Металлические пролетные строения со сплошными балками

Обновлено: 08.12.2022

Стальные пролетные строения мостов имеют различные статические схемы и конструкции, способы соединения элементов, виды мостового полотна и другие особенности.

По статистическим расчетным схемам главных несущих элементов стальные пролетные строения бывают:

• балочные (разрезные, консольные, неразрезные) — (рис. 7.8);

• рамные (неразрезные, с наклонными стойками и др.) — (рис. 7.9);

• арочные (трех-, двухшарнирные и бесшарнирные) — (рис. 7.10);

• висячие (с гибким кабелем, шарнирной цепью и др.) — (рис. 7.11);

• комбинированные (балка с аркой, балка с кабелем, вантовые и др.). По виду металла пролетные строения бывают из углеродистой или

низколегированной стали, обычного или северного исполнения.

По способу соединения элементов стальные пролетные строения де­лятся на клепаные, сварные, болтосварные, клепано-сварные (на заводе элементы изготавливают сварными, а на монтаже соединяют заклепка­ми или болтами).

По уровню расположения проезжей части пролетные строения быва­ют: с ездой поверху, с ездой понизу, с ездой посередине, а также с двухъярусным расположением проезжей части. Балочные пролетные строения с ездой поверху имеют меньший расход стали, кроме того, применение таких конструкций снижает объем опор.


Рис. 7.8. Виды стальных мостов: а — мост с двухпролетным неразрезным и разрезным однопролетным строе­нием; б — мост с консольными строениями


Рис. 7.9. Схемы рамных мостов:

а — рамный неразрезной трехпролетный мост; б — рамный однопролетный

мост; 1 — стойки; 2 — ригель; l — пролет однопролетного рамного моста;

l1, l2, l3 — пролеты многопролетного рамного моста; h — высота рамы; H — горизонтальная опорная реакция; V — вертикальная опорная реакция


Рис. 7.10. Схемы арочных мостов: а — с ездой посередине; б — с балкой жесткости

Балочно-неразрезные пролетные строения. Главной несущей частью этих пролетных строений являются многопролетные статически неопре­делимые сплошностенчатые балки или стержневые фермы, опирающи-


Рис. 7.11. Схемы висячих мостов: а — с балкой жесткости; б — с закреплением кабелей в устоях; в — с наклон­ными подвесками; 1 — кабель; 2 — деформированное состояние кабеля при за­грузке левого пролета; 3 — балка жесткости; 4 — деформированное состояние балки жесткости при загрузке полупролета; 5 — вертикальная подвеска; 6 — пилон; 7 — оттяжка; 8 — анкерное закрепление оттяжки; 9 — наклонные подвески

еся на одну шарнирно-неподвижную и две или более шарнирно-подвижные опорные части (рис. 7.12).

Рис. 7.12. Балочно-неразрезное пролетное строение

Преимуществом балочно-неразрезных пролетных строений по срав­нению с разрезными являются: меньшая масса стали при больших про­летах, большая вертикальная и горизонтальная жесткость, уменьшение объема кладки опор, возможность навесной сборки без усиления про­летных строений. Экономическая эффективность балочно-неразрезных пролетных строений возрастает с увеличением постоянной нагрузки, т.е. с увеличением длины пролета. Неразрезными фермами перекрываются


пролеты до 300 м, но неразрезные фермы чувствительны к неравномер­ным осадкам опор, поэтому они, как правило, не применяются при сла­бых грунтах.

Балочно-консольные пролетные строения. Главной несущей частью этих пролетных строений является многопролетные шарнирные стати­чески определимые сплошные балки или фермы (рис. 7.13). Они состо­ят из подвесных и анкерных пролетных строений с одной или двумя консолями. Пролет, включающий подвесное пролетное строение и кон­соли анкерного, называется сборным. В зависимости от числа консолей различаются мосты одноконсольные и двухконсольные. Консольные фермы сохраняют преимущества неразрезных, но, будучи разрезными, менее чувствительны к неравномерным осадкам опор, поэтому могут применяться при любых грунтах основания. Величина пролетов, пере­крываемых консольными фермами, достигает 220 м. Недостатком кон­сольных ферм является меньшая жесткость, чем у неразрезных.

Арочные мосты состоят из металлических арочных пролетных стро­ений и массивных опор (рис. 7.14). Арочные мосты бывают со сплош­ными и сквозными арками. Сплошные арки наиболее просты по конфи­гурации и удобны для сборки. Сквозные арочные фермы состоят из кри­волинейных поясов и раскосной решетки. Мостовое полотно и балки проезжей части имеют конструкцию, подобную балочным пролетным строениям. По конструкции арочные фермы могут быть: серповидного очертания, с параллельными поясами, портальные арочные фермы. Стрела подъема арочных ферм составляет от 1/4 до 1/6 пролета, а высо­та от 1/14 до 1/16 пролета. Элементы арочных ферм имеют коробчатые и Н-образные сечения, как у балочных ферм.

Рис. 7.13. Балочно-консольные пролетные строения


Основными преимуществами арочных пролетных строений по срав­нению с балочными являются следующие: меньший расход стали при больших пролетах, большая вертикальная жесткость, лучшие архитек-



Рис. 7.14. Основные системы металлических арочных мостов: а — арочный двухшарнирный однопролетный мост с ездой поверху; б — трех-шарнирный мост с ездой поверху; в — арочный мост с ездой посередине; г — арка с жесткой затяжкой; д — деталь конструкции арки; 1 — конструкция проезжей части; 2 — надарочные стойки; 3 — арка; 4 — подвески; 5 — затяж­ка; 6 — поперечные балки; 7 — связи в уровне проезжей части; 8 — продолбная балка; 9 — связи вдоль арок (нижние связи)

турные качества. Недостатками являются: сложность унификации и ти­пизации криволинейных арочных конструкций, увеличение объема кладки опор, необходимость устройства более сложных и дорогих фун­даментов, воспринимающих, кроме вертикального давления, горизон­тальный распор арок.

В висячих мостах главным несущим элементом служат гибкие цепи (или кабели), перекинутые через высокие стойки (пилоны) и закреплен­ные концами в анкерных опорах. К цепям подвешивается проезжая часть. Эти мосты применяются в основном на автомобильных дорогах. Висячие мосты обладают малой жесткостью, так как при перемещении нагрузки вдоль моста цепь меняет свою геометрическую форму. Для уменьшения деформативности гибких висячих мостов применяются балки жесткости, наклонные оттяжки (ванты), идущие прямо от верха пилонов и поддерживающие крайние панели проезжей части, жесткое крепление цепи (троса) в центре пролета.

Байтовые мосты представляют собой геометрически неизменяемую систему, в которой проезжая часть поддерживается при помощи на­клонных вант (стальных канатов), спускающихся с пилона. В вантовых мостах все ванты работают на растяжение. Жесткость вантовых мостов обусловлена предварительным напряжением вант.

Байтовые и висячие мосты бывают с одним или двумя вертикальны­ми или наклонными пилонами в виде П-образных, А-образных и других рам или отдельно стоящих стоек из стали или железобетона.

Достоинствами вантовых и висячих систем являются: рациональное использование высокопрочных сталей в растянутых элементах, способ­ность перекрывать очень большие пролеты, высокая экономичность при больших пролетах, возможность навесной сборки, высокие архитектур­ные качества.

По способу устройства мостового полотна пролетные строения стальных мостов бывают: на деревянных мостовых брусьях, металличе­ских поперечинах, сплошном железобетоном основании, на балласте, на ортотропной плите.

Основные части пролетных строений. Стальные пролетные строе­ния мостов (рис. 7.15) состоят из следующих основных частей:

• главных несущих элементов (балок, арок, ферм, и др.);

• продольных и поперечных связей между главными несущими эле­ментами.

Главные несущие элементы пролетных строений представляют со­бой балки, фермы, рамы, арки и другие конструкции различных стати-162


Рис. 7.15. Основные части пролетного строения: 1 — главный несущий элемент-ферма; 2 — распорка верхних продольных и поперечных связей; 3 — диагональ верхних продольных связей; 4 — нижние

ческих схем. Они перекрывают пространство между опорами моста, воспринимают постоянную и временную подвижную нагрузку от про­езжей части и передают ее опорам.

Продольные и поперечные связи устраивают между главными несу­щими элементами. Они располагаются в плоскостях верхнего и нижне­го поясов главных элементов. Связи обеспечивают пространственную неизменяемость, жесткость и устойчивость (рис. 7.16, 7.17).

Рис. 7.16. Схемы поперечных связей между фермами

Проезжая часть металлических железнодорожных мостов устраи­вается на продольных и поперечных балках пролетных строений (рис. 7.18). Высота продольных и поперечных балок в современных конст­рукциях назначается одинаковой. Продольные балки прикрепляются к поперечным, а поперечные балки — к главным несущим элементам пролетных строений. Таким образом, эти балки проезжей части вос­принимают нагрузку от мостового полотна и передают ее главным не­сущим элементам. Продольные балки двутаврого сечения состоят из вертикального листа, поясных уголков и верхнего горизонтального лис-


Рис. 7.17. Схемы продольных

связей между фермами: а — крестовая; б — с дополни­тельными распорками; в — ром­бическая; г — полураскосная

2 1 '4

Рис. 7.18. Проезжая часть металлической

1 — нижний пояс фермы; 2 — продольные

балки; 3 — поперечные балки;

4 — тормозные связи

та. Поперечные балки имеют двутавровые сечения, состоящие из верти­кального листа, поясных уголков и горизонтальных листов.

Смотровые приспособления представляют собой лестницы, трапы с перилами, катучие тележки, подъемные люльки и другие устройства для осмотра, очистки, окраски, ремонта любой части стального пролет­ного строения.

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.



Папиллярные узоры пальцев рук - маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.


Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).

© cyberpedia.su 2017-2020 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!

Мосты со сплошными главными балками

В мостах со сплошными главными балками пролетные строения имеют основные несущие элементы в виде балок двутаврового сече­ния с вертикальной стенкой из листовой стали (рис.26).

Главные достоинства таких балок - простота их конструкции, изго­товления и монтажа. Кроме того, мосты со сплошными балками име­ют небольшую строительную высоту, что облегчает устройство их с ездой поверху.

Несмотря на несколько большую затрату металла по сравнению сосквозными фермами, балки сплошного сечения широко применяются для пролетов до 60…80 м, а в отдельных случаях и значительно больших.

Преимущества сплошных балок особенно проявляются в мостах со сварными соединениями, получающих в последнее время все большее применение.


Рис. 26. Общий вид моста со сплошными главными балками.

Мосты со сплошными главными балками могут иметь пролетные строения разрезной, неразрезной и консольной систем. При небольших пролетах (до 30…40 м) в большинстве случаев применяют пролетные строения простой разрезной системы.

При больших пролетах для экономии металла, а также для сокра­щения объема опор целесообразно применять неразрезные или кон­сольные системы.

Разрезные балки для упрощения конструкции и облегчения изго­товления делают с параллельными поясами, т.е. постоянной высоты.

В неразрезных и консольных мостах главные балки постоянной вы­соты применяют при пролетах до 50…60 м.

Для больших пролетов приходится увеличивать высоту балок над промежуточными опорами, где возникают большие отрицательные моменты. Это достигается приданием нижнему поясу балок ломаного или криволинейного очертания. Для изго­товления удобнее конструкция с балками, имеющими постоянную ве­личину на большей части пролетов и увеличение высоты только на протяжении более коротких надопорных участков. Криволинейное очертание обычно придают только балкам особенно больших проле­тов.

Достоинством неразрезных мостов, кроме экономии в затрате ма­териалов, является также уменьшение числа поперечных швов в ез­довом полотне, устраиваемых в местах сопряжения пролетных строе­ний между собой и с береговыми опорами.

Консольные мосты в недалеком прошлом строили очень часто. В настоящее время этот вид балочных металлических мостов почти не применяется из-за более сложной конструкции и низких динамических качеств по сравнению с неразрезными мостами. Устройство консоль­ных пролетных строений может быть целесообразно только в мос­тах больших пролетов при неблагоприятных грунтовых условиях когда из-за опасности просадок опор неразрезная система неприем­лема.

За последние годы в городских и автодорожных мостах получила широкое применение новая рациональная конструкция пролетных строе­ний, в которых металлические балки объединены для совместной ра­боты с железобетонной плитой проезжей части.

Конструкция пролётных строений со сплошными балками.

Пролетные строения со сплошными балками применяются в железнодорожных мостах для пролетов от 18 до 55 м. Пролетные строения со сплошными балками чаще устраиваются с ездой по верху (рис. 1) и состоят из:

- двух сплошных главных балок;

- связей между главными балками;

- опорных частей;

- мостового полотна.

Кроме того в пролетных строениях с ездой понизу (рис. 2) устраиваются балки проезжей части (продольные и поперченые). Пролетные строения с ездой понизу применяют в тех случаях, когда необходимо иметь малую строительную высоту (т.е. увеличить подмостовой габарит).

Достоинством пролетных строений со сплошными балками является:

- простота конструкции;

- удобство в монтаже и в эксплуатации;

- при езде поверху позволяют сузить ширину опор.

Поэтому при небольших пролетах они оказываются предпочтительнее пролетов со сквозными фермами.


рис. 1 Пролетное строение со сплошными балками с ездой по верху.


рис. 2 Пролетное строение со сплошными балками с ездой по низу.

Главные балки.

Главные балки, являются основной частью пролётного строения, воспринимая нагрузку от мостового полотна или от балок проезжей части передают её через опорные части опорам.

Главные балки имеют двутавровую форму сечения. Конструкция сечения двутавра может различается в зависимости от того каким способом (сварной, болтосварной, клепанный) элементы балки соединены между собой. Каждая балка состоит из вертикальной стенки и двух поясов (верхнего и нижнего). В состав пояса входят поясные уголки и горизонтальные листы (рис. 3) или горизонтальные листы (полки) без поясных уголков (рис. 4) при сварном способе соединения.

Расстояние между осями главных балок в мостах с ездой по верху обычно назначается от 1,8 до 2,5 м. Эти расстояния должны обеспечивать поперечную устойчивость пролётных строений при действии на них горизонтальных сил (ветра, горизонтальных ударов колёс подвиж­ного состава и центробежной силы на кривых участках пути). На мостах с ез­дой по низу расстояние между осями главных балок определяется габаритом приближения строений и составляет 5,3—5,5 м.


рис. 3 Сечение главной балки на заклепках с общим видом:

а ).сечение главной балки;б ). общий вид; 1- вертикальный лист (стенка); 2 – поясной уголок; 3 – горизонтальный лист; 4 – верхний пояс; 5 – нижний пояс.


рис. 4 Сечение главной балки (сварной) с общим видом:

а ).сечение главной балки;б ). общий вид; 1- вертикальный лист (стенка); 2 – горизонтальные листы (верхний и нижний).

Высота вертикальной стенки в главных балках обычно прини­мается от 1/7 до 1/11 расчётного пролёта и определяется заданной строи­тельной высотой, необходимой жёсткостью балок и наименьшим их весом.

Горизонтальные листы по количеству и длине изменяются в зависимости от величины изгибающего момента в различных сечениях балки. Наибольший прогиб пролетного строения от временной нагрузки (подвижного состава) будет в центре его длины. Чтобы обеспечить жесткость конструкции количество горизонтальных листов (их общую толщину) в верхнем и нижнем поясе от поясных уголков увеличивают ближе к середине пролетного строения (рис. 5). Ширина горизонтальных листов принимается постоянной по всей длине балки и не менее расстояния между кром­ками поясных уголков плюс 10 мм.


рис. 5 Горизонтальные листы в поясах главных балок:

а ). в опорном сечении;б ).в сечении 0,25*l; в ). в сечении 0,5*l(в центре пролетного строения); где l – расчетная длинна пролета. 1 - горизонтальные листы; 2 – поясные уголки.

Поясные уголки (рис. 5), служащие для соединения горизонтальных листов с вертикальными, применяются возможно более крупного профиля. Мощные по­ясные уголки обеспечивают экономное сечение балки и малый отгиб верхних горизон­тальных полок уголков от уложенных на них мостовых брусьев. При сварном способе соединения элементов главной балки поясные уголки отсутствуют, требуемая жесткость достигается за счет утолщенных горизонтальных листов.

Уголки или ребра жесткости (рис. 6) ставятся для предохранения вер­тикальной стенки балки от выпучивания при изгибе. Наибольшая вероятность выпучивания стенки может быть на ближайших к опорам участках, т. е. в ме­стах действия наибольших поперечных сил. Вследствие этого уголки жёсткости ставятся чаще у опор и реже к середине пролёта. Расстояния между уголками (ребрами) жёсткости определяются расчётом.


рис. 6 Пролетное строение со сплошными балками:

1- вертикальныеуголки жесткости (ребра); 2 – вертикальный лист (стенка).

Стыки (рис. 7) в сплошных балках бывают заводские и мон­тажные. Заводские стыки устраиваются в тех случаях, когда длина балки или её части больше длины нормального сортамента листов и уголков. Необходи­мость в монтажных стыках определяется условиями транспортировки и сборки пролётных строений.


рис. 7 Стыки вертикальных листов сплошной балки:

1 – стыки; 2 – горизонтальная накладка в стыке вертикальных листов; вертикальная накладка в стыке вертикальных листов.

Связи между балками.

В мостах с ездой по верху главные балки соединяются между собой продольными и поперечными связями (рис. 8), служащими для образования жёсткой неизменяемой системы пролётного строения в целом.

Продольные связи обеспечивают горизонтальную жесткость пролетных строений, воспринимают горизонтальные удары колёс подвиж­ного состава и бокового давления ветра. Кроме того, верхние связи служат для сокращения свободной длины сжатого верхнего пояса главных балок. Продольные связи (верх­ние и нижние) обычно устраи­ваются треугольной или кре­стовой системы и состоят из уголков, прикрепляемых к поясам балок при помощи фасонок.


рис. 8 Продольные и поперечные связи главных балок:

1 – главнаябалка; 2 – верхние продольные связи; 3 – нижние продольные связи; 4 – поперечные связи; 5 – фасонные листы (фасонки) с помощью которых прикрепляют связи к главным балкам.

Поперечные связи (рис. 8)между главными балками располагают в опорных сечениях и между ними на всю длину пролетного строения. Опорные поперечные связи применяются более мощного сечения, чем в пролёте, при этом нижняя распорка связей делается в виде двутавровой балки, называемой домкратной балкой(рис. 9) и служащей для подведения под неё домкратов при подъёмке или опускании пролётного строения. Иногда, для подъ­ёмки пролётного строения на домкратах вместо домкратной балки в опорных сечениях с внешней стороны балок устраиваются специальные консоли (рис. 10).

Опорные поперечные связи воспринимают горизонтальное давление от верхних продольных свя­зей и передают его опорам.

Промежуточные поперечные связи способствуют равномерному распреде­лению временной нагрузки между главными балками и предотвращают переко­сы пролётного строения.

Поперечные связи устраиваются обычно крестовой системы и состоят из уголков (диагоналей и распорок), прикреп­ляемых к главным балкам при помощи уголков жёсткости и фасонок.

Пролетные строения со сплошными балками


В пролетных строениях со сплошными балками глав­ным несущим элементом служит балка, в которой верхний, нижний пояс и стенка составлены из листового прокатного металла, причем стенка сделана сплошной. Обычно используют в таких балках двутавровое или коробчатое поперечное сечение.

По статической схеме пролетные строения со сплошными бал­ками могут быть разрезными, неразрезными или консольно-балочной системы (рис. 22.1).

В настоящее время пролетные строения со сплошными главны­ми балками применяют в очень широком диапазоне пролетов от 20—30 м до 250—300 м. Это наиболее применимая конструкция металлических мостов. Основным достоинством балок со сплош­ной стенкой можно считать простоту конструкций и изготовления, которые значительно дешевле, чем в случае применения ферм или других типов пролетных строений.

При пролетах до 40—60 м применяют пролетные строения раз­резной системы (рис. 22.1, а). Конструкция разрезных пролетных строений проста и экономически рациональна при относительно небольших пролетах. Но если основной пролет превышает 60 м, экономичнее неразрезные пролетные строения (рис. 22.1, б, в, г) так как они позволяют уменьшить расход металла в пролетных строениях и материала промежуточных опор.


При перекрытии пролетов 60—80 м применяют главные балки со сплошной стенкой с постоянной высотой (рис. 22.1, б). Балки со сплошной стенкой и постоянной высотой позволяют упростить изготовление и осуществлять монтаж пролетных строений надвижкой с контейнерно-тыловой сборкой в удобных условиях на подхо­дах к мосту.

При пролетах свыше 80 м над промежуточными опорами возни­кают настолько большие отрицательные моменты, что приходится увеличивать высоту опорных сечений. Балки получают нижний пояс с очертанием его по ломаной (рис. 22.1, в) или по кривой (рис. 22,1, г). В этих случаях осложняется изготовление балок и их мон­таж. Обычно при ломаном очертании нижнего пояса стараются сохранить постоянную высоту на большей части длины пролетного строения.

Криволинейное очертание нижнего пояса значительно услож­няет изготовление конструкций и поэтому применяется обычно при очень больших пролетах, превышающих 120—150 м. Необходимо отметить хорошие архитектурные качества балок с криволинейным очертанием нижнего пояса.

Значительное увеличение жесткостей приопорных сечений в не­разрезных балках с ломаным и криволинейным очертанием ниж­него пояса приводит к заметному перераспределению моментов и высот сечений: сечения, близкие к промежуточным опорам, тре­буют больше материала и большие высоты, а средние сечения могут быть осуществлены с меньшей высотой, что еще более улуч­шает экономические показатели и внешний вид неразрезных про­летных строений. Чаще всего проектируют трехпролетные неразрезные балочные пролетные строения. Но возможны неразрезные системы и с большим количеством пролетов. Основным ограниче­нием неразрезной длины балки обычно служат температурные деформации системы и усложнение конструкции деформационных швов из-за этого.

Соотношение средних и крайних пролетов неразрезных балок l2: l1 обычно лежит в пределах 0,7—0,8, когда наибольшие значе­ния моментов в соседних пролетах получают близкие значения.

Во второй половине XIX в. и в начале XX в. к неразрезным конструкциям, особенно в случаях плохих грунтов, относились осторожно из-за больших дополнительных усилий в случае неравно­мерных или больших осадок опор. Поэтому вместо неразрезной системы часто применяли балочно-консольную (рис. 22.1, д). Последняя в настоящее время в мостах со сплошными балками практически не применяется. Создание современных фундаментов на сваях или мощных оболочках глубокого заложения позволяет строить вполне надежные опоры и устраивать неразрезные пролет­ные строения при любых грунтовых условиях.

Пролетные строения со сплошными балками имеют обычно езду поверху, что позволяет упростить конструкцию проезжей части создает защиту несущих конструкций от атмосферных воздействий, улучшает условия проезда автомобилей по мостам. Высота глав­ных балок при этом полностью входит в строительную высоту. Поэтому в случаях жестких ограничений строительной высоты, что случается крайне редко, могут быть устроены пролетные строения со сплошными балками и ездой понизу.

Высота главных балок в пролете h и над опорами H зависит от многих причин. В первую очередь она определяется требуемой жесткостью пролетных строений и стремлением к минимальному расходу металла. Также она может быть ограничена местными условиями. Серьезное влияние на высоту балок оказывают проч­ность применяемой стали (класс стали), конструкция поперечного сечения пролетного строения, количество балок в поперечном сече­нии и методы возведения моста. Поэтому высота балок при рав­ных пролетах может заметно различаться в зависимости от кон­кретных условий. Но приближенно принято назначать высоту про­летных строений в долях перекрываемого пролета.

Читайте также: