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1. Puente de pontones flotante se refiere a un puente que flota en la superficie del agua con un bote o un tanque de pontones en lugar de pilares de puente. El puente de pontones flotantes se compone de un muelle flotante, un panel, una viga de distribución y un sistema de aire por cable.
2. Puntos de consideración del esquema básico del diseño del puente de pontones flotantes
Estado de la carretera, rendimiento, estructura de pontones, dibujos de pontones, medio ambiente.
3. Principio de diseño básico del puente de pontones flotantes.
Principios a seguir: los objetivos de desempeño son consistentes con el propósito, seguridad, durabilidad, calidad, facilidad de mantenimiento y gestión, armonía con el medio ambiente, economía y otros indicadores.
Elección del tipo de estructura: se deben considerar las condiciones topográficas, geológicas y geográficas.
El número de estructuras de pontones y el sistema general deben cumplir los requisitos de resistencia, deformación y estabilidad.
La vida útil de un puente de pontones flotante es muy sensible a las condiciones ambientales y a factores como las cargas naturales (como el viento, las olas del agua, las corrientes, los cambios de marea, las subfluctuaciones en la superficie del lago) y la corrosión. Bajo la condición de bajo costo de ciclo, generalmente se espera que la vida útil del puente flotante de pontones sea de 75 a 100 años.
Según la clasificación de importancia, el puente de pontones flotantes se divide en tipo estándar y tipo especial importante, es decir, puente de pontones flotantes tipo A y puente de pontones flotantes tipo B. El puente de pontones flotantes A es diferente del puente de pontones flotantes B. Los puentes de pontones flotantes B se dividen en: autopistas, autopistas urbanas, vías urbanas designadas, carreteras nacionales ordinarias, cruces dobles, viaductos, puentes ferroviarios, puentes locales y municipales especialmente importantes.
La siguiente tabla proporciona la clasificación de los niveles de rendimiento del estado del puente de pontones flotantes. Un nivel de desempeño estatal de 0 se compara principalmente con otros niveles de desempeño del 1 al 3. Para cargas de tráfico, olas de tormenta, tsunamis y terremotos, los pontones están diseñados en varios niveles de rendimiento.
Según el factor de importancia, el diseño del puente de pontones flotantes debe garantizar que tenga el nivel de desempeño objetivo correspondiente enumerado en la Tabla 7, como carga, onda de tormenta, tsunami y terremoto.
4. Carga de diseño del puente de pontones flotantes
Carga de diseño
Incluye principalmente: carga estática, carga dinámica, carga de impacto (como colisión, etc.), presión del suelo (como el pilote de anclaje en el sistema de anclaje en el puente de pontones flotante), presión hidrostática (incluida la flotabilidad), carga de viento, factor de onda de agua (incluido el factor de expansión), factor sísmico (incluida la presión hidrodinámica), factor de cambio de temperatura, factor de flujo de agua, factor de cambio de marea, factor de deformación de cimientos, factor de movimiento de soporte, etc. Carga de nieve, carga centrífuga, factor de tsunami, factor de marea de tormenta, fluctuación del lago (secundario) fluctuación), onda de choque del barco, choque del mar, carga de frenado, carga de ensamblaje, carga de colisión (incluida la colisión de un barco), factor de hielo y presión del hielo, factor de transporte costero, factor de objeto a la deriva, factor de clase de agua (erosión y fricción) y otras cargas.
Flotabilidad, onda de agua, viento y período de recurrencia.
Durante el diseño del puente de pontones flotantes, el cambio del nivel del agua causado por mareas, tsunamis y marejadas ciclónicas es una de las cargas de control. En el diseño se debe considerar el eje vertical del puente de pontones flotantes. Cuando el viento sopla sobre el agua, las olas resultantes crearán cargas horizontales, verticales y de torsión en el puente de pontones flotante. Estas cargas dependen de la velocidad, dirección, duración, duración del viento (longitud de la zona de viento), estructura del canal y profundidad.
La velocidad del viento de diseño es la velocidad promedio durante un período de 10 minutos a una altitud de 10 m sobre el agua. Las cargas naturales como vientos y terremotos son un factor clave en muchos casos.
Ola de agua irregular
Normalmente, las ondas del agua son muy irregulares. Están compuestos por ondas de agua regulares con muchos componentes de frecuencia.
Debido a que el período natural del puente de pontones flotantes es mucho más largo que el del puente tradicional, el efecto de la onda de agua con un período prolongado es mayor. En términos de frecuencia, el espectro representa la distribución de energía de las ondas del agua. Cuando el viento sopla desde una cierta distancia horizontal, las ondas del agua continúan viajando. Pero después de un cierto período de tiempo, la ola de agua deja de fortalecerse gradualmente y se estabiliza.
Carga combinada
La carga combinada tendrá un efecto adverso sobre el puente flotante de pontones.
Los niveles de marea se dividen en las siguientes categorías:
Durante los terremotos: entre HWL (nivel alto de agua) y LWL (nivel bajo de agua);
Durante tormentas de nieve: entre HHWL (HWL más alto) y LWL o entre HHWL y LLWL (LWL más bajo);
Condiciones de uso: entre HWL y LWL
Por lo tanto, no se producen daños mortales durante los tsunamis, ni por cambios extremos de marea entre HWL y LWL ni por subidas y bajadas de los niveles de agua.
5. Material del puente de pontón flotante
Los materiales comunes son el acero y el hormigón.
En términos generales, primero se debe considerar la corrosión de la estructura del pontón. Debido a que la estanqueidad del hormigón es muy importante, generalmente se utiliza hormigón impermeable u hormigón marino en la fabricación de puentes de pontones flotantes. Entre ellos, el cemento Portland de fusión media, el cemento Portland de escoria de alto horno y el cemento Portland de polvo volador se pueden utilizar para fabricar puentes de pontones flotantes. Los efectos de peristaltismo y contracción de la estructura deben considerarse sólo cuando el tanque está seco, por lo que no es necesario considerar los efectos anteriores una vez que se lanza el tanque. El hormigón de alto rendimiento, como el polvo de moscas y el polvo de sílice, es el más adecuado para fabricar tanques flotantes.
Los materiales utilizados en el sistema de amarre deben seleccionarse de acuerdo con los objetivos de diseño, medio ambiente, durabilidad y economía.
Debido al ambiente corrosivo, la anticorrosión es necesaria, especialmente en las partes por debajo del nivel promedio del agua, MLWL, habrá corrosión local grave. Para tales piezas, generalmente se adopta protección catódica.
El tratamiento de superficie generalmente se adopta bajo los métodos de tratamiento de superficie LWL que incluyen pintura, adición de superficie de material orgánico, superficie de grasa mineral, superficie de material inorgánico, etc. El tratamiento de superficie inorgánico incluye recubrimiento metálico, como recubrimiento de titanio, superficie de acero inoxidable, zinc, aluminio, aleación de aluminio, etc. El efecto de la profundidad del agua sobre la velocidad de corrosión depende del medio ambiente.
La corrosión por salpicadura es la más grave y su límite superior se puede determinar según la instalación de la estructura.
El área de flujo y reflujo es el ambiente más severo y la velocidad de corrosión varía mucho con la profundidad.
En la zona de agua salada, el ambiente se vuelve más moderado. Pero en algunas condiciones, como las corrientes y el aumento del transporte marítimo, la corrosión puede acelerarse.
El entorno de la capa de suelo debajo del lecho marino depende de la densidad de la sal, el nivel de contaminación y las condiciones climáticas, pero la velocidad de corrosión es relativamente estable.
Nota: En comparación con la estructura fija, el puente de pontones flotante cambia con la superficie del agua, por lo que el flujo y reflujo de la marea no existe.
6. Estado límite del puente flotante de pontones
El puente de pontones flotantes debe tener capacidad suficiente para enfrentar peligros potenciales como barcos, escombros, madera, inundaciones, fallas de las cuerdas de amarre y la separación completa del puente después de una fractura lateral u oblicua.
Aunque el agua proporciona flotabilidad al puente de pontones flotantes, si el agua se filtra hacia el interior del puente de pontones flotantes, lo dañará gradualmente y eventualmente provocará el hundimiento del puente. Este es el problema de investigación actual al que se enfrenta el puente de pontones flotantes.
7. Diseño y análisis específico del puente de pontones flotantes.
Estabilidad: se refiere a la capacidad del barco para inclinarse bajo la acción de fuerzas externas y volver a la posición de equilibrio original después de que las fuerzas externas desaparecen.
Tres estados de equilibrio:
1) Equilibrio estable: G está por debajo de M, y la gravedad y la flotabilidad forman un par de estabilidad después de la inclinación.
2) Equilibrio inestable: G está por encima de M, y la gravedad y la flotabilidad forman un momento de vuelco después de la inclinación.
3) Equilibrio accidental: G y M coinciden, y la gravedad y la flotabilidad actúan en la misma línea vertical después de la inclinación, sin torsión.
La relación entre estabilidad y navegación de barcos:
1) La estabilidad es demasiado grande y el barco se balancea violentamente, lo que provoca incomodidad al personal, uso inconveniente de los instrumentos de navegación, fácil daño a la estructura del casco y fácil desplazamiento de la carga en la bodega, poniendo en peligro la seguridad del barco.
2) La estabilidad es demasiado pequeña, la capacidad anti-zozobra del barco es pobre, es fácil que aparezca un gran ángulo de inclinación, la recuperación es lenta, el barco está inclinado sobre la superficie del agua durante mucho tiempo y la navegación es ineficaz.
Al igual que ocurre con las embarcaciones, el vuelco de los pontones está relacionado con su estabilidad estática.
En el proceso de diseño de un puente de pontones flotantes, se deben considerar varias cantidades físicas importantes: desplazamiento vertical, desplazamiento horizontal y grado de inclinación.
Ya sean las condiciones climáticas habituales de tormenta de nieve que ocurren una vez al año o las condiciones climáticas extremas de tormenta de nieve que ocurren una vez en un siglo, la comodidad del tráfico debe considerarse cuidadosamente en el diseño. Por lo tanto, la aceleración de respuesta del puente debe estar dentro del rango de valores tolerables.
Estabilidad de manejo: La facilidad de manejo es uno de los aspectos más importantes.
Fatiga: para prevenir daños estructurales provocados por cargas dinámicas, como viento, olas de agua, etc. El método de evaluación es el mismo que para los Puentes tradicionales.
Factores sísmicos: debido a que el puente de pontones flotantes tiene un período natural prolongado, es necesario estudiar la influencia de las ondas sísmicas de período largo. Aunque los pontones están inherentemente aislados, es necesario verificar la resistencia del sistema de amarre a los terremotos, especialmente los pilotes de amarre y las cimentaciones.
8. Diseño del cuerpo del puente de pontón flotante: los pontones generales consideran principalmente el tanque de pontón separado. Como se explicó anteriormente, las características hidrodinámicas de cada tanque se pueden estudiar individualmente y luego los resultados obtenidos se pueden utilizar para el análisis global del sistema. De hecho, los métodos discretos, como el método de elementos finitos, se utilizan a menudo en el análisis de sistemas globales. Para este método de análisis se debe considerar la masa adicional de cada tanque, el amortiguamiento hidrodinámico y los factores hidrodinámicos, y se debe ingresar la posición del centro de flotabilidad del tanque.
Diseño de velocidad del viento y altura efectiva de las olas: la altura efectiva de las olas de 2,5 m es un punto clave del puente tipo pontón. Para garantizar que la altura efectiva de las olas sea inferior a 2,5 m, es necesario instalar una barrera contra olas. El efecto viscoso y el efecto de flujo potencial son dos factores importantes en el análisis del movimiento ondulatorio del agua incidente y la tensión de las estructuras submarinas. Para la teoría del flujo potencial, se trata principalmente de los efectos de dispersión y radiación de las ondas de agua alrededor de la estructura.
La dispersión del agua es la más importante. Por lo tanto, es muy razonable aplicar la teoría de la dispersión de las ondas de agua para analizar el problema en esta región.
De hecho, aunque la teoría del flujo potencial del fluido en la superficie libre se basa en el supuesto de que el fluido es incompresible, irrotacional y no viscoso, sus resultados de predicción concuerdan bien con los resultados experimentales. Esta es la razón por la que la teoría de la dispersión de las ondas de agua basada en la teoría del flujo potencial lineal se aplica a menudo en el análisis de diseño.
Diseño de superestructura: incluye principalmente la selección del tipo de estructura, el diseño de la composición de la estructura y el contenido anticorrosión.
Diseño de cuerpo flotante: El diseño de cuerpo flotante es muy diferente al diseño de puente tradicional. El diseño del cuerpo flotante incluye: selección del tipo de cuerpo flotante, diseño de la pieza de control de inundaciones del cuerpo flotante, diseño de prevención de colisiones de barcos, diseño de la estructura de la sección de conexión de transición, protección contra la corrosión, instalaciones auxiliares y diseño de la estructura de anclaje.
Diseño de estructura de anclaje: confirmar el tipo, distribución y cantidad de estructura de anclaje. En el diseño, es necesario comprender los diversos parámetros del medio ambiente, como la velocidad del viento, las olas y corrientes del agua, los terremotos, los cambios de temperatura, los tsunamis, los choques en la superficie del lago (ondas secundarias), las olas de agua de período prolongado, el diseño de la estructura de anclaje del pilote de anclaje, el anclaje de la cadena del ancla, la plataforma de las patas tensoras y otras condiciones, y el método de anclaje a través de los dos extremos de la abrazadera.
Diseño básico: el diseño básico suele incluir: confirmar la carga, seleccionar el tipo de cimentación.
Diseño de accesorios: selección y diseño de estructura de conexión.
9. Aplicación del puente flotante de pontones: peatonal, vial y ferroviario.
10. Características del puente de pontones flotante: La estructura no es complicada, también es fácil de desmontar, pero los costos de mantenimiento son altos.
El propósito de la construcción de puentes de pontones flotantes generalmente se divide en dos categorías: una es satisfacer las necesidades de preparación para el combate militar o socorro en casos de desastre. Debido a que la base flotante reemplaza la compleja base fija submarina, el puente de pontones flotante es fácil de instalar, fácil de desmontar, más fácil de evacuar y ocultar, y más fácil de cargar y transportar, y tiene una rapidez y movilidad excepcionales.
En tiempos de guerra, puede superar obstáculos fluviales, garantizar el transporte ferroviario y por carretera, en tiempos de paz, superar desastres por inundaciones, realizar reparaciones rápidas y socorro en casos de desastre, o comunicarse rápidamente con las dos partes para transportar diversos materiales de construcción a gran escala, lo cual es un medio de emergencia flexible y eficiente a corto plazo, por lo que la investigación teórica y experimental sobre este tipo de puente de pontones flotantes es de gran importancia práctica.
El otro propósito es principalmente por consideraciones económicas, es decir, cuando la profundidad del agua del sitio es muy grande o el fondo es muy blando, la construcción de muelles tradicionales no es adecuada. En este momento, aprovechando la flotabilidad natural del agua, un puente de pontones flotantes que no requiere muelles tradicionales ni buenos cimientos se convierte en una mejor opción.
| ESPECIFICACIÓN DEL PUENTE DE ACERO EVERCROSS -GREAT WALL | ||
| EVERCROSS - PUENTE DE ACERO DE LA GRAN MURALLA |
Puente Bailey (Compact-200, Compact-100, LSB, PB100, China-321, BSB) Puente modular (GWD, HBD60, CB300, Delta, tipo 450, etc.), puente de armadura, puente Warren, puente de arco, puente de placa, puente de vigas, puente de vigas en caja, puente colgante, puente atirantado, puente flotante, etc. |
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| ALCANCE DE DISEÑO | 10M A 300M Un solo tramo | |
| MANERA DE TRANSPORTE | CARRIL ÚNICO, CARRILES DOBLES, MULTILANE, PASARELA, ETC. | |
| CAPACIDAD DE CARGA | AASHTO HL93.HS15-44,HS20-44,HS25-44, BS5400 HA+20HB,HA+30HB, AS5100 Truck-T44, IRC 70R Clase A/B, NATO STANAG MLC80/MLC110. Camión-60T, remolque-80/100 toneladas, etc. Puente DB24 de primer grado de Corea |
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| GRADO DE ACERO | EN10025 S355JR S355J0/EN10219 S460J0/EN10113 S460N/BS4360 Grado 55C AS/NZS3678/3679/1163/Grado 350, ASTM A572/A572M GR50/GR65 GB1591 GB355B/C/D/460C, etc. |
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| CERTIFICADOS | ISO9001, ISO14001,ISO45001,EN1090,CIDB,COC,PVOC,SONCAP,etc. | |
| SOLDADURA | AWS D1.1/AWS D1.5 AS/NZS 1554 o equivalente |
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| TORNILLOS | ISO898,AS/NZS1252,BS3692 o equivalente | |
| CÓDIGO DE GALVANIZACIÓN | ISO1461 AS/NZS 4680 ASTM-A123, BS1706 o equivalente |
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| Nivel de rendimiento | Descripción del peligro |
| 0 | No hay daños a la estabilidad del puente. |
| 1 | No daña la función del puente |
| 2 | Aunque el daño tiene algunas limitaciones en la función del puente, estas funciones pueden restaurarse |
| 3 | Los peligros pueden causar la pérdida de la función del puente, pero son limitados para evitar el colapso, el hundimiento y la deriva. |
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