Мостовые конструкции из алюминия

Пешеходный мост в Ленинграде. В порядке экспериментального строительства временный пешеходный мост через канал Грибоедова в Ленинграде был заменен в декабре 1968 г. арочным алюминиевым со стальными опорными шарнирами.

Схема геометрического построения арки и особенности конструкции в соответствии с технологическими требованиями изготовления моста даны в гл. III, на рис. 67 показаны фасад, план, сечение и узлы конструкции.

Переменность сечения арки идет за счет изменения высоты наклонных стенок, а также от толщины (от 8 до 14 мм). Толщина верхнего пояса постоянна и равна 10 мм. Нижний пояс по всей длине выполнен из труб диаметром 270х13 мм. Величина моментов инерции и площади средних сечений участков, расположенных между диафрагмами, менялись от J1 = 275000 см4 и F1 = 750 см2 на опоре до J2 = 139573 см4 и F2 = 638 см2 на ключевом участке. Нагрузка от собственной массы алюминиевых конструкций также переменная: от 2,04 в ключе до 3,15 кН на 1 м на опорах; нагрузка от алюминиевых перил 0,43, от асфальта 1,82 и от толпы 12,6 кН на 1 м (с коэффициентом перегрузки k=1,4). Средняя температура, при которой предполагался монтаж, принималась равной 283 К. Минимальная расчетная температура для Ленинграда 233 К.

Расчетом были проверены максимальные напряжения и прогибы от собственной массы сооружения, эксплуатационной нагрузки и от температурного перепада, равного 50°. Мост рассчитывался как сплошная двухшарнирная арка переменного сечения. Измеренные во время испытания моста деформации волокон и общие прогибы оказались в пределах 0,85—0,92 от теоретических, что подтвердило правильность выбранной схемы расчета.

Автодорожный мост. На рис. 55, а изображено сечение автодорожного моста пролетом 30 м, построенного в США. Железобетонная плита проезжей части шириной 10,06 м подкреплена сплошностенчатым алюминиевым каркасом высотой 1,46 м. Алюминиевый рифленый лист толщиной 3,2 мм применен для горизонтальных плоскостей и вместе с наклонными стенками из листов толщиной 2 мм образовал ряд замкнутых треугольных полостей. Лист толщиной 2 мм укреплен ребрами жесткости, поставленными через 170 мм. Верхний рифленый лист служит опалубкой для железобетонной плиты, которая включается в работу всей балочной конструкции с помощью коротышей (деталь Б), воспринимающих напряжения сдвига. Помимо конструктивных преимуществ треугольные ячейки обеспечили хорошее расположение коммуникаций. Расход алюминия в мостах такого типа при пролетах 18,3—36,6 м составляет около 46 кг/м2.

Пешеходный мост. На рис. 55, б показано сечение пешеходного моста, построенного в ФРГ. Расчетный пролет балки 20,5 м и нагрузка 5 кПа. Мост сварной общей массой 6,3 т изготовлен из сплава AlMgSi1F28.

Деталь В дает представление о конструкции пешеходной части, выполненной из полых прессованных профилей, соединенных между собой продольными сварными швами. Свариваемая кромка верхней плиты одного профиля имеет форму разделки под углом и язычок, служащий подкладкой для одностороннего образования сварного шва, а кромка примыкающего профиля опирается на этот язычок. Такая конструкция стыка обеспечивает хорошее выполнение соединения.

На детали Г дана аналогичная конструкция вертикального стыка коробчатых балок моста, выполненных также из прессованных профилей. Пешеходная плита и коробчатые балки образуют пространственную панельно-каркасную систему, обеспечивающую необходимую жесткость и прочность моста.

Галерея. Рис. 55, в дает представление о галерее, тоже построенной в ФРГ. Галерею поддерживает мост корытной формы пролетом 15,8 м. Переход рассчитан на нагрузку от пешеходов 2 кПа, общая масса его 3,5 т. Стенки моста галереи выполнены из таких же сварных прессованных профилей и сплава, которые применены для пешеходной части моста, показанного на рис. 55,б. Сплав AlMgSilF28, из которого сделаны профили, упрочняется термической обработкой и по своим механическим характеристикам аналогичен отечественному АВТ.

Конструкция корытообразного сечения моста галереи интересна тем, что показывает, каким образом, применяя прессованные профили вместо гладкого листа, можно обеспечить общую и местную устойчивость отдельных элементов и всей конструкции. В этой системе отсутствует каркас как самостоятельный элемент и нет специального ограждения. Вся пространственная система обеспечивает прочность и жесткость перехода.

Пролетное строение моста. На рис. 68 показано поперечное сечение балочного автодорожного моста (А. с. № 637475 (СССР). Пролетное строение моста/Артемьева И.H., Вольпов В. С. Опубл. в Б.И., 1978, № 46).

Пролетное строение имеет бетонную плиту 1, уложенную на сплошностенчатую систему тонкостенных оболочек (полу-труб) 2, каждая пара которых вверху объединена узкими цилиндрическими сводиками 3, а внизу соединена с вертикальными стенками 4 нижней части сечения, заканчивающегося горизонтальным листом 5 (рис. 68, а) или профилями 6 (рис. 68,б). Ha рис. 68 показана разбивка сечения на три отправочные марки, соединенные монтажными стыками. В зависимости от ширины моста количество типовых (средних) отправочных марок может быть любое.

При действии эксплуатационной нагрузки напряжения сжатия, возникающие в верхней части сечения, воспринимаются бетоном и металлическими оболочками, а скалывающие напряжения от бетона передаются на поперечные листовые диафрагмы 7, воспринимаются силами сцепления между бетоном и оболочками, а также анкерами, которые ставятся по расчету.

Расчетные схемы панельно-каркасных конструкций определяются конструктивной схемой сооружения, формой и толщиной панелей ограждения, формой и размерами (толщинами) сечений элементов каркаса, конструкцией сопряжений этих элементов между собой, степенью включения в работу сооружения тонкостенного ограждения. Например, сплошные сварные панельно-каркасные конструкции могут рассчитываться как стержневые балочные или арочные системы, а панельно-каркасные купольные покрытия — как сплошные оболочки с приведенной жесткостью. Для панельно-каркасных конструкций, образованных треугольными фермами, в расчете должен учитываться континуально-дискретный характер конструктивного решения в балочной, арочной, рамной схемах или куполах разнообразного очертания.

Алюминиевые листовые и панельно-каркасные конструкции по своей общей форме в сооружении близки к пространственным конструкциям из других материалов. Поэтому рекомендуется использовать приемы и методы расчета, а также имеющиеся программы для вычислительных машин, которые разработаны и применялись в расчетах стальных, армоцементных и железобетонных конструкций типа складок, цилиндрических оболочек и других пространственных систем. Несмотря на большую разницу в структуре таких материалов, как алюминий и бетон, алюминий и армоцемент, основанием для такой аналогии является сравнительно низкий модуль упругости как у армоцемента, железобетона, так и у алюминия. Именно один порядок этой величины приближает конструктивные схемы алюминиевых сооружений к схемам пространственных армоцементных и железобетонных конструкций.