أصبحت جسور العوارض الخرسانية المستمرة حلاً مفضلاً في هندسة الجسور الحديثة نظرًا لقدرتها الممتازة على حمل الأحمال وكفاءتها الإنشائية. تركز هذه الدراسة على التصميم الإنشائي لمثل هذه الجسور، وتهدف إلى استكشاف كيفية تحقيق السلامة، والاقتصاد، والجماليات، وبناء الجسور بكفاءة من خلال تحسين اختيار الامتداد، والتشكيل العرضي، وترتيب الوتر المسبق، وتصميم نظام الدعم. 

1. مبادئ التصميم العامة

يجب أن يتوافق تصميم جسور العوارض الصندوقية المستمرة الخرسانية المضغوطة مسبقًا مع سلسلة من المبادئ العامة لضمان السلامة الهيكلية والاقتصاد والجماليات وقابلية البناء. وتشكل هذه المبادئ حجر الزاوية في تصميم الجسر وتوجه التقدم في عملية التصميم بأكملها. 

(1) السلامة: المبدأ الأساسي هو ضمان سلامة هيكل الجسر. ويجب أثناء التصميم مراعاة مختلف ظروف الحمولة الممكنة (بما في ذلك الحمولة الفارغة، والحمولة الحية، والحمولة الحرارية، والحمولة الريحية، والحمولة الزلزالية، وما إلى ذلك) مراعاة كاملة. ومن خلال الحساب والتحليل الدقيقين، يجب التأكد من أن الجسر يفي بمتطلبات القدرة على حمل الحمل والثبات في ظروف الخدمة العادية وإجراءات الحمل الشديد على حد سواء. وبالإضافة إلى ذلك، تؤخذ في الاعتبار متانة الهيكل، وتُعتمد تدابير مناسبة مضادة للتآكل والصدأ لتمديد فترة خدمة الجسر. 

(2) الاقتصاد: على أساس ضمان السلامة، يجب أن يركز التصميم على الاقتصاد. وتخفض تكلفة المشروع من خلال تدابير معقولة مثل اختيار مدى الامتداد، وتحقيق الاستخدام الأمثل للقطاعات العرضية، وحفظ المواد. وفي الوقت نفسه، تؤخذ راحة البناء في الاعتبار للحد من صعوبة البناء وتكاليفه. 

(3) الجماليات: كبنية تحتية عامة، تعتبر جماليات الجسور أيضا عاملا مهما لا يمكن تجاهله. أثناء التصميم، يجب إيلاء الاهتمام للتنسيق بين الجسر والبيئة المحيطة به، وسيتم تبني تقنيات مثل الخطوط الموجزة والناعمة ومطابقة الألوان المتناغمة لجعل الجسر منطقة منظرية جميلة. 

(4) القابلية للتشييد: يجب أن يراعي التصميم على نحو كامل جدوى ظروف التشييد وتكنولوجياته. يمكن للتصميم الإنشائي المعقول ليس فقط تقليل صعوبة البناء وتحسين كفاءة البناء ولكن أيضا ضمان جودة البناء. ولذلك، يجري الاتصال الكامل بوحدة التشييد أثناء عملية التصميم لضمان قابلية تنفيذ مخطط التصميم. 

2. التصميم الأفقي والعبري للقسم 

(1) اختيار نسبة الامتداد تعتبر نسبة الامتداد معلمًا رئيسيًا في تصميم الجسر، والذي يؤثر بشكل مباشر على الأداء الميكانيكي والفوائد الاقتصادية للجسر. يجب أن يأخذ اختيار نسبة الامتداد في الاعتبار بشكل شامل عوامل مثل الطوبوغرافيا وتدفق حركة المرور ومتطلبات الملاحة وظروف البناء. وبشكل عام، في المناطق ذات التضاريس المسطحة نسبيًا وتدفق المرور الكبير، يمكن زيادة نسبة الامتداد بشكل مناسب لتقليل عدد الأرصفة وتحسين الراحة أثناء القيادة ؛ )، بينما في المناطق ذات التضاريس المعقدة والمتطلبات الملاحية العالية، تُخفض نسبة المساحة على النحو المناسب لتلبية متطلبات تطهير الملاحة. ويتحدد النطاق المعقول لنسبة الامتداد استناداً إلى شروط محددة للمشروع من خلال الحساب والتحليل والمقارنة. 

(2) تصميم مقطع عرضي تصميم مقطع عرضي هو جزء مهم من التصميم الهيكلي للجسر، الذي يرتبط مباشرة بقدرة حمل واستقرار الجسر. وتشمل العناصر الرئيسية لتصميم المقطع العرضي ارتفاع الشعاع، وسمك اللوح العلوي، وسمك اللوح السفلي، وسمك الشبكة. -يجب أن يفي اختيار ارتفاع الشعاع بمتطلبات القوة والصلابة، مع مراعاة سهولة البناء والاقتصاد. -يكون سمك اللوح العلوي كافياً لتحمل نقل طبقة رصيف السطح وحمل المركبة. -يجب أن يستوفي سمك اللوح السفلي شرط التوزيع الموحد للضغط الانضغاطي. -يجب مراعاة انتقال القص والثبات المحلي في سمك الشبكة. أثناء التصميم، يمكن توفير النطاق الموصى به وطريقة التصميم على أساس متطلبات الكود ونتائج تحليل الحسابات. 

3. دعم وتصميم نظام الدعم 

(1) دعم وضع المبادئ واختيار النوع الدعم هي مكونات مهمة لنقل القوة في هياكل الجسر، والتي تربط البنية الفوقية للجسر والأرصفة/الدعامات وتنقل الأحمال على البنية الفوقية للجسر إلى الأرصفة/الدعامات. ويجب أن يتبع وضع الدعائم مبادئ نقل القوة المعقول ومسار الحمولة الخالي. وعند اختيار نوع الدعم، يجب النظر بصورة شاملة في عوامل من قبيل الشكل الهيكلي، وخصائص الحمل، وتغيرات درجة الحرارة، والإجراءات الزلزالية. أنواع الدعم الشائعة تشمل الدعامات الثابتة، والدعامات المنزلقة، والدعامات المتدحرجة، والتي يجب أن يتم اختيارها وفقا لشروط محددة أثناء التصميم. 

(2) تأثير الدعم على قوة الجسر واستقراره يؤثر أداء الدعم بشكل مباشر على الأداء الميكانيكي واستقرار الجسر. ويمكن لإطار الدعم المعقول أن يقلل من تشوه البنية العلوية للجسر وإزاحته وأن يحسن صلابة الهيكل عموما ؛ في حين أن وضع الدعم غير المعقول قد يؤدي إلى قوة غير متساوية على الهيكل، والتركيز المفرط للإجهاد والتشوه، وحتى الضرر الهيكلي. ولذلك، فإن تأثير الدعائم على قوة الجسر واستقراره يجب أن يؤخذ بعين الاعتبار عند تصميم الدعم. 

 (3) أفكار التصميم وطرق نظم الدعم يجب أن يتبع تصميم نظم الدعم مبدأ التصميم العام لضمان التنسيق والاتساق بين الدعم وهيكل الجسر. وأثناء التصميم، تؤخذ في الاعتبار عوامل من قبيل موضع ترتيب الدعامات وكميتها ونوعها، فضلاً عن طريقة الربط بالأرصفة/الدعامات وبالبنية الفوقية للجسر. وفي الوقت نفسه، يجري التحليل والتحقق الميكانيكيان اللازمان للدعائم لضمان سلامتها وموثوقيتها في ظل مختلف ظروف العمل.

 4. ترتيب الأوتار قبل الإجهاد 

 (1) مبادئ وطرق ترتيب ما قبل التشديد على الأوتار يعد ترتيب الأوتار المسبقة التشديد حلقة وصل رئيسية في تصميم الجسور الخرسانية مسبقة التشديد. يمكن للترتيب المعقول للأوتار المسبقة الضغط تحسين قدرة تحمل الحمل ومقاومة الشقوق في الجسر بشكل فعال. عند ترتيب الأوتار السابقة للتشديد، يجب اتباع مبدأي النقل الواضح للقوة والتوزيع الموحد لضمان إمكانية انتقال ما قبل الضغط إلى الخرسانة وفقاً لمتطلبات التصميم. وتشمل أشكال ترتيب الأوتار السابقة للتجديد الأوتار السابقة للتجديد الطولية، والأوتار السابقة للتجديد العرضية، والأوتار السابقة للتجديد الرأسية: -تستخدم الأوتار السابقة للتجديد الطولية بشكل أساسي لتحسين قدرة تحمل الحمل الطولي ومقاومة الصدوع لبنية الجسر الفوقية. -تستخدم الأوتار المسبقة المستعرضة لتحسين صلابة الهيكل واستقراره المستعرضين. -تستخدم الأوتار الرأسية السابقة للضغط لضبط تركيز الإجهاد والتشوه في المناطق المحلية. 

(2) فقدان الاحتكاك وكفاءة الإرتداد للأوتار السابقة للضغط أثناء عملية الشد للأوتار السابقة للضغط، ستتأثر بالعديد من المقاومات، مما يؤدي إلى فقدان الاحتكاك، والذي سيؤثر على تأثير الشد الفعلي وكفاءة الإرتباط للأوتار السابقة للضغط. وللحد من فقدان الاحتكاك وتحسين كفاءة الإرساء، يجب اتخاذ تدابير مقابلة أثناء التصميم، مثل اختيار معدات شد ذات معامل احتكاك منخفض، وتحقيق الشكل الأمثل لترتيب الأوتار السابقة للضغط، وتعزيز المعالجة الهيكلية لمنطقة الإرساء. 

5. ترتيب الأغشية 

 (1) وظائف الأغشية هي مكونات ربط عرضي مهمة في هياكل الجسر، والتي تشمل وظائفها الرئيسية تحسين الصلابة العامة للجسر، والحد من التشوه، ونقل قوة القص العرضية. من خلال ترتيب معقول من الأغشية، يمكن تعزيز سلامة واستقرار هيكل العارضة الصندوق بشكل فعال، ويمكن تحسين مسار نقل الحمل، ويمكن تقليل تركيز الضغط، وبالتالي تحسين قدرة تحمل الحمل ومتانة الجسر. 

(2) ترتيب أوضاع الأغشية 

1. في الدعائم: يتم ترتيب الأغشية عادة في كل دعامة من عارضة الصندوق لتعزيز الصلابة العرضية للهيكل بالقرب من الدعائم والحد من توليد الإجهاد التشويهي. في حالة العوارض الصندوقية المنحنية، عندما يكون نصف القطر الداخلي في نطاق صغير (أقل من 240 متر مثلاً)، يجب ترتيب أغشية إضافية بين الفتحات لزيادة تحسين الأداء العام للهيكل. 

2. في المواضع المتوسطة وغيرها من المواضع الضرورية: بالإضافة إلى مواضع الدعم، قد تحتاج الأغشية أيضًا إلى ترتيب في المواضع المتوسطة أو المواضع الضرورية الأخرى وفقًا لعمر الجسر وعرضه. ويتحدد ترتيب هذه الأغشية من خلال تحليل هيكلي مفصل لضمان استقرار وسلامة الهيكل العام للجسر. 

(3) متطلبات سمك الأغشية 

ويجب أن يفي سمك الأغشية بمتطلبات القوة وأن يراعي سهولة البناء والاقتصاد. بشكل عام: 

• يتراوح سمك الأغشية في الدعامات الجانبية عادة من 0.8 متر إلى 1.2m.

• ويحدد سمك الأغشية في الدعامات الوسطى من خلال حساب يستند إلى ظروف القوة مثل وضع الدعامات، التي تصل عموماً إلى أكثر من 1.2 متر، كما يجب أن تستوفي اشتراطات التفاصيل الهيكلية.

وبالنسبة لجسور العوارض الخرسانية المستمرة التي يتم الضغط عليها مسبقاً، يجب أن يراعى أيضاً سمك الأغشية متطلبات ترتيب وترسي الأوتار السابقة للضغط لضمان نقل الإجهاد وتنفيذه بفعالية. وبالإضافة إلى ذلك، يجب أن يراعي ترتيب الأغشية أيضا التنسيق والتكامل مع المكونات الهيكلية الأخرى. أثناء عملية التصميم، يتم التنسيق مع المكونات مثل العارضة والدعامات الرئيسية لضمان أن هيكل الجسر بأكمله لديه نقل قوة معقول ومسارات حمل واضحة واستقرار جيد.

خاتمة

باختصار، تجري هذه الدراسة مناقشة شاملة ومتعمقة حول التصميم الإنشائي لجسور العوارض الخرسانية المستمرة. من خلال تحسين الامتداد، وتحسين تصميم المقطع العرضي، والترتيب العلمي للأوتار السابقة للجهد، والتصميم المبتكر لأنظمة الدعم، تم تحسين قدرة تحمل الحمل، والمتانة، وكفاءة بناء الجسر بشكل كبير. لا تثري هذه النتائج البحثية نظرية تصميم الجسور الخرسانية المجمدة مسبقا فحسب بل تقدم أيضا دعما قويا للتطبيقات الهندسية العملية، مشيرة إلى أن هذه التكنولوجيا ستلعب دورا أكثر أهمية في مجال بناء الجسور في المستقبل.