NO834474L - Brofundament og fremgangsmaate for dets konstruksjon - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår brolandfester og er spesielt rettet mot brolandfester som er bygd sammen med stabiliserte jordmasser.

Konvensjonelle brolandfester omfatter vanligvis en massiv brosøyle av armert betong som bærer alle opplagringskrefter fra broen, både i vertikal- og horisontalretningen. Inn-kjørselen til brodekket kan bygges opp fra jordmasser som kan være stabilisert på en eller annen måte, men jordmassen er i det vesentlige uavhengig av betongsøylen. Brolandfester kan også være oppbygd slik at de stabiliserte jordmasser opptar vertikale og horisontale belastninger fra brodekket, men dette krever et relativt massivt bjelkeopplargingsleie som hviler på de stabiliserte jordmasser, og den totale lengde på brodekket må derfor forlenges omtrent en meter ved hver ende. Derved øker omkostningene med broen, og når en stabilisert jordmasseoppbygging skal være et alternativ til en konvensjonell søylekonstruksjon av armert betong, blir det nødvendig å omkonstruere hele broen på grunn av denne lengdeøkning. Slike brolandfester er beskrevet i britisk patent nr. 1 550 135.

Det er nå funnet at det er mulig å bygge opp brolandfester der de vertikale belastninger fra brodekket opptas hovedsakelig uavhengig av jordmassene, mens disse opptar alle horisontale krefter.

Det er derfor ifølge oppfinnelsen tilveiebrakt et stabilisert brolandfeste, omfattende en sammenpakket jordmasse som inneholder armeringselementer for å stabilisere masse, idet det i kontakt med massen og nært opp til en hovedsakelig vertikal plate er anordnet bæreorganer som bærer den vertikale belastning av brodekket, mens i det vesentlige alle de horisontale krefter opptas av den stabiliserte jordmasse.

Opplagringsanordningen vil vanligvis omfatte en rekke vertikale søyler som hviler på et fundament, idet det på søy-lene er anordnet et bjelkeopplagringsleie. Søylene vil vanligvis være fremstilt av armert betong, men de kan i realiteten bygges opp av ethvert varig og i hovedsaken inkompres-sibelt materiale. Anordningen av uavhengig av hverandre last-bærende midler krever at jordfundamentet må være stabilt for å unngå etterfølgende deformasjoner av de stabiliserte jord masser. En slik deformasjon vil ellers kunne overføre øde-leggende krefter mot opplagringsanordningen. Fundamentet vil vanligvis bestå av en alminnelig kjent armert betongplate.

Som antydet foran er det viktig at bjelkeopplagringsleiet ligger så nært opp til frontplaten på landfestet som mulig, for derved å holde en minimal lengde på brodekket. Søylene eller andre vertikale bæreorganer som er beregnet på å oppta de vertikale belastninger, blir derfor med fordel lagt så nært som mulig opp til frontflaten på jordmassene. Jordmassene vil vanligvis ligge opp mot en jordtilbakeholdende plate som er relativt tynn og fleksibel, og det er ikke hensikten at denne skal bære vesentlige horisontale eller vertikale belastninger. Denne plate kan således plasseres umiddelbart foran de vertikale søyler i opplagringsanordningen, og kan i realiteten og i hovedsaken være i ett med disse.

Det skal bemerkes at ved den foreliggende konstruksjons utførelse blir søylene eller lignende bæreanordninger beskyttet mot knekking, og det er derfor mulig å fremstille disse med relativt lite tverrsnitt og forholdsvis fleksible. Armeringer som er innleiret i jordmassene vil på en effektiv måte holde bæreanordningen på plass (via frontplaten), og derved hindres også knekking i retningen utad, mens jordmassene i seg selv hindrer knekking innad. Sideveis utknekking blir hindret av jordmassene mellom søylene og/eller når søylene er i ett med frontplaten, også av stivheten i planet for platen.

Brodekket vil normalt hvile på lagerblokker på den øvre flate på bjelkeopplagringsleiet, som vanligvis er nøyaktig innrettet i forhold til senterpunktene for de underliggende bæresøyler.

Som hjelp til å atskille de vertikale og horisontale krefter kan bjelkeopplagringsleiene i enkelte tilfeller være montert glidbare på toppen av søylene, f.eks. på glide- eller rullelagre. Bjelkeopplagringsleiene er imidlertid vanligvis støpt på stedet, slik at de er i ett med søyletoppene.

Innkjørselen til brodekket vil selvsagt ligge på samme nivå som den øvre flate på dekket, det vil si vesentlig høyere enn søyletoppene. Det er derfor ønskelig at det påfylles en øvre jordmasse som strekker seg til det ønskede nivå og som har en vertikal flate umiddelbart bak bjelkeopplagringsleiet og enden av dekket som ligger på dette. En jordtilbakeholdende plate blir vanligvis anordnet mot den vertikale flate. Dette kan være helstøpt vegg eller kan være festet til armeringselementer som er innleiret i jordmassen. Slike plater kan i realiteten og på kjent måte være utformet i ett med bjelkeopplagringsleiene, slik at disse blir sikret mot utad-gående bevegelse, og de horisontale krefter blir opptatt av armeringselementene. Det er også mulig å stabilisere jordmassen bak platen, f.eks. ved utstøping istedet for med armeringselementer. For å hindre at vertikale krefter som skyldes passasje av seg bevegende belastninger fra veien ovenfor skal bli overført gjennom den foran nevnte plate til bjelkeopplagringsleiet med en derav følgende forskyvning av resultanten av den vertikale belastning utenfor sentret, er det en fordel at brodekket henger litt utenfor toppen av platen. Hvis imidlertid dette ikke blir gjort, er det mulig å kompensere for slike krefter ved å plassere opplagringsblokkene som understøt-ter brodekket, foran senterlinjepunktene for søylene under opplagringsleiene.

Det er alternativt mulig å tillate en viss uavhengig bevegelse mellom bjelkeopplagringsleie og plate. I dette tilfelle plasseres platen et kort stykke bak bjelkeopplagringsleiet og blir festet til armeringsbånd som er innleiret i den øvre jordmasse.

Ved oppbygging av brolandfester ifølge oppfinnelsen er det viktig at alle deformasjoner i de stabiliserte jordmasser som oppstår under oppbyggingen har funnet sted før de vertikale elementer i opplagringsanordningen, f.eks. betongsøylene,

blir plassert. Landfestet blir således oppbygd i to atskilte faser. I den første fase oppbygges jordmassen på vanlig kjent måte (f.eks. slik som ifølge britiske patenter nr. 1 069 361, nr. 1 324 686 og/eller nr. 1 550 135, med unntak av utformin-gen av fundamentet for opplagringsanordningen). Armerings-

og frontplateelementene som normalt er en fleksibel eller stiv plate eller plater som er forbundet med hverandre, blir således brakt på plass etterhvert som lag av jordmasse legges på hverandre med en sammenpakking av jordfyllingen i hvert trinn. Litt etter litt økende deformasjoner på jordmassen

finner sted i dette trinn etterhvert som friksjonskrefter blir opptatt i armeringene, slik at man får den ønskede sta-bile struktur. Under dette trinn må det sørges for passende vertikale rom i jordmassene for en etterfølgende innføring av søyler eller andre bæreanordninger.

Når engang jordmassen er blitt bygd opp til sitt høyeste nivå og alle deformasjoner som påtrykkes av jordmassevekten har inntruffet, kan man anta at jordfundamentet er stabilt og at videre deformasjon vil bli ubetydelig. I den andre oppbyggingsfase blir det da mulig å innføre de vertikale søyler eller andre bæreorganer i de vertikale rom som er blitt laget for dette formå, uten at det blir nødvendig å foreta noen relativ bevegelse mellom jordmassene og bæreorganene.

Ifølge et ytterligere trekk ved oppfinnelsen er det tilveiebrakt en fremgangsmåte for oppbygging av et stabilisert landfeste for en bro, der jordmassene bygges opp av etter hverandre påfølgende jordlag og armeringselementer, og frontplateelementer blir festet til endene på armeringselementene slik at det dannes en hovedsakelig vertikal frontflate, og der sørges for vertikale rom nært opp til den vertikale frontplate for en påfølgende innføring av bæreorganer som skal bære brodekket, og etter at jordmassene er blitt oppbygd og deformasjonen av jordmassene har funnet sted på grunn av dens egen vekt, innføres bæreorganene i de vertikale rom.

Vanligvis er det mest fordelaktig å bygge opp søylene eller andre bæreorganer ved å utstøpe betong i de foran nevnte vertikale rom (f.eks. ved hjelp av et styrtrør), fortrinnsvis etter at det er innsatt passende metallarmeringer.

De vertikale rom for innføring av søylene eller andre bæreorganer blir mest fordelaktig laget ved hjelp av vertikale hule rør med passende dimensjoner. Rørene blir plassert på baksiden av frontplatene, slik at når frontflaten settes sammen vil disse rørlengder samvirke og danne en serie av kontinuerlige rør fra fundamentet til toppen av frontplaten.

Et ytterligere trekk ved oppfinnelsen er å tilveiebringe en frontplateenhet for et brolandsfeste, omfattende en plate som har kanter avpasset for samvirke med kantene på inntil-liggende frontplateenheter og som på baksiden har en rør- lengde, slik at den i bruk kan samvirke med lignende enheter på en slik måte at rørlengdene sammen danner et vertikalt rør egnet for å oppta betong.

Slike rørlengder kan bygges opp av betong i ett med be-tongen i frontplatene, eller de kan være laget av relativt tynne rør, f.eks. av plastmateriale, fiberarmert sement, etc. som festes til vanlig kjente frontflateplater. Slike rør kan foreligge som rørlengder av et materiale som med mellom-rom er festet til frontflateplatene, slik at ved utstøping av betong vil den resulterende søyle eller pillar bli fremstilt i ett med frontplaten. En annen mulighet er å fremstille frontplatene som en bokskonstruksjon der det i det indre er utformet rør. Det kan være fordelaktig å utforme de horisontale skjøter mellom.rørlengdene med sammenlåsende eller gjengede endepartier.

De: vertikale rør kan med fordel være kledd med et kom-pressibelt materiale, slik som filt, for derved å kunne oppta små forskyvningsbevegelser mellom den stabiliserte jordmasse og søylene.

De horisontale skjøter som er utformet mellom rørlengdene på den forannevnte måte kan dannes av fleksible dekkplater, f.eks. tynn metallplate, plast etc. for å hindre væsketap fra den utstøpte betong. Når slike rør er så tynne eller fleksible at de har en tendens til å knekke sammen under beve-gelsen av den stabiliserte jordmasse, kan de med fordel fylles med tilslagsmasse under oppbyggingen og derved hindres sammen-knekking, samtidig,som man unngår forhåndsavstivning av frontplaten. I dette tilfelle kan betongsøylene fremstilles av injiseringsmørtel via et forut innført rør. Søylene kan i enkelte tilfeller omfatte en blanding av tilslagsmateriale og betong eller for mindre prosjekter av og til avSc.mmen-presset sand.

Hvis jordmasser, bygges opp til den fulle veihøyde før pillarer.e utformes, er det nødvendig å fremstille en øvre frontflateplate av tidligere nevnte type som holder jorden tilbake umiddelbart bak den bestemte plass for bjelkeopplagringsleiet for brodekket. Hvis det av grunner som angår oppbyggingen av brodekket ikke er mulig å fremstille denne øvre frontflateplate, kan det være ønskelig å utsette land festet for en midlertidig overbelastning på en helning som i hovedsaken går opp til veinivået, idet denne overbelastning blir fjernet når den øvre del av konstruksjonen bygges opp.

Da imidlertid jordmassen mellom søyletoppene og veier, blir relativt tynn sammenlignet med den stabiliserte jordmasse,

vil det være nødvendig å utøve en overbelastning av den foran nevnte type, men det kan ganske enkelt fylles jord opp til det ønskede nivå etter at brokonstruksjonen er ferdig.

Ved et landfeste for en bro er det vanlig praksis å fremstille en broplate som overgang henimot enden av brodekket og som er lagt på jordseksjonen i landfestet. Derved kan jordmassene sette seg etter instabiliteten i jordfundamentet. Da landfestet ifølge foreliggende oppfinnelse normalt ikke

vil bli oppbygd på et ustabilt jordfundament vil en slik overgangsplate strengt tatt aldri være nødvendig, idet deformasjonen av landfestet er ubetydelig etter oppbyggingen av dette. I enkelte tilfeller kan det likevel være gunstig å anordne en overgangsplate. Det er mulig å la den ene ende av overgangsplaten hvile på en skulder eller plate sem er utformet på enden av brodekket, slik at alle vertikale krefter passerer nedad sentralt gjennom opplagringsblokkene. I dette tilfelle vil overgangsplaten på egnet måte beskytte toppen på en eventuell jordtilbakeholdende plate bak bjelkeopplagringsleiet mot trafikkbelastninger. Det kan imidlertid etter-lates et gap mellom overgangsplaten og brodekket, og dette kan være dekket av en veiekspansjonsskjøt. I dette tilfellet kari den ene ende av overgangsplaten ligge an mot den jordtilbakeholdende plate idet dette, som foran angitt, krever at opplagringsblokkene som understøtter brodekket ligger foran senterlinjene for søylene.

Flere utførelser av oppfinnelsen skal nå beskrives kun som illustrasjoner med henvisning til de medfølgende tegninger, hvor: Fig. 1 viser et vertikalsnitt av et brolandfeste ifølge oppfinnelsen. Fig. 2 til 5 viser horisontalsnitt av frontplateenheter som er utstyrt med rørseksjoner for oppbygging av søyler. Fig. 6 viser et vertikalsnitt av den øvre del av brolandfestet ifølge oppfinnelsen. Fig. 7 viser et vertikalsnitt av den øvre del av et brolandf estet med en overgangsplate. Fig. 8 viser et vertikalsnitt av den øvre del av et brolandf este med en skjøt til veien, men uten en overgangsplate. Fig. 9 viser et vertikalsnitt av den øvre del av et brolandfeste med en skjøt til veien og en overgangsplate, men uten glidelager under bjelkeopplagringsleiet, og Fig. 10 til 12 viser vertikalsnitt av ytterligere brolandfester ifølge oppfinnelsen.

I det på fig. 1 viste brolandfestet bærer en fundament-plate en rekke parallelle søyler 2, idet et bjelkeopplagringsleie 3 hviler på eller er i ett med den øvre flate på hver av søylene 2. Søylene 2 er ved hjelp av bøyler 6 festet til en murkledning. som omfatter sammenlåsende kledningsplater 5 som er montert kant mot kant. En jordmasse 7 som er stabilisert ved hjelp av lag av stålbåndarmeringer i samsvar med de britiske patenter nr. 1 069 361 og nr. 1 324 686, om-gir søylene og strekker seg bakover og danner landfestets hovedmasse, idet murkledningen 5 er festet til endene på armeringsbåndene, f.eks. ved at disse er boltet til stålfester som er innleiret i murkledningen. Bjelkeopplagringsleiet 3 er på lignende måte festet til armeringsbåndene 8. Brodekket 9 hviler på lagerblckker 10 som ligger direkte over senterlinjene for søylene 2. Jordmassen som ligger over nivået for bjelkeopplagringsleiet 3 er ikke stabilisert av armeringselementer og er fylt opp til og til kontakt med brodekket. Fig. 2 viser en konvensjonell armert betongkledningsenhet 5 som på baksiden er utstyrt med en hul rørseksjon 11 som også er i armert betong. Fester 12 er anordnet for å forbindes med armeringsbåndene. Fig. 3 viser en murkledningsenhet som ligner den på fig. 2, der den indre rørseksjon 11 har et sirkulært tverrsnitt. Fig. 4 viser en armert betongkledningsenhet med rørsek-sjoner 13 fremstilt av tynn metallplate, som er festet til kledningsplaten ved hjelp av bøyler 14. Fig. 5 viser en armert, betongkledningsenhet 5, hvorpå det er montert en kanal 15 av tynn metallplate som er festet til baksiden via en pakningsenhet 16.

Under oppbyggingen kan kledningsenhetene 5 som er vist på fig. 2 til 5 , settes sammen vertikalt kant mot kant, slik at de bakre rørseksjoner 11, 13 eller 15 samvirker slik at de danner et vertikalt rør der de horisontale skjøter mellom rørseksjonene er utstyrt med i det vesentlige tette skjøt-dekker. Det kan være fordelaktig å kle rørseksjonene med et kompresibelt materiale, slik som filt.

I den på fig. 6 viste konstruksjon er de på søylene 2 monterte bjelkeopplagringsleier 3 festet til kledningsenhetene 5 som er festet til armeringsbåndene 8. En tilbakeholdnings-plate 17 av armert betong er utformet i ett med bjelkeopplagringsleiet 3. Slike plater blir tradisjonelt utstøpt sam-tidig med bjelkeopplagringsleiet. Konvensjonelle klednings-enheter av den samme type som kledningsenhetene 5 (men uten de bakoverstikkende rørseksjoner) kan imidlertid i praksis være utstyrt med armeringsstenger som stikker utad fra de fremre flater, og bjelkeopplagringsleiet kan derpå utstøpes i kontakt med den sammensatte kledning, slik at det dannes en enhetlig struktur. Det kan også være ønskelig å utstøpe bjelkeopplagringsleiet i kontakt med søyletoppene, slik at det blir i ett med: disse. Ytterligere armeringsbånd 8 kan festes til baksiden av platen 17 for å stabilisere jordmassen ved dette nivå. Slike bånd kan festes både til den øvre og nedre del av platen 17 (som vist), eller de kan festes bare til den nedre del i området ved bjelkeopplagringsleiet. Brodekket 9 henger ut over toppen av platen 17, slik at den blir beskyttet mot vertikale belastninger. De belastninger som overføres til søylene 2 via lagerblokkene 10 er sentrert så godt som mulig, idet de utsettes for deformasjonsvirkninger fra den understøttende jordmasse og av små nivådifferanser mellom pilarene eller søylene og armeringsbåndene som utba-lanserer de horisontale påkjenninger.

I den på fig. 7 viste konstruksjon er en overgangsplate 18 på en skulder 19 på brodekket 9, og derved beskyttes platen 17 mot vertikale belastninger, samt kompenserer for bevegel-ser mellom jordmassen og brodekket.

I den på fig. 8 viste konstruksjon er platen 17 uavhengig av bjelkeopplagringsleiet 3 og er separat avstøttet av armeringsbånd. Bjelken 9 henger ut over platen 17 og beskytter denne mot vertikale belastninger.

Konstruksjonen ifølge fig. 9 har en overgangsplate som hviler på en skulder 20 på den jordtilbakeholdende plate 17. De vertikale krefter overføres derfor til platen 17, og da denne er i ett med toppene på søylene 2, vil slike krefter gi en tendens til å forskyve belastningen på søylene 2 ut av senter. Ved denne utforming er bjelkeopplagringsleiene 3 i ett med toppene på søylene 2, slik at disse blir utsatt for en sammensatt bøyningspåkjenning og må kunne oppta de horisontale krefter fra bjelken. Som en delvis kompensasjon for dette kan imidlertid lagerblokkene 10 forskyves forover fra senterlinjen for søylene. De armeringselementer som er festet til bjelkeopplagringsleiet har da i realiteten ingen annen funksjon enn at de opptar skyvekraften fra jordmassen.

Den på fig. 10 viste konstruksjon har en tilbakeholdnings-plate 17 i ett med bjelkeopplagringsleier, slik som på fig. 6. Jorden bakenfor tilbakéholdningsplaten 17 er imidlertid stabilisert ved hjelp av andre midler enn armeringsbånd, f.eks. ved hjelp av en sementmørtel.

Den på fig. 11 viste konstruksjon har ikke noen tilbake-holdningsplate bak bjelkeopplagringsleiet 3, men bjelken 9 har en nedstikkende del 2 0 som ligger bak den øvre del av bjelkeopplagringsleiet 3 som er festet til armeringselementer 8. Det er imidlertid mulig å forlenge den nedstikkende del 20, og i dette tilfellet forefinnes det ikke noen armeringselementer, og jorden bak den nedstikkende del 20 kan da fortrinnsvis stabiliseres ved iblanding av sementmørtel f.eks.

Den på fig. 12 viste konstruksjon har en tilbakehold-ningsplate 17 som er i ett med bjelkeopplagringsleiet, slik som på fig 6. Bjelken 3 henger imidlertid ikke ut over platen 17, men en overgangsplate er understøttet i forhold til bjelken 3 via en plate 21. Denne overgangsplate 18 har en skulder 22 som tjener til å lokalisere toppen av platen 17. Platen 17 er fortrinnsvis festet til armeringer 8 som er innleiret i jordmassen bak platen, og den ligger delvis under platen 18. Jorden kan imidlertid stabiliseres ved hjelp av andre midler, f.eks. av sementmørtel, og i dette tilfellet er det ikke festet noen armeringsbånd til platen 17.

Claims (11)

1. Brolandfeste med stabilisert jordmasse, omfattende en sammenpakket jordmasse som inneholder armeringselementer (8) for å stabilisere massen, karakterisert ved at i kontakt med massen og nært opp til en hovedsakelig vertikal flate på denne er anordnet bæreorganer som bærer den vertikale belastning fra brodekket, mens i det vesentlige alle horisontale krefter opptas av den stabiliserte jordmasse.

2. Brolandfeste som angitt i krav 1, karakterisert ved at bæreorganene omfatter en rekke vertikale søyler (2) som hviler på et fundament (1).

3. Brolandfeste som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at det mot jordmassen er anordnet en jordtilbakeholdende kledning (5) ved i det minste den nevnte vertikale flate.

4. Brolandfeste som angitt i krav 3, karakterisert ved at kledningen (5) er utformet i ett med nevnte bæreorganer.

5. Brolandfeste som angitt i krav 4, karakterisert ved at kledningen omfatter sammenlåsbare kledningselementer, og at i det minste noen av disse er i ett med de vertikale søyler som danner nevnte bæreorganer (2).

6. Kledningsenhet for et brolandfeste, karakterisert ved at det omfatter en plate (5) hvis kanter er avpasset til å samvirke med kantene på tilstøtende kled-ningsenheter (5) og som på baksiden har en rørseksjon slik at kledningsenheten i bruk kan samvirke med lignende enheter på en slik måte at rørseksjonene på disse sammen danner et vertikalt rør som er beregnet for å oppta betong.

7. Kledningsenhet som angitt i krav 5, karakterisert ved at den er fremstilt av armert betong.

8. Fremgangsmåte for oppbygging av et brolandfeste av en stabilisert jordmasse, karakterisert ved at jordmassen bygges opp av på hverandre følgende lag av jord og armeringselementer, der kledningselementer festes til endene på armeringselementene, slik at det oppnås en i hovedsaken vertikal kledning, og at det frembringes vertikale rom nært opp til den vertikale kledning for senere å innføre bære organer i dette som er beregnet for å bære brodekket og etter at jordmassen er oppbygd og settingen av jordmassen på grunn av dens egen vekt har funnet sted, innføres bæreorganene i de nevnte rom.

9. Fremgangsmåte som angitt i krav 8, karakterisert ved at de vertikale rom er i hovedsaken rør-formet og at bæreorganene er søyler som utformes ved at betong innføres i disse rom.

10. Fremgangsmåte som angitt i krav 9, karakterisert ved at de vertikale rom dannes av vertikale rør som er utformet i ett med kledningselementene som festes til nevnte armeringselementer under oppbyggingen av jordmassen.

11. Fremgangsmåte som angitt i krav 10, karakterisert ved at etter innføringen av bæreorganene utformes det bjelkeopplagringsleier på disse, som bærer brodekket .