Облегченные пролётные строения

08.06.2018
Новые металлические пролётные строения в мирных условиях проектируются с запасом на перспективную нагрузку, предполагаемую в конце срока службы металлических мостов. Поэтому грузоподъёмность таких пролётных строений при обращающихся в первое время нагрузках полностью не используется.

В целях максимальной экономии металла для восстановления разрушенных и строительства новых мостов в военное время применялись облегчённые металлические пролётные строения, рассчитанные под обращающиеся в настоящее время нагрузки при повышенных по сравнению с нормальными допускаемых напряжениях.

Наибольшее распространение получили облегчённые пролётные строения с ездой по верху пролётами до 33 м. В случае необходимости установки пролётных строений с ездой по низу или с ездой по верху пролётом более 33 м обычно применялись разборные конструкции. Эксплуатация сооружённых в отдельных случаях неразборных облегчённых пролётных строений с ездой по низу в основном не отличается от эксплуатации описываемых ниже пролётных строений с ездой по верху.

В конструктивном отношении облегчённые пролётные строения с ездой по верху довольно разнообразны. Наиболее часто встречаются пролётные строения со сквозными фермами по проектам Мостового бюро Центрального управления пути, Проектстальконструкции Наркомстроя и Управления мостов ГУВВР, а также пролётные строения со сплошной стенкой. Кроме того, применялись шпренгельные пролётные строения пролётом до 18,5 м. по проекту Мостотреста.

Фермы пролётных строений по проекту Мостового бюро ЦУП (фиг. 44) имеют одностенчатые пояса из двутавровых балок, усиленных уголками, и уголковую треугольную решётку. Прикрепление элементов решётки к поясам осуществлено на фасонках из двутавров с обрезанной полкой. Верхние и нижние горизонтальные связи треугольные или крестовые. Поперечные связи в плоскости всех стоек крестовые.

Пролётные строения с треугольной решёткой по проекту Проект-стальконструкции (фиг. 45) отличаются от пролётных строений Мостового бюро сечением нижних поясов и конструктивным оформлением деталей.

Многорешётчатые пролётные строения по проекту Проектстальконструкции (фиг. 46) имеют двухстенчатые пояса из разрезанных вдоль двутавров и решётку из уголков и швеллеров. Решётка прикрепляется к поясам без фасонок. Продольные связи треугольные; поперечные (на опоре и в середине пролёта) — крестовые. Ветви верхних поясов должны быть соединены между собой планками.

Многорешётчатые пролётные строения Управления мостов ГУВВР (фиг. 47) отличаются от последних в основном схемой решётки.


Безраскосные пролётные строения Проектстальконструкции (фиг. 48), иногда неосновательно называемые пакетами, имеют двухстенчатые фермы с поясами из двутавров № 55, усиленных горизонтальными листами, и стойками из коротышей двутавров. Сопряжения элементов ферм осуществлены на сварке. Пролётные строения имеют верхние продольные связи треугольной системы и поперечные связи примерно через 4,5 м; прикрепления связей болтовые. Стенки фермы соединены между собой в узлах связей вертикальными диафрагмами на болтах.

Шпренгельные пролётные строения Мостотреста (фиг. 49) имеют балку жёсткости из двутавровых балок № 55 (для пролётов 15,6 и 18,5 м, склёпанных по высоте) и шпренгель из уголков. Продольные связи из уголков устроены по верхнему поясу и в плоскости шпренгеля, поперечные — на опорах и над стойками.

Помимо перечисленных основных типов сквозных пролётных -строений применялись другие конструкции, определяемые обычно сортаментом имеющегося металла и принципиально не отличающиеся от указанных выше.

Для пролётов 33 м с ездой по верху применены двухблочные и запроектированы трёхгранные пролётные строения (фиг. 50 и 51), допускающие транспортировку по железной дороге на обычных платформах.

Основные (рабочие) пояса каждого блока двухблочного пролётного строения состоят из двутавров, усиленных уголками, дополнительные (средние) пояса — уголковые. Решётка пролётных строений ромбическая со стойками из уголков. Блоки между собой соединяются болтами в горизонтальных полках дополнительных поясов. В остальном конструкция пролётного строения аналогична описанным выше облегчённым пролётным строениям Мостового бюро ЦУП.

Трёхгранное пролётное строение имеет наклонно расположенные фермы и в поперечном сечении представляет собой равнобедренный треугольник, обращённый вершиной книзу в эксплуатационном положении и вершиной кверху — при перевозке, чем достигается лучшая вписываемость в габарит. Пролётное строение имеет связи только не верхнему поясу. Конструкция ферм однотипна с облегчёнными фермами Мостового бюро ЦУП.

Клёпаные облегчённые пролётные строения со сплошной стенкой (фиг. 52) отличаются от обычных лишь сечением.



Установленные на восстановленных мостах облегчённые пролётные строения имеют различную Грузоподъёмность. В последнее время согласно Техническим указаниям по проектированию восстановления разрушенных и строительства новых железнодорожных мостов и труб 1943 г. облегчённые металлические пролётные строения сооружаются под нагрузку в виде поезда из двух паровозов ФД (с давлением на ось 21 т) и вагонов весом 7 m/м пути и лишь в отдельных случаях под более лёгкую нагрузку. При этом допускаемые напряжения принимаются повышенными по сравнению с допускаемыми напряжениями для капитальных конструкций (для стали марки Ст. 3—1700 кг/см2); динамическое воздействие нагоузки учитывается по формуле

l + u = 1 + 27/30+Л.


До окончательного утверждения этих условий проектирования было изготовлено довольно большое количество пролётных строений под нагрузку Н6 с учётом так называемой половинной динамики по формуле 1 + u = 1 + 13,5/30+Л также при повышенных допускаемых напряжениях на металл. Проектная грузоподъёмность таких пролётных строений удовлетворяет пропуску паровозов ФД лишь с ограничением скорости.

Кроме того, встречаются пролётные строения (главным образом со сплошной стенкой, построенные до войны), рассчитанные под нагрузку в виде поезда из паровоза Эe с вагонами 6,11 m/м при менее высоких допускаемых напряжениях (для стали марки Ст. 3 — 625 кг/см2).

Грузоподъёмность эксплуатируемых облегчённых пролётных строений может быть выяснена по документам [(паспорт, проект, акт приёмки и пр.), по приводимым ниже таблицам основных характеристик наиболее распространённых облегчённых пролётных строений (табл. 9 и 10) или при помощи расчёта.

Расчёт должен производиться также во всех случаях отступлений от проекта в сечениях элементов.

Все облегчённые пролётные строения, построенные по более льготным, чем ТУ 1943 г., нормам, обычно пропускают наиболее тяжёлые обращающиеся в настоящее время паровозы ФД с ограничением скорости.

Обращение паровозов тяжелее Эe по безраскосным пролётным строениям вследствие низкой грузоподъёмности (табл. 9) и недостаточной надёжности их в эксплуатации допускаться не должно.

Для беспрепятственного пропуска обращающейся нагрузки слабые пролётные строения должны быть сменены или усилены. Пролётные строения с треугольной решёткой подпроекту Проектстальконструкции могут быть при необходимости усилены наклёпкой уголков на вертикальные стенки двутавров верхних поясов, наклёпкой листов или уголков на нижние пояса, постановкой дополнительных элементов решётки.



Многорешётчатые пролётные строения Проектстальконструкции 1942 г., слабым местом которых являются пояса (особенно верхние, работающие на осевую силу и местный изгиб), могут быть усилены добавлением горизонтальных листов на тавры поясов. Кроме того, увеличение грузоподъёмности таких пролётных строений для пропуска паровозов ФД со скоростью до 40 км/ч может быть достигнуто устройством деревянной проезжей части, исключающей местный изгиб верхних поясов.

Безраскосные пролётные строения наиболее целесообразно усилять подведением шпренгеля при условии прикрепления его заклёпками, работающими на срез.

Усиление сквозных пролётных строений иной конструкции может быть осуществлено добавлением металла способами, аналогичными указанным выше. Пролётные строения со сплошной стенкой наиболее целесообразно усиливать добавлением горизонтальных листов.

Усиление слабых пролётных строений в условиях эксплуатации вызывает стеснение движения поездов во время производства работ, сложно и трудоёмко по выполнению; поэтому рекомендуется производить замену пролётных строений. Снятые при замене пролётные строения могут быть использованы на линиях с более лёгкой обращающейся нагрузкой или же усилены.

При эксплуатации мостов с облегчёнными пролётными строениями особое внимание должно быть уделено предупреждению появления различных дополнительных усилий в элементах ферм, а также предохранению элементов от ослабления ржавчиной.

Даже незначительные дополнительные усилия или ослабление сечения элементов ржавчиной могут вызвать в облегчённых пролётных строениях, работающих с полным использованием допускаемых напряжений, недопустимые перенапряжения.

Причиной возникновения дополнительных усилий в элементах ферм в первую очередь могут послужить дефекты содержания моста.

Поэтому особенно необходимы отличное содержание рельсового пути и мостового полотна в соответствии с указаниями, а также предохранение пролётных строений от ржавчины путём тщательной очистки их от грязи и мусора, и своевременной окраски.

Облегчённые пролётные строения пролётом до 33 м сооружаются обычно без строительного подъёма, поэтому для обеспечения плавного прохода поездов по мосту рельсовому пути рекомендуется придавать выпуклое очертание со стрелой подъёма около 1/1500 пролёта.

Значительные дополнительные усилия в элементах одной из ферм пролётного строения могут быть вызваны несовпадением оси пути с осью пролётного строения. При полном использовании грузоподъёмности пролётных строений (например при обращении поездов с паровозами ФД) не должен допускаться эксцентриситет более 3 см. Большие отклонения подлежат устранению путём рихтовки пути или передвижки пролётного строения. При более лёгкой обращающейся нагрузке возможность оставления эксцентриситета более 3 см определяется расчётом.

Неравномерное опирание пролётных строений на опоры вследствие неправильной установки или перекосов опор также может вызвать дополнительные усилия в главных фермах, не считая перегрузки поперечных связей; поэтому указанные дефекты должны быть своевременно выявлены и устранены.

В облегчённых пролётных строениях с ездой по верху, как вообще во всех пролётных строениях с поперечинами, уложенными непосредственно на поясах, наиболее подвержены ржавлению горизонтальные полки верхних поясов и фасонки продольных связей по верхнему поясу. Кроме того, в одностенчатых сквозных пролётных строениях Мостового бюро ЦУП и Проектстальконструкции подвержены загрязнению и ржавлению горизонтальные полки уголков усиления поясов (особенно внутренние уголки верхнего пояса), а в многорешётчатых фермах Проектстальконструкции — нижние пояса в местах постановки планок. В двухблочных пролётных строениях подвержены загрязнению и ржавлению также и средние пояса ферм. В трёхгранных фермах возможны сильное загрязнение и застой воды на выступающих полках двутавров и уголков поясов с внутренней стороны ферм. Для отвода воды в поясе должны быть отверстия диаметром 50 мм примерно через 2 м друг от друга.

В пролётных строениях с ездой по низу нуждаются в тщательной очистке и своевременной окраске для предохранения от ржавчины верхние пояса продольных балок проезжей части, фасонки нижних продольных связей между фермами и коробки нижних поясов в узлах и местах постановки соединительных планок.

На очистку и своевременную окраску указанных мест должно быть обращено особое, внимание.

Помимо перечисленных особенностей содержания облегчённых пролётных строений, общих для различных конструкций, в фермах Мостового бюро ЦУП и др. с аналогичным прикреплением решётки необходимо следить за состоянием работающих на срез и отрыв головок заклёпок прикрепления фасонок главных ферм к поясам со стороны растянутых раскосов. Слабые заклёпки должны своевременно, переклёпываться.

В одностенчатых пролётных строениях необходимо следить за исправным состоянием верхних продольных и поперечных связей, от которых зависит устойчивость сжатых поясов. Значительно повреждённые элементы связей (повреждение сечений более 40%, искривление со стрелой более 1/200 длины хорды) или разрушенные прикрепления (необходимо особенно следить за прикреплением связей на сварке) подлежат немедленному восстановлению.

Mно г орешётчатые пролётные строения ГУВВР и Проектстальконструкции для обеспечения устойчивости верхних поясов должны иметь соединительные планки по горизонтальным полкам тавров.

В отдельных пролётных строениях эти планки не были поставлены при изготовлении; поэтому они должны быть поставлены во время эксплуатации.

Планки размером вдоль моста около 30 см и толщиной 8 мм должны быть поставлены во всех узлах продольных связей, а в средней части ферм, кроме того, и в панелях примерно через 1 м, и прикреплены к полкам с внутренней стороны не менее чем четырьмя заклёпками (болтами) с каждой стороны.

Для нормальной работы двухблочных пролётных строений болты соединения блоков по среднему поясу должны быть постоянно плотно подтянуты; между средними поясами ферм в узлах не должно быть зазоров (при наличии зазоров и слабо подтянутых болтов нарушается расчётная схема и снижается грузоподъёмность ферм). Встречающиеся в отдельных пролётных строениях вследствие недостаточно точного изготовления зазоры должны устраняться при помощи металлических прокладок соответствующей толщины. Чёрные болты соединения блоков рекомендуется для более надёжной работы и облегчения эксплуатации пролётных строений заменить заклёпками. В случае неудовлетворительного выполнения болтовых соединений (большая чернота в отверстиях, несоответствие диаметра болтов отверстиям) замена болтов заклёпками обязательна.

В пролётных строениях с поясами из разрезанных вдоль двутавров (многорешётчатые ферт ГУВВР, Проектстальконструкции и пр.) в случае недостаточной зачистки повреждённого при резке металла возможно образование и развитие трещин у обрезной кромки стенки тавров, особенно в средних, наиболее напряжённых панелях нижнего пояса. Поэтому за состоянием металла в нижних поясах таких ферм должно быть установлено тщательное наблюдение в целях своевременного обнаружения трещин.

He исключена возможность образования трещин в нижних поясах ферм из неразрезанных двутавров, за которыми также необходима систематическое наблюдение.

Обнаруженные трещины должны быть немедленно обезврежены.

В сварных конструкциях в случае неправильного применения и некачественного выполнения сварки возникают высокие усадочные напряжения в металле, которые могут привести к образованию трещин во время эксплуатации моста. Поэтому пролётные строения со сварными соединениями должны находиться под постоянным наблюдением. Возникновение трещин наиболее вероятно при низкой температуре. Бдительность наблюдения в зимнее время должна быть повышена. Наиболее вероятно образование трещин в растянутых элементах ферм, в особенности при большой скученности швов, наличии поперечных швов, при применении сварки к сложным прокатным профилям (особенно швеллерам и высоким двутаврам), имеющим большие начальные напряжения, а также при наличии местных повреждений металла (пробоины, вмятины, «подрезы» и кратеры, выведенные на основные элементы при некачественной сварке, и пр.).

Кроме того, возможность появления трещин в сварных конструкциях в значительной степени зависит от качества, в частности, химического состава используемого металла (главным образом содержания фосфора). Пролётные строения из металла с повышенным содержанием фосфора должны находиться под особо бдительным наблюдением.

При появлении трещин должны быть приняты немедленные меры по обеспечению безопасности движения поездов и ремонту пролётного строения.

В первое время эксплуатации (включая зиму) на мостах с дефектными, а также изготовленными из металла неудовлетворительного и неизвестного качества пролётными строениями, следует вводить ограничение скорости движения поездов, особенно в случаях полного использования грузоподъёмности пролётных строений.

Наличие в мостах пролётных строений, требующих постоянного бдительного наблюдения, каковыми являются дефектные сварные пролётные строения, усложняет и удорожает эксплуатацию, не обеспечивая должной безопасности движения. Поэтому дефектные сварные пролётные строения должны быть заменены. В первую очередь следует заменять пролётные строения, работающие под обращающейся нагрузкой при высоких напряжениях.

Пригодность дефектных сварных пролётных строений для безопасной эксплуатации может быть установлена измерением специальными приборами усадочных напряжений путём вырезки темплетов (образцов малых размеров), а также пробным загружением пролётных строений статической нагрузкой примерно на 50% тяжелее обращающейся. Однако проведение указанных испытании в условиях движения поездов бывает затруднительно и не всегда доказательно.

Снятые с моста дефектные сварные пролётные строения могут быть детально изучены и испытаны под статической нагрузкой, а затем установлены на других мостах с соответствующим в случае необходимости усилением.

ф Появление трещин возможно также в конструкциях с частичным использованием сварки. За такими конструкциями в случае неправильного применения и некачественного выполнения сварки должно быть установлено постоянное наблюдение.

Безраскосные пролётные строения, как правило, имеют большие остаточные прогибы и в ряде случаев значительные искривления в плане (есть случаи изгиба ферм в плане дугой со стрелой более 1/600 пролёта). Указанные дефекты являются следствием конструктивных недостатков (отсутствие связей между стенками ферм в горизонтальной плоскости; неплавное сопряжение стоек с поясами, вызывающее большие дополнительные напряжения, не учтённые проектом), а также неправильного изготовления и монтажа их.

Безраскосные пролётные строения вследствие низкой грузоподъёмности, а также применения сварки к двутавровым профилям и наличия остаточных деформаций, снижающих грузоподъёмность и надёжность конструкции, впредь до замены должны находиться под особо бдительным наблюдением.

В искривлённых в плане пролётных строениях должны быть устроены нижние продольные связи и дополнительные поперечные связи в плоскости всех распорок продольных связей. Кроме того, стенки ферм по верхнему поясу должны быть соединены горизонтальными планками, поставленными в каждом узле связей.

Такие планки должны быть поставлены во всех пролётных строениях независимо от искривления их в плане.

Болты в прикреплениях связей рекомендуется заменять заклёпками.

До проведения указанных работ скорость следования паровозов Эу по искривлённым в плане пролётным строениям со стрелой искривления более 1/1000 пролёта не должна превышать 15 км]ч.

Для небольших пролётов (до 12 м) на ряде мостов применены рельсовые фермы (фиг. 53), изготовленные кустарным способом по индивидуальным проектам. При достаточной грузоподъёмности и отсутствии серьёзных дефектов рельсовые фермы могут оставайся в эксплуатации. Слабым местом ферм являются заклёпочные соединения, качественное выполнение которых в подошвах рельсов затруднительно. Недостаточно плотные заклёпки небольшого диаметра легко расстраиваются под поездной нагрузкой.

Переклёпка слабых заклёпок прикрепления фасонок к поясам ферм невыполнима, а остальных заклёпок неэффективна. Поэтому при большом количестве слабых заклёпок рельсовые фермы должны быть заменены.

Особое внимание при содержании рельсовых ферм должно быть Уделено наблюдению за состоянием металла пролётных строений. Дефекты рельсов: трещины от торможения (боксования), волосовины, большое смятие головок, местные повреждения металла (выбоины, подрезы), а также продольные трещины в шейке, создающие большую неравномерность распределения напряжений, могут послужить причиной развития опасных трещин и при недостаточном надзоре привести к разрушению пролётного строения.

Неправильно применённая и некачественно выполненная сварка также может вызвать образование трещин.

Указанные дефекты наиболее опасны в нижних поясах и растянутых раскосах. Образование трещин вероятнее всего в зимнее время при низких температурах.

Трещины в рельсах должны быть обезврежены накладками на шейке, полностью компенсирующими площадь сечения повреждённого элемента; концы трещин в подошве и шейке рельсов должны быть засверлены (по концам трещин просверлены отверстия диаметром 16 мм).

При наличии указанных дефектов рельсов (кроме незначительных местных дефектов) в нижних поясах и растянутых раскосах, а также при применении некачественной сварки к растянутым элементам, пролётные строения необходимо заменять.

В месте прикрепления растянутых раскосов рельсовых ферм вследствие большой неравномерности распределения напряжений между головкой и подошвой возможно образование трещин в шейке. Для предупреждения образования трещин головки рельсов в пределах прикрепления раскосов следует срезать автогеном с последующей зачисткой повреждённого при резке металла.

Облегчённые пролётные строения, изготовленные по индивидуальным проектам из наличного металла, иногда имеют конструктивные дефекты: недостаточное по сравнению с сечением горизонтальных листов сечение поясных уголков (площадь уголков должна быть не менее 25% общей площади уголков и горизонтальных листов); слабые продольные и поперечные связи, большое расстояние между заклёпками; большая ширина листов верхних поясов (более 40 см) при отсутствии специальных мер против изгиба их под мостовыми брусьями и пр. Все допущенные конструктивные дефекты должны быть по возможности устранены.

При невозможности устранения существенно влияющих на грузоподъёмность конструктивных дефектов пролётные строения должны быть заменены.

Дефекты изготовления, а также повреждения отдельных элементов во время сооружения или эксплуатации моста имеют в облегчённых пролётных строениях несравненно большее значение, чем в обычных имеющих запас конструкциях. Поэтому все дефекты (пробоины, искривления, местные погнутости, слабые заклёпки), снижающие грузоподъёмность пролётных строений, должны быть своевременно обнаружены и устранены.

В сварных конструкциях, а также в швеллерах и двутаврах при наличии больших начальных напряжений местные повреждения металла могут явиться причиной образования трещин.

В шпренгельных фермах иногда встречаются искривления затяжки (главным образом, вследствие неправильной застроповки крана при подъёмках), значительно снижающие грузоподъёмность ферм. Искривления со стрелой более 1/500 длины хорды подлежат безусловному устранению с обязательным натяжением шпренгеля.