NO169502B - Anordning ved et bro-dekke - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en anordning ved et bro-dekke av den type som er angitt i det selvstendige krav.

De fleste broer, og særlig pilar-broene, omfatter et bro-dekke som hviler på underliggende bjelker. Dette bro-dekke består ofte av et betongdekk som hviler på langsgående og i noen tilfeller, tverrgående bjelker. Et vanlig betongbrodekke er ekstremt tungt idet det kan ha en vekt på opptil 700 kg pr. m<2> inklusive asfaltlaget på toppflaten, og det er tidkrevende å fremstille. I de siste år har det vist seg at et stort antall broer, hoved-sakelig som følge av vintersalting, har fått store skader og det er således behov for ombygging. Å rehabilitere en bro med et be-tongdekke innebærer at broen i lengre tid helt eller delvis må stenges. Mindre broer er noen ganger utstyrt med et plankedekke som i sin helhet kan bæres på sekundærbjelker eller liknende. Tredekke har en forholdsvis kort levetid og må rehabiliteres fra tid til annen.

Formålet med den foreliggende oppfinnelse er å frembringe en anordning ved bro-dekke som er svært lett og er lettvint å mon-tere både under nybygging, ombygging og under rehabilitering, og som har en mye lengre levetid enn de bro-dekker som er tilgjenge-lige i dag. Det er et annet formål å frembringe en bro-dekkover-flate med mye lengre levetid enn de overflaterbelegg som anvendes i dag.

De kjennetegnende trekk ved anordningen fremgår av de etter-følgende krav.

Bro-dekket fremstilles ved ekstrudering av aluminium eller liknende lettmetall-legeringer, slik at det på en rasjonell måte er blitt mulig å frembringe enheter med ubetydelige toleranse-variasjoner og med betydelig vridnings styrke.

Inntil i dag har lettmetaller og særlig aluminium hatt en begrenset anvendelse i brokonstruksjoner, og en av hovedgrunnene til dette er at aluminium lettere utsettes for utmatningsbrudd enn f.eks. stål når det utsettes for pulserende belastninger. Særlig utsettes den ene etter den andre av de tverrgående enheter på et brodekke for belastningen fra et passerende kjøretøy, noe som fører til at enhetene forskyves i forhold til hverandre uan-sett hvor kraftig de er festet til det bærende underlag. Således er sammenføyningene mellom enhetene de kritiske punkter hvor det opptrer betydelige spenninger når en belastning forlater en enhet og forflyttes til den neste. Tidligere forsøk på å løse dette problem ved hjelp av han- og hunarrangementer har vært mis-lykkete .

Oppfinnelsen er basert på den erkjennelse at enhetene eller bro-dekkplåtene må anordnes slik at enhver relativ bevegelse i sammenføyningen mellom platene elimineres, og dette utgjør et vesentlig trekk ved oppfinnelsen.

Ifølge oppfinnelsen er enhetene eller platene som danner bro-dekket i virkeligheten konstruert slik at en ende på hver plate stivt understøttes av underliggende bjelker eller liknende, mens den motsatte ende understøttes av den tilstøtende enhets stivt understøttede ende. Dette oppnås ved at bro-dekkplatene anordnes med en spesiell type tunge og utsparing og forankres til en lastbærende konstruksjon som sikrer inngrepet mellom tungen og utsparingen. For å oppnå en slik forankring som tar sikte på å hindre enhver klaring mellom brodekkplatene og bærekonstruk-sjonens bjelker, må inngrepspunktet mellom bro-dekkplatene samt også festelegemet konstrueres på en spesiell måte. For dette formål er en list som løper fra en kantende av brodekkplaten, utstyrt med en oppad åpen kanal hvor et komplementært konstruert parti på et festelegeme på en arm som kan strammes ved hjelp av en skrue, er innrettet til å danne inngrep slik at platens endekant presses mot underlaget med stor spennkraft.

For å sikre inngrepet i tunge-sporarrangementet må platene skyves tett sammen i tverr-retningen. Under ekstruderingen kan materialet til en viss grad bøyes, og dette må reguleres under monteringen. For å oppnå dette er festelegemet anordnet med et ikke-sirkelformig hull som muliggjør en justering etter den innledende stramming av skrueforbindelsen ved at skrueskaftet anvendes som et anslag for en kile som innsettes mellom skaftet og platens endekant. Når man har oppnådd den korrekte posisjon strammes skrueforbindelsen permanent.

Bro-dekker anordnes vanligvis med en overflate som omfatter en spesiell type belegg. For å kunne lette anvendelsen av et særlig tynt belegg er bro-plåtene svakt avfaset langs de mot-støtende platekanter.

Belegget på bro-dekket ifølge oppfinnelsen er fremstilt av et grunningssjikt som påføres direkte på aluminiumsflaten, et sjikt av permanent elastisk plastmateriale, akrylisk plast eller liknende med en tykkelse på ca. 1-2 mm, idet det oppå dette anbringes et sjikt av et stivt, dvs. et noe fleksibelt, plastmateriale, akrylplast eller liknende som sammenføyes med det permanentelastiske materiale og har en tykkelse på ca. 3-10 mm, og til slutt anordnes et hardt slitemateriale i form av mineralgra-nuler som fordeles i det stive materiale før dette er herdet, slik at det granulerte materiale forankres fast i dette.

Når det passerer et kjøretøy oppstår det bøyebevegelser på belegget og også på dekkplatene. Disse bevegelser absorberes i det permanentelastiske sjikt, men for å eliminere faren for at forandringene i vinkelforholdet mellom de sammenføyde enheter blir så stor at det stive sjikt sprekker opp, er den ovennevnte avfasing utformet slik at en oppnår et tykkere sjikt av perma-nentelastisk materiale i skjøtene, og som kan oppta og muliggjøre en større deformasjonsradius enn det stive materiale uten sprekk-dannelser. Det beskrevne dekk-sjikt er helt tett og beskytter det underliggende brodekke effektivt mot vann, salt og liknende. Selv om det stive overflatesjikt ødelegges, f.eks. under snørydding, eller som følge av en ekstrem forandring i vinkelforholdet mellom skjøtene, klebes det permanentelastiske sjikt mot bro-dekket og tjener som en forseglingsforbindelse som sikrer at vann ikke kan lekke inn.

Selv om bro-dekket er ganske sterkt kan det oppstå situa-sjoner hvor én eller flere broplater må erstattes. Den beskrevne konstruksjon med tunge- og sporpartier som er nøyaktig tilpasset og posisjonert nær brodekkets øvre flate, gjør at én eller flere broplater på enkel måte kan vippes opp etter at festet er løs-gjort, hvoretter de kan erstattes med nye plater.

Oppfinnelsen skal i det etterfølgende beskrives mer i detalj under henvisning til de medfølgende tegninger, hvori: Fig. 1 viser et tverrsnitt av en bro-dekkplate i bro-dekket ifølge oppfinnelsen. Fig. 2 og 3 viser tverrsnitt av endeseksjoner for sammenkop-ling med bro-dekkplatene. Fig. 4, 5 og 6 viser et festelegeme for fastgjøring av bro-dekkplatene samt endeseksjonene til bærebjelkene, og er vist henholdsvis ovenfra, nedefra og fra den ene side. Fig. 7 viser et tverrsnitt av et parti av et montert bro-dekke og dets belegg.

Bro-dekkplatene 1 som vises på fig. 1, omfatter en øvre vegg 2, en nedre vegg 3, sidevegger 4 og 5 samt innvendige avstiv-ningsvegger 7. Sammenføyningene dannes ved at materialtykkelsen er høyere der veggene løper sammen. Sideveggene 4 og 5 omfatter et parti som er stort sett vinkelrett med den øvre vegg, idet den ene sidevegg er anordnet med en tunge 8 som har en avrundet ytterkant mens den andre sidevegg er utformet med et spor 9 med avrundede ytterkanter og en avrundet bunn. Overgangen mellom den øvre vegg og sideveggene er avfaset slik det fremgår ved 10 og 11.

Sideveggene 4 og 5 som er tykkest tilstøtende til den øvre vegg og skråner innad under det vinkelrette parti og smalner av, løper sammen med den nedre vegg 3 og en av avstivningsveggene i et nedre forbindelsespunkt, og fra dette forbindelsespunkt løper en plate 12 henholdsvis 13 som flukter med den nedre vegg og som er anordnet med en rille 14 henholdsvis 15, som har et avrundet bunnparti tilstøtende til den respektive sidevegg.

Høyden på bro-dekkplaten ved hver endekant regnet fra de noe tykkere kanter av den nedre vegg til midten av tungen 8 og sporet 9, dvs. høydene betegnet a henholdsvis b, kan variere. Den ene høyde er noe lavere, idet variasjonen er mellom 0,1 og 0,4 mm. Det er i og for seg mulig å velge hvilken høyde som skal være den laveste, idet den eneste betingelse er at alle plater i en serie fremstilles på samme måte. I den foretrukne utførelse er kanten

(b) som omfatter tungen, lavere enn sporets kant (a). Dette innebærer at når to plater ligger tett sammen på en bjelke, er tungen 8 plassert noe lavere enn sporet 9, og når platene presses sammen vil kanten tilstøtende til tungen løftes noe opp fra bjelkeover-

flaten. Når platene er fastgjort på den måten som skal beskrives nedenfor overføres de spenninger som virker på tunge-kanten på en plate, via tungen og sporet på den fordypede kant på den tilstøt-ende plate, og via dennes sidevegg 4 til bærebjelken. Følgelig fungerer en rad av bro-dekkplater som er sammenføyet som beskrevet, som en enhet som følge av at de suksessive spenninger ikke overføres gradvis fra en plate til den neste.

For å oppnå denne ønskede gjensidige virkning må bro-dekkplatene festes godt både til hverandre og i forhold til underlaget, og til dette formål anvendes det festelegemer 16 slik det vises på fig. 4 og de etterfølgende figurer. Festelegemet omfatter et metall-legeme med en skrånende side 17 som stort sett har samme helling som platenes sidevegger, og en underside 18 som er utformet med et langsgående spor 19 i avstand fra én kant slik at det dannes en gjenstående avrundet rygg 20 på den ene kant av den skrånende side. Den avrundede rygg er tilpasset til rillenes 14 henholdsvis 15 i listene 12 henholdsvis 13 på platen 1. Langs den motsatte kant av undersiden er det utformet et nedadragende fremspring 21. En langstrakt utboring 22 løper gjennom festelegemet på tvers av ryggen 20 og fremspringet 21, og et parti 23 er forsenket på oversiden og rundt utboringen for anbringelse av et skruehode. Bro-dekkplaten fastgjøres kun langs den ene side, ved hjelp av festelegemer 16 og nærmere bestemt med den høyre side i den utsparede kant ifølge den foretrukne utførelse.

Som det vises på tegningen anvendes det lister utformet med spor både i platens topp- og bunnkant. Årsaken til dette er at i noen tilfeller, f.eks. dersom det anvendes en plate i stedet for en endeseksjon, slik tilfellet er med noen brotyper, må begge endekanter på en slik plate fastgjøres. Dersom det i et slikt tilfelle ikke er et tilgjengelig fastgjøringspunkt, er det nødvendig å sette i verk særlige tidkrevende tiltak.

For sammenføyning med veioverflaten på land, anvendes det som regel endeseksjoner av den type som vises på fig. 2 og 3, og disse omfatter et parti som vender mot broen og som tilsvarer platenes sidepartier, og omfatter således et parti anordnet med en tunge 8' henholdsvis et spor 9', en motsatt skråstilt sidevegg og en list som er anordnet med en rille 14' henholdsvis 15<*>. Når en endeseksjon med et spor 9' er fastgjort i stilling, noe som utføres ved at festelegemene 16 plasseres slik at deres rygger 20 på spissenden tilpasses i rillen 15<*>, hvoretter det innsettes skruer 24 som strammes godt til slik at endeseksjonen stramt presses an mot den underliggende bærebjelke 25. I bjelkene er det utboret sylindriske hull 26 med en størrelse nøyaktig tilpasset til skruediameteren.

Deretter plasseres den første bro-dekkplate mot bjelkene 25 og anbringes manuelt så langt, som mulig inn mot endeseksjonen,

hvoretter festelegemene 16, på den måte som er beskrevet ovenfor, monteres langs den kant som, sett fra endeseksjonen, omfatter den bortre ende, og skruene 24 strammes midlertidig. Deretter kan det justeres for eventuelle mistilpasninger f.eks. som følge av at

platen er bøyd, og dette kan utføres ved å drive en tynn kile inn i det frie rom mellom festelegemets 16 bunnflate og bjelken mellom skrueskaftet og listen 13 på platen, inntil tungen 8 passer nøyaktig inn i sporet 9'. Deretter strammes skrueforbindelsen 24 helt til for å hindre enhver klaring mellom platekanten og bjelken. De resterende broplater monteres og justeres på til-svarende måte inntil hele brodekket er ferdiglagt, hvoretter den andre endeseksjon til slutt monteres. Bro-dekkplatene kan erstattes hver for seg uten at det er nødvendig å demontere hele brodekket opp til den ene ende av dette. Idet tungene og sporene er utformet som vist med et avrundet frontparti på tungen og avrundete overganger mellom spor og tilstøtende overflatepartier, kan bro-dekkplatene løftes oppi skjøteområdet og på lettvint måte vippes opp og fjernes etter at festelegemene er løsgjort neden-fra. Remonteringen utføres i motsatt rekkefølge idet tungen og sporet på de nye plater tilpasses til sporet og tungen på de gjenværende plater som holdes skråstilt opp mot hverandre, hvoretter de presses ned samtidig som tunger og spor tilpasses. I stedet for den ovennevnte fastkiling, kan det anvendes andre hjelpemidler, f.eks. hydrauliske jekker eller liknende, som under fastspenningen holder platene i motstøtende stilling med hverandre ved boltingen.

Bro-dekket ifølge oppfinnelsen er, som antydet ovenfor, særlig innrettet til å anvendes sammen med et nytt overflatebelegg som kan anbringes direkte på oversiden av bro-dekkplatene. En del av en slik overflatebelegning er antydet på fig. 6 og omfatter et tynt grunningslag 27 som anbringes direkte på aluminiumsplåtenes overside, et membransjikt 28 med en tykkelse på noen få milli-meter, fremstilt av et trykkfordelende og trykkmottakende elastisk eller elastoplastisk materiale, f.eks. en tokomponent akrylplast, og oppå dette anordnes det et tykkere sjikt eller overflatebærende sjikt 29 av en hardere akrylplast, hvor det fortrinnsvis innblandes mineralkorn av et slitesterkt materiale. Tegningene viser hvordan avfasingen nær overgangsområdet mellom to plater gjør membransjiktet tykkere i dette område og således muliggjør dette sjikt at det stivere sjikt kan bøyes uten at det sprekker opp.

En av fordelene med bro-dekket ifølge oppfinnelsen er at det har lav vekt, slik at når bro-dekket anvendes på eksisterende broer fører dette til en betydelig ekstra lastbærende evne. Som følge av den lave vekt kan hovedbærekonstruksjonen på nye broer gjøres lettere og således billigere, og dette skal illusteres ved det følgende eksempel: En bro med en brospenn på 50 m og en bredde på 12 m har en overflate på 60 0 m<2> .

En lett betongplate veier ca. 70 0 kg/m<2>, mens et dekke ifølge oppfinnelsen veier ca. 50-60 kg/m<2>.

Det kan løselig anslås at ekvivalente trafikkbelastninger som dagens broer beregnes for, omfatter to punktbelastninger på midten av broen hver med en vekt på 50 kN, pluss jevn trafikk i to filer med en intensitet på 0,9 kPa.

Det maksimale bøyemoment mellom bæresøyler som følge av trafikkbelastninger på hele broen er 17,8 kNm.

Betongdekket utgjør et moment på 26,25 kNm mens dekket ifølge oppfinnelsen utgjør 2,25 kNm.

For tradisjonelle konstruksjoner er bøyemomentet totalt sett således 44,05 kNm, mens det er 20,05 kNm på dekket ifølge oppfinnelsen. Hovedbærekonstruksjonen omfattende fundamentene trenger således understøtte kun ca. halve lasten fra et dekke ifølge oppfinnelsen sammenliknet med den konvensjonelle konstruksjon. Dette resultat er selvsagt betydelig kostnadsbesparende for slike kostbare hovedkonstruksjoner.

Claims (7)

1. Anordning ved et bro-dekke som utsettes for konsentrerte, mobile punktbelastninger, som beveger seg langs bro-dekket, hvor anordningen omfatter et antall inntil hverandre plasserte, langstrakte dekkplater (1), som er av lettmetall, fortrinnsvis eks-trudert aluminium, og som hviler på og er forankret til et underlag (25) i form av bjelker, idet platene (1) er utstyrt med en tunge (8) og et spor (9) for sammenføyning av sideveis tilstøt-ende plater (1), karakterisert ved at tungen (8) og sporet (9) er anordnet i ulike høyder over respektive kantpartiers (12,13) underside, idet det ene kantparti (13) understøttes mot underlaget (25), mens det annet kantparti (12) bæres av den tilstøtende dekkplates (1) tunge/spor-inngrep, at tungen (8) eller sporet (9) rager utad i platens (1) sideretning forbi nevnte ene kantparti (13), at nevnte ene kantparti (13) er utstyrt med et i sideretning utad ragende fremspring med en langs oversiden anordnet rille (15), og at et festelegeme (16) er utstyrt med et utadragende, til rillen (15) komplementært kamparti (20), som er innrettet til å gripe inn i og fasthukes i rillen (15), for å holde platens (1) nevnte ene kantparti (13) fastspent mot underlaget (25) og hindre at platen forskyves på tvers, idet festelegemet (16), som danner støtteanlegg mot underlaget ved hjelp av et nedadrettet anslagsparti (21), som er ad-skilt fra kampartiet (20), kan omvippes om det nedadrettete anslagsparti (21) og kan fastspennes til underlaget (25) ved hjelp av en skrueanordning, bolteanordning eller liknende (24).

2. Anordning i samsvar med krav 1, karakterisert ved at hver plate (1) omfatter skrått løpende sidevegger (4,5) som forbinder en øvre vegg (2) med en nedre vegg (3), idet hver sidevegg (4,5) løper fra hvert sitt kantparti (12,13) til hver sin tilhørende tunge (8) henholdsvis spor (9).

3. Anordning i samsvar med krav 2, karakterisert ved at platene (1) er utstyrt med mellomvegger (7) for innbyrdes avstivning av den øvre vegg (2) og den nedre vegg (3), idet de innvendige hjørner mellom veggene (2,3) er utformet med avrundete overgangspartier, og at sporet (9) eller tungen (8) rager utad i platens (1) sideretning forbi også nevnte andre kantparti (12).

4. Anordning i samsvar med krav 3, karakterisert ved at festelegemet (16), som består av en kloss av lettmetall eller liknende materiale og som er utstyrt med en gjennomgående, ikke-sirkulær boring (22), langs den en sidekant er utstyrt med et nedadrettet, tverrgående anslagsparti (21) og langs den motsatte sidekant er utstyrt med et parti som er avfaset motsvarende til platens skråttstilte sidevegg, og at festelegemet (16) er innrettet til å danne anlegg mot underlaget (25) kun ved hjelp av anslagspartiet (21) ved festelegemets ene kant, mens kampartiet (20), som er anordnet langs den motsatte kant, er innrettet til å danne positivt inngrep med rillen (14,15).

5. Anordning i samsvar med krav 1, karakterisert ved at tungen (8) omfatter et avrundet ytterparti og øvre og nedre sider som konvergerer fra tungens rot svakt utad mot det avrundete ytterparti, og at sporet (9) omfatter et avrundet bunnparti og øvre og nedre sider som divergerer svakt utad fra bunnpartiet og som ytterst løper over i tilstøtende sidepartier via avrundete overgangspartier .

6. Anordning i samsvar med krav 1, karakterisert ved at det ene kantparti (13) regnet i horisontal retning er utformet like innenfor sporet (9), mens nevnte andre kantparti (12) regnet i horisontal retning er utformet like innenfor tungen (8) .

7. Anordning i samsvar med et av de foregående krav 1-6, Karakterisert ved at platenes øvre vegg (2) ved overgangen til den tilstøtende sidevegg (4,5) er skrått avfaset like over tungen (8) henholdsvis sporet (9) til dannelse av en V-formet fuge mellom innbyrdes til-støtende plater.