การออกแบบสะพาน

ผู้แต่ง
ศ.ดร.ทศพล ปิ่นแก้ว
มนต์เกียรติ์ ชนินทรลีลา

ปีที่พิมพ์
พิมพ์ครั้งที่ 2 (ฉบับปรับปรุง)
มีนาคม 2567
จำนวน
597 หน้า
ISBN
9786169248903

รหัสสินค้า
0667
หมวดหนังสือ
ก่อสร้าง

การออกแบบสะพาน Bridge Design

บทที่ 1 บทนำ (Introduction)
1.1 บทนำ
1.2 วิวัฒนาการของสะพาน
1.3 การจำแนกชนิดและประเภทของสะพาน
1.3.1 จำแนกตามการรับแรงของระบบโครงสร้าง
1.3.2 จำแนกตามประเภทวัสดุที่ใช้ก่อสร้าง
1.3.3 จำแนกตามลักษณะการประกอบ (Fabrication)
1.3.4 จำแนกตามรูปร่างของหน้าตัดของชิ้นส่วน (Cross-section)
1.3.5 จำแนกตามวิธีการก่อสร้าง (Construction Methods)

บทที่ 2 หลักเกณฑ์สำหรับพิจารณาออกแบบสะพาน (General Design Considerations)
2.1 บทนำ
2.2 วิธีหน่วยแรงใช้งาน (Allowable Stress Design, ASD)
2.3 วิธีตัวคูณเพิ่มน้ำหนักบรรทุกใช้งาน (Load Factor Design, LFD)
2.4 วิธีตัวคูณเพิ่มและความต้านทานน้ำหนัก (Load and Resistance Factor Design, LRFD)
2.5 วิธีสภาวะสุดขีด (Limit State)
2.6 พฤติกรรมการดัดของคาน (Flexural Behavior)

บทที่ 3 น้ำหนักบรรทุกตามมาตรฐาน AASHTO LFD (Highway Loads by AASHTO LFD)
3.1 บทนำ
3.1.1 น้ำหนักบรรทุกคงที่ (Dead Loads, DL)
3.1.2 น้ำหนักจร (Live Loads, LL)
3.1.3 แรงกระทำอื่นๆ
3.2 น้ำหนักบรรทุกในงานสะพาน (Bridge Loads, LFD)
a.1 น้ำหนักของยานพาหนะ (Highway Loads)
a.2 แรงกระแทก (Gravity Loads)
a.3 การลดค่าน้ำหนักบรรทุกจร (Reduction in Load Intensity)
3.2.2 แรงในแนวราบ (Lateral Loads)
b.1 แรงตามแนวยาว (Longitudinal Forces)
b.2 แรงหนีศูนย์กลาง (Centrifugal Forces)
b.3 แรงลม (Wind Load)
b.4 แรงเนื่องจากแผ่นดินไหว (Earthquake Forces)
3.3 การรวมแรง (Load Combination, LFD)
3.4 การประเมินสภาพและความมั่นคงแข็งแรงของสะพานโดยวิธี LFR
3.5 สรุป (Summary)
3.6 แบบฝึกหัด

บทที่ 4 การออกแบบสะพานคอนกรีตอัดแรงโดยวิธี AASHTO LFD (Design of Prestressed Concrete Bridges by AASHTO LFD)
4.1 บทนำ
4.2 สภาวะใช้งาน (Serviceability Limit State)
4.2.1 หน่วยแรงที่ยอมให้ของคอนกรีต (Stress Limitation for Concrete)
4.2.2 การควบคุมรอยแตกร้าว (Concrete of Cracking under Service Loads)
4.2.3 ข้อกำหนดการโก่งตัว (Superstructure Deflection Limitations)
4.3 สภาวะประลัย (Ultimate Limit State)
4.3.1 ความกว้างประสิทธิผลของปีกคาน
4.3.2 กำลังดัดประลัย (Ultimate Flexural Strength)
4.3.2a) หน่วยแรงดึงเฉลี่ยในลวดอัดแรงที่สภาวะประลัย
4.3.2b) กำลังดัดคานหน้าตัดรูปสี่เหลี่ยม (Rectangular Sections)
4.3.3c) กำลังดัดคานรูปตัวที (Flanged-sections)
4.3.2d) เหล็กเสริมน้อยที่สุด (Minimum Reinforcement)
4.3.2e) เหล็กเสริมมากที่สุด (Maximum Reinforcement)
4.3.3 การออกแบบชิ้นส่วนรับแรงเฉือน (Design for Shear)
4.3.3a) กำลังต้านทานแรงเฉือนโดยคอนกรีต (Shear Strength Provided by Concrete)
4.3.3b) กำลังเฉื่อนของคอนกรีต กรณีต้านทานการแตกร้าวเนื่องจากผลร่วมกันของแรงเฉือนและโมเมนต์ดัด, Vci (Flexural Shear Cracking)
4.3.3c) กำลังเฉือนของคอนกรีต กรณีต้านทานการแตกร้าวเนื่องจากผลของแรงเฉือนในตัวแกน Vcw (Web Shear Cracking)
4.3.3d) ปริมาณเหล็กเสริมรับแรงเฉือนที่ต้องการ
4.3.4 การออกแบบหน้าตัดรับแรงบิด (Design for Torsion)
4.3.4a) ทฤษฎีดัดเฉียง (Skew Bending Method)
a1) กำลังต้านทานแรงบิดแตกร้าวของคอนกรีต
a2) กำลังต้านทานแรงบิดของเหล็กเสริมปลอก
a3) กำลังต้านทานแรงเฉือนและแรงบิดร่วมกัน (Combined Shear and Torsion)
a4) เหล็กเสริมปลอกรับแรงบิด
a5) แรงบิดน้อยที่สุด และ มากที่สุด (Minimum and Maximum Torsional Moment)
a6) ปริมาณเหล็กเสริมตามยาว (Longitudinal Reinforcement)
4.3.4b) ทฤษฎีความคล้ายคลึงของโครงอวกาศ (Space truss analogy)
b1) กำลังต้านทานแรงบิดแตกร้าวของคอนกรีตไม่เสริมเหล็ก
b2) กำลังต้านทานแรงบิดของเหล็กเสริมปลอก
b3) ปริมาณเหล็กเสริมตามยาว
b4) กำลังต้านทานแรงเฉือนและแรงบิดร่วมกัน
4.3.5 แรงเฉือนในแนวราบที่รอยต่อตานคอมโพสิต (Horizontal Shear Design in Composite Flexural Members)
4.3.5a) กำลังต้านทานแรงเฉือนในแนวราบที่รอยต่อ
4.3.5b) การหาแรงเฉือนประลัยในแนวราบที่รอยต่อ
4.4 แบบฝึกหัด

บทที่ 5 น้ำหนักบรรทุกตามมาตรฐาน AASHTO LRFD (Highway Loads by AASHTO LRFD)
5.1 บทนำ
5.2 น้ำหนักบรรทุกในงานสะพาน (Bridge Loads, LRFD)
5.2.1 แรงในแนวดิ่ง (Gravity Loads)
a.1 น้ำหนักของยานพาหนะ (Live Loads)
a.2 น้ำหนักคนเดิน (Pedestrian Loads)
a.3 แรงจากความล้า (Fatigue Load)
a.4 การวิเคราะห์แรงภายใน
a.5 ตัวคูณจำนวนช่องจราจร (Multiple Lane Presence Factor)
a.6 การกระจายน้ำหนักจรต่อเลน (Distribution of Live Loads per Lane)
a.6.1) การกระจายโมเมนต์ดัดในคานตัวใน
a.6.2) การกระจายแรงเฉือนในคานตัวใน
a.6.3) การกระจายแรงเฉือนในคานตัวนอก
a.6.4) แรงเฉือนสำหรับสะพานทำมุมเฉียง
a.7 แรงกระแทก (Dynamic Load Allowance, IM)
5.2.2 แรงในแนวราบ (Lateral Loads)
b.1 แรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลาง (Centrifugal Forces)
b.2 แรงเบรก (braking Force, BR)
b.3 แรงดันจากกระแสน้ำ (Stream Flow)
b.4 แรงลมที่กระทำบนโครงสร้าง (Wind Load on Structure, WS)
b.5 แรงลมที่กระทำต่อยานพาหนะ (Wind Load on Vehicle, WL)
แทรก I แรงลม (Wind Load) AASHTO LRFD 2020
b.6 แรงดันจากดิน (Earth Pressure, EH)
b.7 แรงสมมูลน้ำหนักจร (Live Load Surcharge, LS)
b.8 แรงแผ่นดินไหว (Earthquake Forces, EQ)
5.2.3 แรงเนื่องจากการเสียรูป (Force Due to Deformations)
c.1 การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิภายนอก (Thermal Forces)
c.2 การคืบตัวและการหดตัวของคอนกรีต (Creep and Shrinkage)
c.3 การทรุดตัวที่แตกต่างกัน (Differential Settlement)
5.2.4 แรงจากการชนกัน (Vehicular Collision Force)
d.1 แรงชนจากยานพาหนะ (Collision Load)
d.2 พลังงานจลน์จากการปะทะของเรือ (Vessel Collison Energy)
d.3 แรงชนโครงสร้างส่วนล่างจากเรือ (Ship Collision Force on Pier)
5.3 การรวมแรง (Load Combination, LRFD)
5.3.1) ตัวคูณลดกำลัง (Resistance factor)
5.3.2) แฟคเตอร์ตัวคูณปรับแรงภายนอก (Load Modification Factor)
5.3.3) ตัวคูณเพิ่มน้ำหนัก (Load factor)
5.3.4) แรงภายนอก (External loads)
5.4 สรุป (Summary)
5.5 แบบฝึกหัด

บทที่ 6 การออกแบบสะพานคอนกรีตอัดแรงโดยวิธี AASHTO LRFD (Design of Prestressed Concrete Bridges by AASHTO LRFD)
6.1 บทนำ
6.2 สภาวะสุดขีดใช้งาน (Serviceability Limit State)
6.2.1 สภาวะสุดขีดหน่วยแรงของคอนกรีต
6.2.2 ตรวจสอบขีดจำกัดความล้า (Check Fatigue Limit State)
6.2.3 สภาวะสุดขีดการแตกร้าว (Control of Cracking)
6.2.4 สภาวะสุดขีดการโก่งตัว (Deflection)
6.3 สภาวะสุดขีดประลัย (Ultimate Limit State)
6.3.1 ความกว้างประสิทธิผลของปีกคาน
6.3.2 โมเมนต์ดัดประลัย (Flexural Strength)
6.3.2a) ความลึกของแกนสะเทินสำหรับคานเสริมกำลังด้วยลวดอัดแรงชนิดยึดเหนี่ยว (Depth to Neutral Axis for Beam with Bonded Tendons)
6.3.2b) ความลึกของแกนสะเทินสำหรับคานเสริมกำลังด้วยลวดอัดแรงชนิดไม่ยึดเหนี่ยว (Depth to Neutral Axis for Beam with Unbonded Tendons)
6.3.2c) กำลังต้านทานโมเมนต์ดัดประลัย (Factored Flexural Resistance)
6.3.3d) ขีดจำกัดเหล็กเสริมน้อยที่สุด (Minimum Reinforcement)
6.3.2e) ขีดจำกัดเหล็กเสริมมากที่สุด (Maximum Reinforcement)
6.3.3 กำลังต้านทานแรงเฉือนของคอนกรีต (Shear Strength)
6.3.3a) กำลังต้านทานแรงเฉือนในแบบจำลองโครงถัก
6.3.3b) กำลังต้านทานแรงเฉือนโดยวิธี MCFT (Modified Compression Field Theory)
6.3.3c) การออกแบบหน้าตัดรับแรงเฉือนโดยวิธี MCFT
6.3.3d) กำลังต้านทานแรงเฉือนโดยคอนกรีต (Shear Strength Provided by Concrete)
บทแทรก II กำลังต้านทานแรงเฉือนตามมาตรฐาน LRFD 2020
6.3.3e) เหล็กเสริมรับแรงเฉือนน้อยที่สุด
6.3.3f) ระยะเรียงเหล็กปลอกรับแรงเฉือนมากที่สุด
6.3.3g) เหล็กเสริมตามยาว
6.3.4 การออกแบบหน้าตัดรับโมเมนต์บิด (Torsional Design)
6.3.4a) กำลังต้านทานโมเมนต์บิดแตกร้าวของคอนกรีตไม่เสริมเหล็ก (Torsional Cracking Strength)
6.3.4b) กำลังต้านทานโมเมนต์บิดของเหล็กเสริมปลอก (Torsional Strength of the Transverse Reinforcement)
6.3.4c) เหล็กเสริมตามยาว (Longitudinal Reinforcement)
6.3.4d) หน้าตัดรับแรงเฉือนและโมเมนต์บิดร่วมกัน (Combined Shear and Torsion)
6.3.4e) เหล็กเสริมปลอกรับโมเมนต์บิด (Torsional Reinforcement)
6.3.5 แรงเฉือนเสียดทาน (Shear Friction)
6.3.5a) กำลังต้านทานแรงเฉือนในแนวราบที่รอยต่อระหว่างคานและพื้นคอนกรีตเทในที่
6.3.5b) แรงเฉือนประลัยในแนวราบที่รอยต่อ
6.3.6 กำลังแรงเฉือนเสียดทานของเดือยคอนกรีต
6.4 แบบฝึกหัด

บทที่ 7 สะพานคอนกรีตหน้าตัดรูปกล่องแบบต่อเนื่อง (Continuous Box Girder)
7.1 บทนำ
7.2 ข้อดีของสะพานรูปกล่องแบบต่อเนื่อง
7.3 การจัดช่วงยาวสะพาน (Span Arrangement)
7.4 การวิเคราะห์แรงภายในที่คำนึงถึงวิธีการก่อสร้าง
7.5 รูปแบบของโครงสร้างส่วนบน (Shape of Superstructure in Elevation)
7.6 ขนาดของหน้าตัดสะพานรูปกล่อง (Dimension of Cross Section)
7.7 ลวดอัดแรง (Prestressing Steel in Practices)
7.8 ผลของการอัดแรงในคานต่อเนื่อง
7.9 ขั้นตอนการก่อสร้างสะพานคอนกรีตรูปกล่องแบบต่อเนื่อง
7.10 การก่อสร้างแบบคานยื่นสมดุบ
7.11 แบบฝึกหัด

ภาคผนวก ก. ตัวอย่างการออกแบบสะพาน (Bridge Design Example)
ตัวอย่าง A1 สะพานรูปตัวไอตามมาตรฐาน AASHTO LFD, 17th ed, 2002.
ตัวอย่าง B1สะพานรูปตัวไอตามมาตรฐาน AASHTO LRFD, 4th ed., 2007
ตัวอย่าง C1 สะพานคอนกรีตรูปกล่องกลวงตามมาตรฐาน AASHTO LRFD
ตัวอย่าง D1 การออกแบบโครงสร้างส่วนล่างโดยวิธี AASHTO LRFD

ภาคผนวก ข. การประเมินขีดความสามารถในการรับน้ำหนักของสะพานโดยวิธี LRFR
ภาคผนวก ค. การวิเคราะห์ความเชื่อมั่น (Reliability Analysis)
ภาคผนวก ง. การเปลี่ยนหน่วยและสมการเป็นเมตริก (SI Unit)
ภาคผนวก จ. การโก่งตัวและการเปลี่ยนมุมของคาน