dager etter en storm. I disse områdene er det samtidig flere bebodde øyer som ønsker fastlandsforbindelse, men der av-standene over sund og fjorder er for lange til at tradisjonelle, bunnfaste broer kan bygges.

Lange dønninger kan også opptre i kystområder i mildere farvann, som grenser opp til for eksempel Atlanterhavet og til Stillehavet. En del av disse områdene er også utsatt for tropisk sykloner, som kan gi 100-års bølger i samme størrelsesorden som nevnt ovenfor.

Utbredelsen av flytebroer har vært begrenset på grunn av manglene mulighet for skipspassasje. Dette er for Nordhordlandsbroen løst ved å koble den mot en landfast høgbro som gir mulighet for skipspassasje nær land.

Skipspassasje nær land er imidlertid ofte lite ønskelig og i patentsøknad NO 20101273 er det angitt en løsning for en flytende skipspassasje som tillater at skipsleden kan gå gjennom flytebroen langt fra land.

Skipspassasjer med høgbro som leder trafikken over skipspassasjen, er avhengig av en viadukt som leder trafikken fra den lavereliggende flytebroen og opp til veibanen over skipspassasjen. Dette er gjort etter kjente teknikker for både Nordhordlandsbroen og for den viadukten som er beskrevet i patentsøknad 20101273

Med flytebroelementer menes i denne sammenheng de moduler og elementer som flytebroen er satt sammen av, som typisk kan omfatte flytere, veibane, støttesøyler, viadukt for kjørebane, brobjelker, lengre søylestrukturer for montasje av en høybro for skipspassasje.

Et formål med oppfinnelsen å frembringe en ny konstruksjon for flytebroer hvormed de strukturelle spenninger i brobjelken opptrer i hovedsak som strekkrefter i brobjelken, mens kompresjonskrefter med påfølgende fare for bøyinger og kollaps unngås.

Det er i tillegg et formål med oppfinnelsen å redusere mengden stål i flytebroens brobjelke med 30 - 50% over hele brobjelkens lengde som konsekvens av at flytebroens brobjelke anordnes til hele tiden å være i strekk, uavhengig av retning på opptredende miljøkrefter.

Det er også et formål med oppfinnelsen å utforme selve flytebroen med en skipspassasje, samtidig som konsekvensene av en eventuell skipskollisjon blir minimali-sert.

Det er også formål med oppfinnelsen at skipspassasjen kan utformes slik at vegtrafikken enten kan føres over skipspassasjen ved hjelp av en høgbro med viadukt eller i form av en bevegelig bro, slik som en vippebro, svingbro, eller lignende.

I tillegg er det et formål med oppfinnelsen at flytebroen ifølge oppfinnelsen kan utformes for installasjon i værharde områder.

Det er også et formål med den foreliggende oppfinnelse at flytebroens brobjelke og viadukt utformes slik at de uønskede spenningskonsentrasjoner som følge av indu-serte bevegelser av flyterne minimaliseres, selv fra store bølger, og slik at de maksimale strukturelle spenningene i brobjelken og viadukten blir lave selv under påvirkning fra de største bølger som er forventet i flytebroens levetid, og at brobjelkens og viaduktens utmatningsegenskaper tilfredsstiller de etablerte sikkerhetskrav og marginer.

Flytebroen ifølge oppfinnelsen vil være forankret og holdt i strekk i horisontalplanet ved hjelp av forankringsliner i et antall forankringspunkter i Y-retning på den ene siden av flytebroen, der forankringspunktene er i tilnærmet samme vertikalplan som sammenføyings-punktene mellom to tilstøtende og tilnærmet rettlinjede brobjelkeseksjoner. De to tilstøtende brobjelkeseksjonene danner ifølge oppfinnelsen en vinkel i forhold til hverandre.

Veibanen på flytebroen kan etter kjente teknikker føres over skipspassasjen enten på en høgbro eller over en bevegelig bro.

Flyterne kan utformes etter de lokale miljøforhold slik at de overfører minst mulig dynamiske krefter inn i brobjelken. I rolige farvann vil flyterne kunne ha en tradisjonell enkeltskrogs fasong, mens de i mer værharde strøk eksempelvis etter kjente teknikker kan settes sammen av søylestrukturer.

Flyternes oppdriftskapasitet og stabilitet dimensjoneres etter kjente teknikker, der bæreevnen vil, i tillegg til egen vekt, også inkludere vekten av brobjelker, brout-rustning, asfalt og trafikk.

Flyterne utformes i tillegg etter kjente teknikker for å ivareta sikkerhetskrav til skipskollisjoner og skadestabilitet.

Flytebroen i følge oppfinnelsen sammensatt av et antall rettlinjede brobjelkesegmenter i form av korder hvis endepunkter kan betraktes å ligge som punkter i flytebroens globale bueform i horisontalplanet og kan være en andel av eksempel-vis en sirkel. Den globale bueformen kan også ha andre geometriske former, som eksempelvis en andel av en hyperbel eller parabel, men det viktige er at forankringslinene ifølge oppfinnelsen bidrar til strekk-kraft i brobjelken i retning ut av bueformen.

Flytebroen er ifølge oppfinnelsen forankret ved hvert sammenføyningspunkt mellom brobjelkesegmentene i et antall forspente forankringsliner, slik at brobjelkesegmentene holdes i strekk i horisontalplanet ut av buen for å unngå kompresjon i brobjelken med påfølgende fare for knekking.

Flytebroens brobjelke konstrueres i stål og en vil dermed oppnå at bro bjelkens ståltversnitt utnyttes i strekk, noe som er svært fordelaktig strukturelt, samtidig som en unngår kompresjon i brobjelken, noe som kan føre til knekking av brobjelken. Fortrinnsvis innfestes forankringslinene direkte i tilpassede oppankringspunkter på flyterne, som overfører kreftene inn i sammenføyningspunktene.

Kjente flytebroer som er utformet uten sideforankring, må dimensjoneres for både trykk og strekk for å unngå knekking. Ved å anvende sideforankring med strekk i retning ut av buen vil en kunne redusere dimensjonene i brobjelken siden kompresjon og knekking forhindres av denne sideforankringen. Reduserte stålmengder i brobjelken vil redusere kostnadene med bygging av flytebroen.

Hvert horisontale, rettlinjede brobjelkesegment kan bestå av et antall flytere. Skipspassasjen vil ifølge oppfinnelsen være ett av brobjelkesegmentene, men brobjelken vil i dette området føres under vann og utformes som en undervannsstruktur.

Flytebroen vil ifølge oppfinnelsen bestå av minimum to brobjelkesegmenter. Ved to brobjelkesegmenter vil det ene brobjelkesegmentet om utgjør skipspassasjen være festet direkte i land. Det ansees imidlertid fordelaktig at brobjelken består av minst tre brobjelkesegmenter, slik at skipspassasjen kan plasseres i midten av flytebroen, gjerne midtfjords og utgjør ett brobjelkesegment som er koblet til to nabo-brobjelkesegmenter. Dermed unngås skipstrafikk nær land.

En typisk lengde på brobjelkesegmentene kan typisk være opp til 700 - 1000 meter, gjerne bestående av opp til 8-12 flytere. Undervannsstrukturen som utgjør ett av brobjelkesegmentene vil ha et fritt spenn som tillater sikker passasje av skip og vil typisk kunne være 100 m - 400 meter mellom dens to flytere.

Flyterne vil ha dynamisk respons på innkommende bølger i de 6 frihetsgrader, hvorav 3 er vinkelbevegelser rundt de tre aksene X, Y og Z og de 3 andre er lineære bevegelser langs de samme tre akser. Denne dynamiske respons vil forplante seg inn i brobjelken fra flyterne. Beregninger har vist at de største kreftene og ugunstige spenningskonsentrasjoner oppstår i brobjelken når flyterne induserer:

a) Rotasjon av brobjelken rundt X-aksen (rull og vridning langs kjørebanen)

b) Vertikale laster rett over flyteren i Z -retning (hiv lokalt over flyterne)

c) Horisontale bevegelser av flyterne i Y-retning (horisontal knekking)

Kreftene som oppstår i brobjelken som følge av bevegelse av flyterne må distribueres fra området ved flyterne til resten av brobjelken slik at uønsket store lokale spenninger i brobjelken unngås. Beregninger har vist at store spenninger kan lettest oppstå i brobjelken rett over flyterne.

Brobjelken må derfor forsterkes over flyterne dersom det forventes at dynamiske krefter indusert av flyterne vil påføre dynamiske krefter inn i brobjelken. Denne type forsterkning gjøres etter kjente metoder og vil i hovedsak utføres slik at brobjelken gjøres stivere rett over flyterne, og at stivheten avtar i retning mot midt mellom flyterne. Dette vil medføre mindre lokal bøying av stålet over flyterne.

Forankringslinene er innfestet nær brobjelkesegmentenes skjøteområder, og skal ifølge oppfinnelsen sikre strekk i hele brobjelken. Et antall av flyterne kan ifølge oppfinnelsen befinne seg mellom sammenføyningspunktene og være uten tilkobling til forankringsliner. Brobjelkesegmentene mellom sammenføyningspunktene vil kunne bevege seg relativt fritt i horisontalplanet mellom sammenføyningspunktene, men bevegelsene vil være begrenset av strekket i brobjelken som ifølge oppfinnelsen vil bidra til å hindre kompresjon, knekking og utmatting av brobjelken i horisontalplanet. Beregninger har vist at dette fungerer godt, dersom den lokale stivheten til brobjelken over flyterne er oppdimensjonert etter kjente metoder for å hindre lokale overbelastninger over flyterne.

Forankringslinene sikrer kun strekk i brobjelkens horisontalplan og begrenser bevegelsene av flyterne i det samme planet. Reduksjon av brobjelkens bevegelser i vertikalplanet må ivaretas gjennom utformingen av flyterne, spesielt i områder med tung sjø og store bølger, slik at de dynamiske kreftene fra flyterne og inn i brobjelken blir minst mulig

Foreliggende oppfinnelse.

Konstruksjonen ifølge oppfinnelsen er kjennetegnet ved at brobjelken er satt sammen av et antall tilnærmet rette brobjelkesegmenter som samlet definerer en bue i et horisontalplan mellom festepunktene, der to tilstøtende brobjelke-segmenter er strukturelt sammenbundet via sine ender i et tilhørende skjøteområde, og flytebroen holdes i et strekk i sin bueform ved hjelp liner (5) som er forankret i sjøbunnen og innfestet i forankringspunkter tilstøtende til brobjelke-segmentenes skjøteområde.

Ifølge en foretrukket utførelse er minst ett av brobjelke-segmentene anordnet som en undervannsstruktur som definerer en passasje som skip kan passere på tvers av broen. Fortrinnsvis er endene til to sammenføyde brobjelkesegmenter innbyrdes skråformet og definerer et skjøteområde.

Ifølge en foretrukket utførelse danner to sammenføyde brobjelkesegmenter innbyrdes en vinkel i størrelsesorden a = -7° med hverandre (Fig 8). Fortrinnsvis er skjøteområdet mellom to tilstøtende brobjelkesegmenter i tilknytning til en flyter som nevnte brobjelke-segment-ender hviler på.

Ifølge en annen foretrukket utførelse er forankringslinene forankret i flyterkonstruksjonen under vannlinjen.

Ifølge enda en annen foretrukket utførelse understøtter brobjelken understøtter en høybro og en viadukt som tillater at veitrafikken føres over skipspassasjen .

Ifølge enda en annen foretrukket utførelse anordnes veitrafikken over skipspassasjen anordnes med bevegelige broseksjoner. Ifølge enda en annen foretrukket utførelse har brobjelkesegmentene som er over vannflaten har en lengde på ca. 500

-1000 meter.

Ifølge enda en annen foretrukket utførelse har skipspassasjen en seilingsbredde på 100 - 400 meter.

Foretrukne utførelser av oppfinnelsen.

Brobjelken utformes i stål med passende flytespenning, f.eks. 420 MPa, som er en velkjent kvalitet for broer. Brobjelken kan utformes som en lukket boks eller som en åpen struktur, avhengig av de lokale forhold. Veier, broer, viadukter, mv bygges oppe på brobjelken etter behov. Typiske tverrsnitt for en lukket brobjelke med en tofelts vei med sykkel og gangsti, vil være bredde = 16 meter og høyde 5 meter.

Brobjelken innfestes i faste festepunkter etter kjente teknikker. Flyterne bygges fortrinnsvis i betong med gode, vanntette egenskaper, men kan også bygges i stål.

Brobjelkesegmentene danner en innbyrdes vinkel vinkel mellom de parvis sammenføyde brobjelkesegmentene. Vinkelen kan være typisk mellom 1° til 7°, avhengig av de lokale miljøforhold. Dersom en rekke brojelkesegmenter, f.eks. mer enn 5, er sammenføyet til en svært lang flytebro, så vil vinkelen kunne være relativt liten på grunn av en større horisontal fleksibilitet i en lang flytebro.

Sammenføyingspunktene bør lokalt utformes etter kjente teknikker med nødvendig avrundinger og avstivninger, slik at uønskede spenningskonsentrasjoner ikke oppstår i stålstrukturen tilstøtende til skjøteområdet. I slike tilfeller bør stålet i stedet formes med en egnet kurvatur, som etter kjente teknikker fordeler de lokale spenningene over sammenføyningspunktene.

Som de etterfølgende figurene viser, særlig figur 8, er endene til to innbyrdes sammenføyde brobjelkesegmenter skråformet slik at endene passer sammen inntil hverandre og de danner den aktuelle vinkel a i størrelsesorden 1-7<0>med hverandre. Ifølge en foretrukket utførelse kan enkelte av de sammenføyde brobjelkesegmenter flukte med hverandre, dvs. at de danner en vinkel på a = 0<0>og ligger helt på linje fluktende med hverandre. Figur 9 viser brobjelkene 32A,32B hviler stabilt på toppen av flyteren 2 via et tilhørende sete.

Skipspassasjen dannes av et eget rettlinjet brobjelkesegment som bidrar til strukturell kontinuitet gjennom hele brobjelken, og ved at denne del av brobjelken føres under vann og utformes som en undervannsstruktur som er i strukturell forbindelse med den øvrige del av brobjelken slik at kreftene fordeles henover i brobjelken, og holdes i posisjon ved hjelp av de to flyterne på begges sider av ski ps-passasjen. Undervannsstrukturen kan utformes på forskjellige måter enten i betong eller stål. Studier har vist at en undervannsstruktur som er utformet som en fagverkskonstruksjon er spesielt attraktiv på grunn av gode strukturelle egenskaper og liten strømningsmotstand, samtidig som denne type struktur gir begrenset påvirkning fra bølger.

Flere typer fortøyningsliner kan anvendes f.eks. kjetting, wire, fibertrosser eller wirearmerte fibertrosser i kunststoff, noe som kan beregnes etter kjente teknikker basert på den stivhet som er nødvendig i fortøyningssystemet og behovet for å opprettholde strekk i brobjelken uansett retning på miljøkreftene fra bølger vind og strøm. Beregninger har imidlertid vist at fortøyningsliner i kunststoff, for eksempel polyester, har svært gode egenskaper med hensyn på stivhet i linene under varierende havmiljøforhold, samtidig som denne typer liner er i økende bruk i offshore industrien fordi de er kostnadseffektive og har nesten nøytral vekt i sjøvann.

Forankringslinene kan innfestes i havbunnen i den fjorden eller sundet, som krys-ses ved hjelp av tradisjonell ankere slik som gravitasjonsanker, sugenanker, peleanker eller lignende, men det ansees spesielt fordelaktig at linene innfestes i innstøpte bolter i fjellsiden like under vannflaten, slik at den forankringslinen har en mest mulig horisontalt forløp mellom forankringspunktene på flyteren og i fjellet.

Forankringslinene kan innfestes i flyterne etter kjente teknikker, for eksempel med bruk av annet roterbare føringsrør med trinser forankret i flyteren under vannlinjen, som bringer forankringslinene under vann i hele sin utstrekning, godt under seilingsdybde for skipspassasjen.

Avhengig av de opptredende krefter, så vil en typisk fortøyningsline kunne ha en bruddlast på mellom 100 - 300 tonn. Dersom forankringslinene også skal bidra til redusere konsekvensene av skipskollisjoner, for eksempel mot en av flyterne som understøtter undervannsstrukturen i skipspassasjen, så vil dimensjonene på linene kunne økes betraktelig. En bruddlast på kommersielle polyesterliner er tilgjengelig opp til over 2.700 tonn og flere kan om ønskelig installeres i parallell.

Dimensjonene på seilingsleden gjennom skipspassasjen utformes etter størrelsen på skipene som skal passere. For små skip kan seilingsdybde være 7-8 meter og seilingsbredden 150 meter. For større skip kan kravene fort bli 20 meter seilingsdybde og 400 meter seilingsbredde. For brokryssinger med liten skipstrafikk, kan det være økonomisk og trafikkmessig akseptabelt å anvende bevegelig bro, mens man for kryssinger med mye skipstrafikk i mange sammenhenger vil foretrekke en fast, høgbro som ikke berører veitrafikken, selv om denne høgbroen kan være noe mer kostbar enn en bevegelig bro.

Anordningen ifølge oppfinnelsen skal forklares nærmere i den etterfølgende beskrivelse under henvisning til de medfølgende figurer, hvori: Figur 1 viser et horisontalsnitt av en flytebro 1 anordnet på et antall flytere, der brobjelken forløper kontinuerlig mellom de to landfestepunkter Figur 2 viser et vertikalsnitt av flytebroen og med en skipspassasje der deler av brobjelken føres under vann i form av en undervannsstruktur, og veibanen over skipspassasjen er anlagt på en bevegelig brostruktur Figur 3 viser et vertikalsnitt av flytebroens skipspassasje der veibanen over skipspassasjen er anlagt på en høgbro som er understøtte på flyterne på begge sider av skipspassasjen. Figur 4 viser et vertikalsnitt av flytebroens 1 skipspassasje der veibanen over skipspassasjen er anlagt som ifølge figur 2 på en bevegelig brostruktur i form av en vippebro. Figur 5 viser et horisontalsnitt av en flytebro hvor skipspassasjen utformes om en leddet, horisontal broport. Figur 6 viser et vertikalsnitt av en flytebro hvor skipspassasjen utformes om en leddet, horisontal broport som hviler på en flyter Figur 7 viser et horsiontalsnitt av en flytebro som er sammensatt av et antall rettlinjede brobjelkesegmenter. Figur 8 viser et forstørret planriss av hvordan to brobjelkesegementer er sammenføyet ende mot ende i en vinkel a med hverandre.

Figur 9 viser et vertikalriss av forstørrelsen på figur 8.

Like konstruksjonsdetaljer er gitt samme henvisningstall på de ulike figurer.

Innledningsvis refereres det til figur 1 og 2, som viser en hel flytebro 1 som forløper mellom to landfester 4,4', ett på hver side av fjorden/sundet 100. Flytebroen er anordnet som en kontinuerlig forløpende brobane eller brobjelke 3 som hviler på og understøttes av et antall flytere 2 via tilhørende seter, og som så videre bærer en kjøre/veibane 40. Brobjelken er satt sammen av et antall rette brobjelkesegmenter 30, 31, 32, der brobjelken 30 definerer en skipspassasje 13 som skip kan passere broen på tvers.

Selve brobjelken 3 mellom landfestene 4,4' danner en bue i horisontalplanet slik det framgår av figur 1 slik at flytebroen definerer en konkav side (en bukside) merket med 110 på figur 1, og en konveks side (en ryggside) merket med 120. Flytebroen i holdes i strekk i sin bueform ved at et antall forankringsliner 5 er festet tilstøtende til skjøteområdet 6 for to brobjelkesegmenter, enten i selve skjøteområdet 6 ved de to segmentendene, eller så er de festet i den tilhørende flyter som de to segmentene hviler på og hvorpå de er sammenføyd. Linene 5 forløper så på skrå nedad til et feste på sjøbunnen og er oppstrammet for å frembringe nevnte strekk i brobjelken. Fra hvert slikt skjøteområde 6 for de rette segmentene 30, 31, 32, ut fra flytebroens ryggside, forløper altså et antall strekkliner på skrå ut og ned i sjøen til en forankring i havbunnen. Fordelaktig er hver forankringsline festet i en flyteren under vannlinjen slik figur viser, og det benyttes flere forankringsliner ut fra samme slikt skjøtepunkt, og at de har et tilnærmet parallelt forløp eller spres innbyrdes ut fra flyteren, slik at en oppnår redundans i tilfelle linebrudd.

Forankringslinene 5 festet i ryggsiden strammer således opp hele brobjelken 3 ut av buen, slik at hver av sammenføyingspunktene 6, tilsvarer et geometrisk punkt på buens horisontale kurvatur, slik at hver av de rette brobjelkesegmentene 30,31 danner en tilnærmet geometrisk korde mellom disse punktene.

Skipspassasjen 13 anordnes i følge oppfinnelsen ved at brobjelkesegmentet 30 er ledet under vann i form av en undervannskonstruksjon.

Som vist i figurene 1, 5 og 7, er det anordnet et andre sett av sikringsliner 15 fra broens konkave (bukside) side og på skrå ned i sjøen til et bunnfeste tilsvarende som nevnt for linene 5. Disse linene er festet i de analoge skjøteområder 6 i flyteren som forankringslinene 5, men de forløper altså innover i buen, fra brobjelkebuens bukside. Disse sikringsliner 15, er imidlertid oppspent med en mindre forspenning enn forankringslinene 5.

Hensikten med dette andre linesettet 15, er at dersom broen skades eller brytes i stykker som følge av at et skip kolliderer med broen, holdes restene av broen i sin posisjon og ikke drive av sted uten kontroll. Det betyr at flytebroens overlevelses-kapasitet og mulighet for reparasjon, øker.

Det er altså særlig fordelaktig at det anvendes sikringsliner som er innfestet på begge sider av skipspassasjen 13. Bruk av både fortøyningsliner 5 og sikringsliner 15 i byggefasen vil også forenkle bygging av flytebroen. Forankringslinene 5 kan typisk ha en forspenningskraft på 90 tonn hver, mens sikringslinene kan fungere godt med en forspenningskraft på 5-15 tonn.

Skipspassasjen 13 kan anordnes på ulike måter, men består i alle tilfeller av minimum ett rettlinjet brobjelkesegment 30 i form av en undervannsstruktur, der brobjelkesegmentet 30 er strukturelt forbundet med de to nærliggende brobjelke-segmentene 31, 32 tilstøtende til de to flyterne 2c og 2d på hver side (se figur 6) av passasjen, slik at de strukturelle krefter som oppstår langs brobjelken 3 kan overføres gjennom flytebroens 1 samtlige brobjelkesegmenter. Undervannsseg-mentet 30 kan ha en bjelkestruktur eller kasseformet utforming som strukturene 31 og 32, og forløpe i en bueform eller en mangekant-form fra den ene siden, og nedad under vannlinjen 130 for så å føre oppigjen på den andre siden av passasjen. Flytebroen 1 kan om ønskelig omfatte to eller tre, eller enda flere skipspassasjer 13 henover dens lengde, ved at det er innskutt tilsvarende antall undervannstrukturer 30 med passende avstand slik at det kan opprettes flere ski ps leder, idet skipstrafikken da kan reguleres som enveis(kjøring) gjennomfart.

Veibanen 40 kan føres over skipspassasjen 13 på flere måter, eksempelvis som en bevegelig bro i form av en flytende svingbro 11 som er opplagret på en tilhør-ende flyter 2', og leddet ved 20, se figur 5. Svingbroen kan svinges til side i pilens P retning (fig. 5) slik at skip kan passere passasjen 1, og svinge tilbake igjen når skipet har passert. Bevegelige broseksjoner som den vist ved 11 på figur 5 i et planriss, er velkjent og passer godt i farvann med moderat skipstrafikk og veitra-fikk. Figur 6 viser samme konstruksjon i et vertikalsnitt.

Alternativt kan veibanen 40 føres over skipspassasjen 13 ved bruk av en høgbro 8, hvor veitrafikken føres over høgbroen 8 ved hjelp av tilførselsviadukter 7 som omfatter et antall vertikal søyler 17 som bærer en veibane 40.

Figur 1, 2 og 4 viser en løsning hvor hver flyter/pongtong 2 tilstøtende til pas-sasjen 13 omfatter en kjørebro 9 som kan vippes opp og la skip passere.

Uansett valg av løsning for veibanene, så er det en forutsetning at miljøkreftene som broen utsettes for fra bølger og havstrømmer føres inn i den kontinuerlige brobjelken 3 og distribueres gjennom de enkelte brobjelkesegmentene 30, 31, 32, slik at minst mulig av disse miljøkreftene overføres til de overliggende broelementene - høybroen 8, viadukten 7 eller de bevegelige broer 9, 11. De overliggende brostrukturene, spesielt en høgbro 8 og en viadukt 7 vil uansett bli utsatt for miljøkrefter i form av vind, og det er da viktig at også disse vindkreftene overføres etter kjente teknikker og fordeles ned i brobjelken på en gunstig måte.

Flytebroen kan bygges opp at flere rette brobjelkesegmenter, avhengig av lengde på broen og de lokale miljøkrefter. Dersom miljøkreftene er små, slik som i skjermede farvann vil et typisk brojelkesegmentene for en to-felts bro kunne være opp mot 900 - 1000 meter. Dersom flytebroen 1 utsettes for store miljøkrefter vil en måtte redusere lengden på brobjelkesegmentene, kanskje ned mot 4 - 500 meter, samtidig som forspenningskraften i forankringslinene 5 økes. På figur 7 er det vist en flytebro 1 med 5 rette brobjelkesegmenter 30, 31, 32, 33,34, som samlet utgjør den kontinuerlige brobjelken 3.

Konklusjon.

Det er frambragt en løsning med en flytebro 1 som er kjennetegnet ved at flytebroen er innfestet mellom to festepunkter og har en stort sett horisontal forløpende brobjelke 3 som er sammensatt av et antall stort sett rettlinjede brobjelkesegmenter 30,31,32 der disse brobjelkesegmentene 30 31, 32 er føyet fast sammen innbyrdes awinklet i en vinkel (vinkel a) i skjøteområder 6, fortrinnsvis i form av sveising, idet hvert av sammenføyningspunktene 6 holdes i strekk i retning ut av den ytre vinkelen i sammenføyningspunktet 6 (ut fra den konvekse siden) ved hjelp av ankringsliner 5, og der minst ett av brobjelkesegmentene 30 er utformet som en undervannsstruktur som utgjør en del av en skipspassasje 13.

Et hovedpunkt med løsningen er at flytebroen 1 kan installeres i relativt åpne kyst-strøk og ha et langt samlet brospenn, gjerne mer enn 10-20 km, samtidig som flytebroen 1 kan kombineres med forskjellige typer skipspassasjerfor skip, slik som høybroer 8, vippebroer 9, broporter 11.

Claims (10)

1. Konstruksjon av flytebro (1) med en stort sett horisontalt forløpende brobjelke (3) som understøtter en transportbane for trafikk, og er tilkoplet to festepunkter (4,4') i hver ende, idet brobjelken (3) understøttes av et antall flytere (2) henover flytebrospennet,karakterisert vedat brobjelken (3) er satt sammen av et antall tilnærmet rette brobjelkesegmenter (30,31,32) som samlet definerer en bue i et horisontalplan mellom festepunktene (4,4'), der to tilstøtende brobjelke-segmenter (30,31,32) er strukturelt sammenbundet via sine ender i et tilhørende skjøteområde (6), og flytebroen (1) holdes i et strekk i sin bueform ved hjelp liner (5) som er forankret i sjøbunnen og innfestet i forankringspunkter tilstøtende til brobjelke-segmentenes (30,31,32) skjøteområde (6).

2. Konstruksjon av flytebro i samsvar med krav 1,karakterisert vedat minst ett av brobjelke-segmentene (30) er anordnet som en undervannsstruktur som definerer en passasje (3) som skip kan passere på tvers av broen (1).

3. Konstruksjon av flytebro i samsvar med krav 1 -2,karakterisert vedat endene til to sammenføyde brobjelkesegmenter (32A,32B) er innbyrdes skråformet og definerer et skjøteområde (6).

4. Konstruksjon av flytebro i samsvar med krav 1 -3,karakterisert vedat to sammenføyde brobjelkesegmenter (32A,32B) danner innbyrdes en vinkel i størrelsesorden a = -7° med hverandre (Fig 8).

5. Konstruksjon av flytebro i samsvar med et av de foregående krav,karakterisert vedat skjøteområdet (6) mellom to tilstøtende brobjelkesegmenter (32A,32B) er i tilknytning til en flyter (2) som nevnte brobjelke-segment-ender hviler o pa.

6. Konstruksjon av flytebro i samsvar med krav 1,karakterisert vedat forankringslinene (5) er forankret i flyterkonstruksjonen (2) under vannlinjen (130).

7. Konstruksjon av flytebro i samsvar med krav 1-2,karakterisert vedat brobjelken (3) understøtter en høybro 8 og en viadukt 7 som tillater at veitrafikken føres over skipspassasjen (13).

8. Konstruksjon av flytebro i samsvar med et av de foregående krav,karakterisert vedat veitrafikk over skipspassasjen (13) anordnes med bevegelige broseksjoner (9,11).

9. Konstruksjon av flytebro i samsvar med et av de foregående krav,karakterisert vedat brobjelkesegmentene (31,32) som er over vannflaten har en lengde på ca. 500 - 1000 meter

10. Konstruksjon av flytebro i samsvar med et av de foregående krav,karakterisert vedskipspassasjen (13) har en seilingsbredde på 100 - 400 meter