Дерево-металлические пролётные строения

Некоторое распространение при восстановлении и строительстве мостов получили так называемые дерево-металлические пролётные строения (по типу ферм Гау) пролётом до 55 м. Фермы пролётных строений имеют металлические пояса (из двутавров, швеллеров или рельсов) и деревянную многораскосную решётку с тяжами из круглого железа. Поперечные и продольные связи деревянные с металлическими тяжами. Поперечные балки при езде по низу устраиваются из двутавровых балок, продольные балки — из брёвен, отёсанных на два канта.

Конструкция дерево-металлического пролётного строения пролётом 23 к с ездой по верху приведена на фиг. 170 и пролётом 55 м с ездой по низу — на фиг. 171 и 172.

Дерево-металлические пролётные строения средних пролёток по расходу металла не отличаются при одинаковых условиях проектирования от облегчённых цельнометаллических. He давая экономии в металле, они уступают цельнометаллическим в долговечности и эксплуатационных качествах и не имеют преимуществ в изготовлении. Поэтому дерево-металлические пролётные строения с двумя металлическими поясами теперь не применяются.

В последнее время применялись пролётные строения с одним (нижним) металлическим поясом, имеющие преимущества по сравнению с цельнометаллическими по затрате металла.

Конструкция пролётного строения с одним металлическим поясом пролётом 18,0 м с ездой по верху приведена на фиг. 173. Для нижних поясов применены двутавры малого сортамента.

Большинство эксплуатируемых дерево-металлических пролётных строений рассчитано под нагрузку Н6 без учёта динамики при допускаемых напряжениях для поясов из стали марки Ст. 3 — 1700кг/см2.

По ТУ 1943 г. пролётные строения временно восстановленных мостов должны рассчитываться под нагрузку в виде поезда из двух паровозов ФД с вагонами 7 т/м пути, класс которой для пролётов, превышающих 30 м, больше б, с учётом для металлических элементов дерево-металличерких ферм динамической добавки в половинном по сравнению с металлическими пролётными строениями размере.

Таким образом, расчётные нормы большинства существующих дерево-металлических пролётных строений не удовлетворяют обращению поездов с паровозами ФД без ограничения скорости. Фактическая грузоподъёмность их отличается от расчётной вследствие не всегда полного использования допускаемых напряжений при проектировании, а также применения отличного от проекта сортамента материалов. Поэтому для правильной эксплуатации дерево-металлических пролётных строений необходимо прежде всего установить их грузоподъёмность.

Основные характеристики наиболее распространённых дерево-металлических пролётных строений приведены в табл. 39.

Дерево-металлические пролётные строения с одним металлическим поясом запроектированы по ТУ 1943 г. (под нагрузку 2ФД + 7 т/м с учётом динамики); при соблюдении предусмотренных проектом сечений перерасчёт их для пропуска паровозов ФД не требуется.

Дерево-металлические пролётные строения, как и все другие конструкция, рассчитанные по облегчённым нормам, уже с первых дней эксплуатации работают при полном использовании высоких допускаемых напряжений; кроме того, работа их под нагрузкой (в особенности тяжёлой) недостаточно изучена, а осуществлённые пролётные строения имеют ряд конструктивных и строительных дефектов. Поэтому содержание дерево-металлических пролётных строений должно быть особо тщательным. В отношении порядка и сроков осмотра они должны быть приравнены к дефектным мостам. Непосредственное наблюдение за пролётными строениями должно дополняться инструментальной съёмкой (нормально раз в месяц) профиля и плана ферм и рельсового пути.

Большое значение для работы дерево-металлических ферм имеет поддержание нормального натяжения тяжей во всё время службы моста, которое может быть обеспечено аналогично фермам Гау при помощи ключей с разной длиной рычага в зависимости от диаметра тяжа (табл. 40).

Регулирование натяжения тяжей должно производиться по мере надобности, а также при смене времени года (для уменьшения температурных напряжений тяжи следует подтягивать с наступлением лета и несколько ослаблять зимой). Проверку натяжения тяжей пробным закручиванием или при известном навыке покачиванием тяжей рукой необходимо производить ежемесячно.

Регулирование натяжения тяжей может вызвать искажения профиля и перекосы рельсового пути на пролётном строении. Поэтому состояние рельсового пути должно проверяться во всех случаях регулирования натяжения тяжей. Обнаруженные дефекты пути должны немедленно устраняться.

Широко использованная в дерево-металлических фермах сварка вследствие применения её к сложным прокатным профилям (двутавры, швеллеры и рельсы) и некачественного выполнения р отдельных осуществлённых конструкциях может послужить причиной образования трещин в основном металле вблизи швов и в сварных швах. В 1945—1946 гг. имелись случаи полного разрыва нижних поясов. Поэтому нижние пояса дерево-металлических ферм со сварными соединениями должны тщательно (в ответственных местах при помощи: лупы) осматриваться. Особое внимание должно быть уделено проверке состояния металла нижних поясов при наличии поперечных швов (даже в виде «прихваток») сварных стыков (особенно несовмещённых), подрезов основного металла вследствие некачественной сварки, а также при скученном расположении швов.

Образованию трещин в нижних поясах могут способствовать также местные повреждения металла (выбоины, надрезы, вмятины и пр.). Состояние металла в этих местах также должно находиться под постоянным наблюдением.

Наиболее вероятно появление трещин зимой, при низких температурах. В зимнее время пояса ферм должны осматриваться ежедневно, для чего должны быть выделены специальные «пролазчики».

При обнаружении трещин должны быть приняты немедленные меры по обеспечению безопасности движения поездов.

Вследствие ненадёжности дерево-металлические пролётные строения со сваркой, применённой непосредственно к поясам, подлежат замене.

В пролётных строениях с рельсовыми поясами особое внимание должно быть обращено на состояние металла рельсов. При наличии серьёзных дефектов рельсов (трещины торможения, волосовины, большое смятие головок, продольные трещины в шейке длиной более 10 см) пролётные строения рекомендуется заменять.

Монтажные стыки поясов в большинстве пролётных строений осуществлены на чёрных болтах, причём разница в диаметре отверстия и болта иногда достигает 2 мм и более (в среднем 0,5—1,5 мм). Для нормальной работы таких стыков необходимо постоянное поддержание болтов в плотно натянутом состоянии. Все болты должны иметь контргайки.

Подтягивание болтов в стыках затруднено малой доступностью отдельных болтов (особенно под мостовыми брусьями при езде по верху) и тесным расположением их. Поэтому во всех случаях, где это возможно по условиям производства работ, болты рекомендуется заменять заклёпками;

При несовмещённых (в разных панелях) стыках ветвей поясов ослабление натяжения болтов может вызвать большую перегрузку нестыкованных элементов. Замена болтов заклёпками в этих местах должна производиться в первую очередь.

Сварные стыки тяжей (кроме выполненных контактным способом) должны находиться под постоянным наблюдением, так как при некачественной сварке возможно появление трещин и разрывы тяжей. Дефектные тяжи должны быть заменены. Возможность и условия пропуска нагрузки до замены тяжей могут быть установлены в соответствии с указаниями.

Подгаечники тяжей в большинстве пролётных строений устроены из швеллеров, связанных между собой горизонтальным листом и снабжённых в некоторых случаях диафрагмами для увеличения устойчивости стенок (фиг. 174).

Подгаечники с неукреплёнными против выпучивания стенками швеллеров, особенно в крайних панелях больших ферм (т. е. в местах с наибольшими усилиями), должны периодически внимательно осматриваться. При обнаружении признаков потери устойчивости стенок (наклон швеллеров, искривление стенок) необходимо немедленное усиление подгаечников постановкой диафрагм и рёбер жёсткости. До производства этих работ между поясами и верхним горизонтальным листом подгаечников, а также между полками швеллеров должны быть забиты деревянные прокладки (клинья).

Для упрощения эксплуатации укрепление стенок подгаечников путём постановки диафрагм и рёбер жёсткости рекомендуется производить во всех пролётных строениях пролётом более 23 м независимо от состояния подгаечников.

В деревянных элементах ферм необходимо особо следить за прямолинейностью сжатых раскосов (как в плоскости, так и особенно из плоскости ферм), плотным примыканием всех раскосов к подушкам, состоянием древесины и плотным подтягиванием болтов в пересечениях раскосов.

Проверка прямолинейности раскосов производится так же, как в металлических фермах (см. Руководство мостовому мастеру). При искривлении более 1/500 длины хорды необходимо усиление устойчивости раскосов, которое может быть осуществлено при выпучивании из плоскости фермы — путём соединения ветвей с постановкой между ними прокладок на болтах (фиг. 175), а при выпучивании в плоскости фермы — дополнительной связью раскосов в пересечениях с постановкой в случае необходимости прокладок.

Зазоры между торцами обратных раскосо в и подушками, а также неплотное опирание сжатых раскосов по всей поверхности должны устраняться забивкой в зазор металлических прокладок, слегка привариваемых затем к подушкам.

Неплотное примыкание обратных раскосов в середине пролёта может вызвать большие дополнительные напряжения в поясах ферм. Кроме того, неплотно примыкающие раскосы не обеспечивают устойчивость сжатых раскосов. Неравномерное опирание сжатых раскосов по всей поверхности может привести к раскалыванию их.

Устранение зазоров должно производиться при нормально подтянутых тяжах (величина зазоров зависит от степени натяжения тяжей).

Стыки раскосов в фермах пролётом 44—55 м осуществлены впритык и перекрыты деревянными или металлическими накладками (фиг. 176). Недостаточно тщательная или неправильная приторцовка элементов в ряде случаев является причиной начального искривления раскосов (с переломом в месте стыка).

Стыки имеют решающее значение для устойчивости сжатых раскосов. Устойчивость раскосов резко снижается при недостаточном натяжении стыковых болтов (например, при усушке древесины) или растрескивании накладок. Поэтому болты стыков должны быть постоянно плотно подтянуты, накладки исправны.

Растрескивание стыковых накладок возможно при неправильно поставленных (перекошенных) болтах и применении сырого леса. Дефектные накладки должны немедленно заменяться.

В большинстве эксплуатируемых дерево-металлических пролётных строений применён сырой лес, вследствие чего уже в первые месяцы эксплуатации в раскосах появилось значительное количество продольных, в ряде случаев сквозных, трещин. Как и в обычных деревянных конструкциях, трещины для предотвращения дальнейшего их развития и образования гнили должны быть своевременно зашпаклёваны, а элементы со сквозными трещинами (в особенности у концов раскосов), кроме того, стянуты хомутами и болтами (фиг. 160). Для предупреждения загнивания и уменьшения растрескивания древесины от усушки деревянные элементы ферм должны быть антисептированы. При появлении в раскосах поверхностной или внутренней гнили должны приниматься меры согласно указаниям. Наиболее подвержены загниванию концы раскосов (особенно при подушках по типу I, фиг. 177), а также места пересечения раскосов при наличии прокладок.

Продольные связи в дерево-металлических пролётных строениях выполнены в виде ферм Гау. Диагонали связей в местах пересечений взаимно врублены. Поперечные связи в фермах с ездой по верху крестовые.

Тяжи продольных и поперечных связей должны быть равномерно и достаточно натянуты, а диагонали плотно пригнаны к подушкам (в поперечных связях — к поясам ферм). Зазоры в примыкании диагоналей связей должны своевременно ликвидироваться при помощи металлических прокладок. Трещины усушки в деревянных элементах связей обезвреживаются аналогично трещинам в раскосах ферм.

Диагонали верхних продольных связей ферм вследствие деформации поясов под нагрузкой воспринимают большие дополнительные усилия, которые могут вызвать раскалывание древесины в местах пересечения диагоналей. Поэтому в пролётных строениях больших пролётов рекомендуется производить усиление связей в указанных местах деревянными накладками на болтах; при наличии трещин усиление связей является обязательным.

Диагонали нижних продольных связей при деформации поясов под нагрузкой могут выключиться из работы. Для лучшей работы их особенно важна плотная пригонка диагоналей связей к подушкам; тяжи связей должны быть натянуты сильнее нормального для создания в диагоналях некоторых начальных сжимающих усилий.

В осуществлённых пролётных строениях с ездой по низу рамы поперечных связей недостаточно надёжно связаны с поясами ферм и не обеспечивают поэтому должным образом равномерную работу ферм, поперечную жёсткость всего пролётного строения, а также передачу ветровой нагрузки с верхних продольных связей на опоры. Недостатком конструкций поперечных связей является также наличие зазоров между раскосами и стойками поперечных рам, вследствие чего последние не способствуют, как в фермах с ездой по верху, повышению устойчивости решётки.

Из-за недостатков конструкции поперечных связей в мостах с ездой по низу особенно важны совпадение оси пути с осью пролётного строения, правильная установка пролётных строений на опоры (отсутствие перекосов), а также отсутствие других дефектов, ухудшающих условия работа связей.

Все болты, связывающие деревянные элемента пролётных строений, должны периодически подтягиваться. Особенно важно своевременное подтягивание болтов в пересечениях раскосов и диагоналей связей, а также в поперечных связях ферм с ездой по низу.

Дерево-металлические пролётные строения так же как и металлические, пролётом до 30 м разрешается устанавливать на опорные брусья без специальных опорных частей. При больших пролётах во избежание появления дополнительных усилий в поясах ферм и расстройства опор должны применяться катковые или секторные опорные части. Содержание опорных частей дерево-металлических пролётных строений не отличается от содержания их в металлических мостах.

Пролётные строения должны равномерно опираться на опоры. Неравномерное опирание может быть обнаружено непосредственным наблюдением или инструментальными измерениями и устранено металлическими прокладками.

Пролётные строения с ездой по низу имеют проезжую часть с поперечными балками из двутавров и прогонами из отёсанных на два канта брёвен.

Существенными дефектами проезжей части являются недостаточная устойчивость верхних поясов поперечных балок и неудачное расположение прогонов, вызывающее перегрузку поперечных балок и внутренних брёвен самих прогонов.

Для увеличения устойчивости поперечных балок по верхним поясам их должны быть устроены связи полураскосной системы из уголков. Прикрепление связей может быть осуществлено при помощи уголковых фасонок на болтах (подобно связям в металлических пакетах, фиг. 58). Впредь до устройства связей болты прикрепления прогонов к поперечным балкам должны быть постоянно плотно подтянуты, чей достигается лучшая работа мостового полотна в качестве связей. Пропуск по пролётным строениям нагрузок тяжелее паровозов Эу до устройства связей не должен допускаться.

Устройством связей в большой степени уменьшается влияние перегрузки поперечных балок из-за неудачного расположения прогонов.

Поперечные балки установлены и укреплены в узлах ферм непосредственно на поясах между тяжами. В случаях плотного примыкания их к тяжам возможно врезание верхних полок двутавров в тяжи вследствие наклона балок при проходе поездов. Это явление может быть устранено обрезкой полки двутавра.

Прогоны должны плотно опираться на поперечные балки, а последние на пояса ферм. Зазоры подлежат устранению при помощи металлических прокладок.

Мостовое полотно дерево-металлических ферм с ездой по низу должно содержаться так же, как на деревянных мостах.

Некоторые осуществлённые дерево-металлические пролётные строения не имеют строительного подъёма. Плавное выпуклое очертание рельсового пути на мосту в этом случае может быть достигнуто при помощи подкладок из досок соответствующей толщины, мостовых брусьев большего чем нормальные сечения, а в фермах с- ездой по низу — металлических подкладок под прогоны.

Для нормальной эксплуатации и максимального продления срока службы дерево-металлические пролётные строения должны своевременно тщательно очищаться от грязи, мусора и снега, металлические части пролётных строений (кроме нарезки тяжей и болтов) должны быть окрашены, а деревянные антисептированы; нарезка тяжей и болтов, а также трущиеся поверхности гаек и контргаек должны быть смазаны.

Окраска металлических элементов пролётных строений при отсутствии других окрасочных материалов может быть выполнена битумом.

Особое внимание необходимо уделять очистке от грязи и мусора: 1) верхних подгаечников тяжей в фермах с ездой по верху; расположенных вблизи от рельсового пути и подверженных интенсивному загрязнению; 2) нижних подушек раскосов по типу I, фиг. 177, в которых вследствие неудачной конструкции возможно накопление грязи и влаги между раскосами, способствующее быстрому загниванию концов раскосов и ржавлению подушек; 3) горизонтальных листов подушек внутри между поясами в фермах с ездой по верху, а также прогонов и горизонтальных полок поперечных балок в фермах с ездой по низу.

Кроме очистки от грязи должен быть обеспечен отвод воды из мест возможного застоя путём устройства водоотводных отверстий (подушки раскосов, особенно по типу I, и пр.).

Дерево-металлические пролётные строения, в особенности при езде по низу, весьма опасны в пожарном отношении. Все противопожарные средства по нормам для деревянных мостов должны содержаться в постоянной исправности и готовности к немедленному действию. На мостах длиной более 200 м рекомендуется устройство постоянного противопожарного водопровода.

Для удобства осмотра, подтягивания тяжей, ремонта и пр. дерево-металлические пролётные строения должны иметь смотровые приспособления.

Для осмотра нижних поясов и проезжей части (при езде по низу), а также подтягивания тяжей в фермах с ездой по низу целесообразно устройство лёгкие подвесных подмостей по всей длине пролётных строений; для верхних поясов — в фермах с ездой по низу устройство настила по верхним связям, а в фермах с ездой по верху настила по поперечным связям; для осмотра решётки удобны переносные лестницы.

Для быстрейшей своевременной ликвидации дефектов на мостах с дерево-металлическими пролётными строениями рекомендуется иметь запасные тяжи (по 2 каждого диаметра), стыковые накладки с болтами и поковки (хомуты, болты и пр.), а также домкраты и тали.

Содержание дерево-металлических ферм с одним нижним металлическим поясом не отличается от содержания ферм с двумя металлическими поясами. Верхние деревянные пояса ферм должны содержаться так же, как в обычных деревянных фермах Гау.