DE1134098B

DE1134098B - Orthotropic slab for steel bridges

Info

Publication number: DE1134098B
Application number: DEM40343A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Walter Pfaff
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MAN AG
Priority date: 1959-01-29
Filing date: 1959-01-29
Publication date: 1962-08-02
Also published as: CH376952A

Description

Orthotrope Fahrbahnplatte für stählerne Brücken Die Deckbleche orthotroper Fahrbahnplatten werden öfters durch Versteifungsrippen ausgesteift, die als polygonale Hohlprofile ausgebildet sind. Die Vorzüge der Anordnung solcher Versteifungsrippen bestehen darin, daß durch ihre Torsionssteifigkeit eine bessere Verteilung konzentrierter Einzellasten und eine Vergrößerung der mittragenden Plattenbreite erreicht wird. Sofern die unter dem Deckblech angeordneten Hohlrippen keine gemeinsame Berührungskante oder -fläche haben, verursacht ein Verdrehen der Hohlrippen ein Verbiegen des Deckbleches, wobei besonders über der Anschlußkante der Hohlrippen verhältnismäßig hohe Biegebeanspruchungen im Deckblech entstehen, was unerwünscht ist.Orthotropic deck slab for steel bridges The cover sheets orthotropic Pavement slabs are often stiffened by stiffening ribs, which are called polygonal Hollow profiles are formed. The merits of arranging such stiffening ribs consist in that due to their torsional rigidity a better distribution more concentrated Point loads and an increase in the load-bearing plate width is achieved. If the hollow ribs arranged under the cover plate do not have a common contact edge or surface, twisting the hollow ribs causes the cover sheet to bend, relatively high bending stresses, particularly over the connecting edge of the hollow ribs arise in the cover sheet, which is undesirable.

Außerdem entstehen beim Einleiten von Torsionsmomenten in einen nicht ausgesteiften, polygonalen Hohlkörper Querschnittsverformungen infolge Verbiegens der Wände des Hohlkörpers, die die Torsionssteifigkeit der Hohlrippen vermindern. Um die theoretische Torsionssteifigkeit der Hohlrippen möglichst weitgehend auszunutzen, müssen in gewissen Abständen Querschotten eingebaut werden, die die Formtreue der Hohlrippen erzwingen. Dies ist besonders wichtig, wenn die Hohlrippen aus Gewichtsersparnisgründen möglichst dünnwandig, z. B. mit der im Brückenbau zulässigen Mindestdicke von 5 mm, ausgeführt werden. Da das Innere der hohlen Längsrippen orthotroper Platten nach ihrem Anschluß an das Deckblech nicht mehr zugänglich ist, macht es Schwierigkeiten, solche Querschotte an alle Wände anzuschließen.In addition, there are no torsional moments in you when you introduce it stiffened, polygonal hollow body cross-sectional deformations due to bending the walls of the hollow body, which reduce the torsional rigidity of the hollow ribs. In order to utilize the theoretical torsional stiffness of the hollow ribs as much as possible, must be installed at certain intervals, transverse bulkheads that ensure the dimensional accuracy of the Force hollow ribs. This is particularly important when the hollow ribs are used to save weight as thin-walled as possible, z. B. with the minimum thickness of 5 permitted in bridge construction mm. As the interior of the hollow longitudinal ribs orthotropic plates is no longer accessible after its connection to the cover plate, it makes difficulties to connect such transverse bulkheads to all walls.

Es ist auch schon bekanntgeworden, zwischen den Hohlrippen lotrechte Bleche einzuschweißen, die gegen die Seitenwände der Hohlrippen stoßen. Sind die Querrippen niedriger als die Hohlrippen, so werden durch die federnde Verformung der Wände des Hohlprofils die Schrumpfspannungen der Schweißnähte so weit abgebaut, daß die Dauerfestigkeit des Anschlusses in zulässigen Grenzen bleibt. Werden die Querrippen hingegen ebenso hoch oder höher als die Hohlrippen ausgeführt, ohne daß sie die Hohlrippen umfassen, so entsteht durch das Schrumpfen des Schweißnahtanschlusses in Richtung der Querrippen eine Schrumpfspannungsspitze an der unnachgiebigen Untergurtung des Hohlprofils, die die Dauerfestigkeit des Schweißnahtanschlusses unzulässig schwächen würde. Die bekannten Querrippen müssen daher aus konstruktiven Gründen niedriger sein als die Hohlrippen. Das hat jedoch zur Folge, daß die Seitenwände der Hohlrippen unter der Wirkung konzentrierter Einzellasten ein- und ausgebogen werden, d. h. daß sich ihre Querschnittsform ändert. Soll bei dieser Anordnung das gegenseitige Verdrehen der Hohlrippen im gewünschten Umfang herabgesetzt werden, so müssen die Rippenwände unnötig dick gehalten werden.It has also become known to be perpendicular between the hollow ribs Welding in sheets that abut against the side walls of the hollow ribs. Are the The transverse ribs are lower than the hollow ribs, as a result of the resilient deformation the walls of the hollow profile reduce the shrinkage stresses of the weld seams to such an extent that that the fatigue strength of the connection remains within permissible limits. Will the Cross ribs, on the other hand, run just as high or higher than the hollow ribs without if they enclose the hollow ribs, this is the result of the shrinkage of the weld seam connection in the direction of the transverse ribs, there is a shrinkage stress peak at the rigid lower chord of the hollow profile, which inadmissibly weaken the fatigue strength of the weld joint would. The known transverse ribs must therefore be lower for structural reasons be than the hollow ribs. However, this has the consequence that the side walls of the hollow ribs are bent in and out under the effect of concentrated point loads, d. H. that their cross-sectional shape changes. Should in this arrangement the mutual Twisting the hollow ribs are reduced to the desired extent, so the Rib walls are kept unnecessarily thick.

Erfindungsgemäß werden bei einer orthotropen Fahrbahnplatte für stählerne Brücken mit unterhalb des Deckbleches zwischen den Hauptträgern angeordneten, aus dünnwandigen Hohlprofilen bestehenden Längsrippen sowie Querträgern, bei der die Längsrippen zwischen den Querträgern und parallel zu diesen durch Querrippen verbunden sind, die Querrippen als von Hauptträger zu Hauptträger reichende Aussteifungsscheiben ausgebildet, welche die die Längsrippen bildenden dünnwandigen Hohlprofile außen umfassen und mit durchlaufenden Untergurten versehen sind.According to the invention, in an orthotropic slab for steel Bridges with arranged below the cover plate between the main girders thin-walled hollow profiles existing longitudinal ribs and cross members, in which the Longitudinal ribs between the cross members and connected parallel to them by cross ribs are, the transverse ribs as stiffening disks extending from main beam to main beam formed which the thin-walled hollow profiles forming the longitudinal ribs on the outside and are provided with continuous lower chords.

Die orthotrope Platte nach der Erfindung hat den Vorteil, daß die Aussteifungsscheiben im Verhältnis zur Biegesteifigkeit der Längsrippenwände und der Fahrbahndeckbleche sehr steif und somit imstande sind, die Formtreue der Hohlrippen zu gewährleisten. Zugleich sind sie auch so schubsteif, daß sie zur Aufnahme der Torsionsmomente der Längsrippen und der hierbei entstehenden Querkräfte in der Lage sind. Hingegen sind sie für die lotrechte Belastung so viel weniger biegesteif als die normalen Querträger, daß diese weder nennenswert entlastet noch sonst in ihrer Wirkungsweise beeinträchtigt werden.The orthotropic plate according to the invention has the advantage that the Stiffening washers in relation to the bending stiffness of the longitudinal rib walls and the roadway cover plates are very stiff and thus able to keep the shape of the hollow ribs to ensure. At the same time, they are also so rigid that they are used to accommodate the Torsional moments of the longitudinal ribs and the resulting transverse forces in the position are. On the other hand, they are so much less rigid than the perpendicular load the normal crossbeams, so that this neither relieves significantly nor otherwise in their Effectiveness are impaired.

Weitere Merkmale der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigt Fig. 1 die Verformung einer Hohlrippe bei Torsionsbeanspruchung, Fig. 2a und 2b die Ansicht und den Querschnitt einer Aussteifungsscheibe bei rechteckigen Hohlrippen, Fig. 3 den zu den Fig. 2a und 2b gehörigen Grundriß ohne Fahrbahnplatte, Fig. 4 a und 4 b die Ansicht und den Querschnitt einer Aussteifungsscheibe bei trapezförmigen Hohlrippen, Fig. 5 a und 5 b eine andere Ausführungsform und Fig. 6 a und 6b eine weitere Ausführungsform der Erfindung.Further features of the invention are the subject of the subclaims. In Some embodiments of the invention are shown schematically in the drawing. 1 shows the deformation of a hollow rib under torsional stress, FIG. 2a and FIG. 2b shows the view and the cross section of a stiffening disk in the case of rectangular ones Hollow ribs, Fig. 3 the plan belonging to Figs. 2a and 2b without roadway plate 4 a and 4 b show the view and the cross section of a stiffening disk in the case of trapezoidal Hollow ribs, FIGS. 5 a and 5 b another embodiment and FIGS. 6 a and 6 b one further embodiment of the invention.

Bei den gezeigten Ausführungsbeispielen haben die aus polygonalen Hohlprofilen bestehenden Längsrippen der orthotropen Platte Rechteck- und Trapezquerschnitt. Die Erfindung ist jedoch auch bei anderen Hohlprofilformen anwendbar.In the embodiments shown, the polygonal Hollow profiles existing longitudinal ribs of the orthotropic plate rectangular and trapezoidal cross-section. However, the invention can also be used with other hollow profile shapes.

In der Fig. 1 ist die Verformung eines örtlich belasteten rechteckigen Hohlprofils dargestellt, dessen Wände 1 erheblich dünner und biegsamer sind als das Fahrbahndeckblech 2.In Fig. 1 is the deformation of a locally loaded rectangular Hollow profile shown, the walls 1 are considerably thinner and more flexible than the lane cover sheet 2.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 2a und 2b werden rechteckige Längshohlrippen 3 einer orthotropen Fahrbahnplatte von Aussteifungsscheiben 4 von außen umfaßt. Die Aussteifungsscheiben 4 sind mit dem Deckblech 2 und den Wänden der Längsrippen 3 verschweißt. Der Anschluß der Aussteifungsscheibe 4 an den Hauptträger 5 überträgt lediglich Querkräfte und keine Biegemomente, für die das Deckblech als Federgelenk wirkt.In the embodiment according to FIGS. 2a and 2b, rectangular Longitudinal hollow ribs 3 of an orthotropic deck slab of stiffening disks 4 from includes outside. The stiffening disks 4 are with the cover plate 2 and the walls the longitudinal ribs 3 welded. The connection of the stiffening disc 4 to the main beam 5 only transmits transverse forces and no bending moments for which the cover sheet is used as Spring joint acts.

Fig. 3 zeigt den Grundriß zu den Fig. 2a und 2b. Hier sind zwei Aussteifungsscheiben 4 zwischen den Hauptträgern 5 angeordnet, die in den Drittelpunkten zwischen den Querträgem 6 liegen. Die Aussteifungsscheiben 4 können aber auch in anderen Abständen und in anderer Stückzahl zwischen den Querträgern 6 angeordnet sein.Fig. 3 shows the plan of FIGS. 2a and 2b. Here are two stiffening washers 4 arranged between the main beams 5 in the third points between the Cross members 6 lie. However, the stiffening disks 4 can also be at other distances and be arranged in a different number between the cross members 6.

Die Fig.4a und 4b zeigen eine orthotrope Fahrbahnplatte mit trapezförmigen Längsrippen 3, die von Aussteifungsscheiben 4 umfaßt werden. Auch hier sind die Aussteifungsscheiben mit dem Deckblech 2 und den Wänden der Längsrippen 3 verschweißt.FIGS. 4a and 4b show an orthotropic deck slab with a trapezoidal shape Longitudinal ribs 3 which are surrounded by stiffening disks 4. Here are those too Stiffening disks are welded to the cover plate 2 and the walls of the longitudinal ribs 3.

Um bei der Schweißarbeit Ersparnisse zu erzielen, ist eine Ausführung nach den Fig. 5 a und 5 b vorteilhaft. Hierbei sind nur Horizontalschweißnähte zwischen dem Bodenblech der Längsrippe 3 und der Aussteifungsscheibe 4 sowie zwischen dem Deckblech 2 und dem Steg der Aussteifungsscheibe 4 angeordnet. Eine solche Schweißverbindung ist in vielen praktischen Fällen zur Aufnahme der Torsionsmomente ebenso wie auch der lotrechten Belastung ausreichend. In manchen Fällen empfiehlt es sich auch, die Stege der Aussteifungsscheiben 4 in derselben Höhe wie die Längsrippen 3 auszuführen und ihre Untergurte 7 unmittelbar unter den Längsrippen 3 lassen.In order to achieve savings in welding work, is an implementation according to FIGS. 5 a and 5 b advantageous. Here are only horizontal welds between the bottom plate of the longitudinal rib 3 and the stiffening disk 4 and between the Cover plate 2 and the web of the stiffening disk 4 are arranged. Such a welded joint is in many practical cases to absorb the torsional moments as well the vertical load is sufficient. In some cases it is also advisable to execute the webs of the stiffening disks 4 at the same height as the longitudinal ribs 3 and let their lower chords 7 directly under the longitudinal ribs 3.

Diese Ausführungsform ist etwas abgeändert in den Fig. 6a und 6b dargestellt. Zwischen den Stegen der Aussteifungsscheiben 4 und den schrägen Wänden der Längsrippen 3 ist hier ein Luftspalt gelassen (Fig. 6 a), so daß bei dieser Ausführungsform, ebenso wie bei einer Ausführung nach Fig. 5 a und 5 b, an Schweißarbeit gespart werden kann. Die Stege der Aussteifungsscheiben 4 können in der Ansicht, wie in Fig. 6 a dargestellt ist, Trapezform haben. Sie können aber auch rechteckig ausgeführt sein. In diesem Fall verbreitert sich der Luftspalt entsprechend der Neigung der Kastenwand nach unten. Zweckmäßig wird der Luftspalt mindestens so breit bemessen, daß die Längskehlnähte der Längsrippen 3 gut durchgeschweißt werden können und ein geschlossener Anstrichfilm aufgebracht werden kann.This embodiment is shown somewhat modified in FIGS. 6a and 6b. Between the webs of the stiffening disks 4 and the inclined walls of the longitudinal ribs 3 here an air gap is left (Fig. 6 a), so that in this embodiment, as well as in an embodiment according to FIGS. 5 a and 5 b, saved on welding work can be. The webs of the stiffening disks 4 can be seen in the view, as in Fig. 6 a is shown to have a trapezoidal shape. But you can also run rectangular be. In this case, the air gap widens according to the inclination of the Box wall down. The air gap is expediently dimensioned at least as wide as that the fillet welds of the longitudinal ribs 3 can be well welded through and a closed paint film can be applied.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Orthotropic deck slab for steel bridges with arranged below the cover plate between the main girders, made of thin-walled Hollow profiles existing longitudinal ribs as well as cross members, in which the longitudinal ribs are connected between the cross members and parallel to them by cross ribs, characterized in that the transverse ribs as from main girder to main girder (5) Reaching stiffening disks (4) are formed, which the the longitudinal ribs (3) enclose forming thin-walled hollow profiles on the outside and with continuous lower chords (7) are provided.

2. Orthotropic slab according to claim 1, characterized in that that the stiffening disks (4) except with the cover plate (2) only with the bottom plate the hollow profiles forming the longitudinal ribs (3) are connected by weld seams.

3. Orthotropic deck slab according to claim 2, characterized in that the web plates the stiffening disks (4) are as high as the longitudinal ribs (3) and that their Run through lower chords (7) directly under the longitudinal ribs (3) and with them are connected by welds. Publications considered: German Interpretation document No. 1040 062.