18.07.2018
Металлические изделия самой разной функциональности для краткости называются метизы. Группа охватывает широчайший ассортимент,...


18.07.2018
Сегодня на рынке выбор покрытий для пола является попросту колоссальным, среди самых востребованных вариантов следует отметить...


17.07.2018
Инверсионная крыша является «кровлей наоборот». Если говорить простыми словами, то основным её отличием, сравнивая со стандартной...


17.07.2018
Несмотря на популяризацию электрических тепловых устройств дровяные камины и печи не собираются сдавать свои позиции в плане...


17.07.2018
Ни для кого не секрет, что возведение любого здания начинается с фундамента. Вне зависимости гот того, говорим мы о промышленном...


17.07.2018
Шесть лет назад на территории Российской Федерации начал действовать инновационный алгоритм того, как государство определяет...



Системы металлических пролетных строении

15.06.2016
Наиболее простой системой пролетного строения является разрезная балка на двух опорах (рис. 1.9, а). Ясность статической работы, однозначность эпюры изгибающих моментов, удобства типизации и замены при ремонте делают эту систему наиболее распространенной в железнодорожных мостах. Применение в них цельнометаллических сплошностенчатых балок с ездой поверху рационально при длине l пролетов до 45—50 м. Высоту разрезной балки h назначают в пределах (1/15...1/20)l. Следовательно при увеличении длины пролета усложняется конструкция, условия ее изготовления и монтажа.
В автодорожных мостах такие конструкции с двутавровыми главными балками применяют при длине пролетов 30...60 м преимущественно в экстремальных условиях, например, в районах Крайнего Севера, где, в основном, возводят однопролетные мосты.
Системы металлических пролетных строении

При длинах пролетов свыше указанных более рациональной становится разрезная балочная система с решетчатыми фермами, применяемая как при езде понизу (рис. 1.9, б), так и поверху. Высоту главных ферм согласуют с числом и длиной b панелей фермы и назначают в пределах H = (1/6...1/10)l.
Наибольшие пролеты мостов с разрезными решетчатыми фермами достигнуты в США на мостах в Честере (227,1 м, 1976 г.), Метрополисе (219,5 м, 1917 г.), Падука-Брукпоре (218,3 м, 1929 г.). Первые два моста железнодорожные, последний - автодорожный. Мосты с неразрезными фермами имеют большую перекрывающую способность по сравнению с разрезными: Фрэнсис Скотт Кей (США, 365,9 м, 1977 г.) и Астория (США, 375 м, 1966 г.), Тенмон-Кио (Япония, 300 м, 1966 г.). Первый из перечисленных — железнодорожный мост.
Применение неразрезной системы (рис. 1.9, в) позволяет снизить расчетный положительный момент по сравнению с разрезной балкой использовать более экономичные сечения и существенно увеличить перекрывающую способность балки. Одновременно увеличивается жесткость, обеспечивается плавность линии прогиба, улучшаются внешний вид, условия работы опор, создаются благоприятные условия для навесного монтажа и продольной надвижки пролетного ст роения. В этом случае назначают h = (1/30...1/40)l при l1 = (0,3...1,0)l. В железнодорожных мостах сплошностенчатые балки при длине пролетов свыше 50 м уступают решетчатым фермам по металлоемкости, условиям перевозки заводских блоков и монтажа, вследствие чего применяются крайне редко.
Устройство неразрезных балок постоянной высоты в автодорожных мостах ограничено по конструктивным соображениям пролетами до 150 м. При больших пролетах рационально использовать балки переменной высоты (рис. 1.9, г). Несмотря на удорожание изготовления и монтажа, такая конструкция имеет благоприятный внешний вид и более экономична по сравнению с балкой постоянной высоты при следующих значениях параметров:
Системы металлических пролетных строении

Наибольшие пролеты неразрезных сплошностенчатых балочных пролетных строений достигнуты на автодорожных мостах через реку Саву (Югославия, 261 м, 1956 г.), Зообрюке (Германия, 259,1 м, 1966 г.) и Сан-Матео-Хэйуорд (США, 228,7 м, 1967 г.). Мост с рекордным для нашей страны аналогичным пролетом 200,4 м построен через реку Енисей в Красноярске в 1983 г.
Ранее уже говорилось об увлечении инженеров на рубеже XIX—XX вв. пролетными строениями балочно-консольной системы. В те годы опасались применять неразрезную систему из-за ее чувствительности к неравномерным осадкам опор. В силу статической определимости балочно-консольная система лишена этого недостатка. В го же время по затратам металла пролетные строения данной системы близки к неразрезным.
Эти обстоятельства способствовали большому распространению консольных ферм в конце XIX столетия, которыми были перекрыты рекордные пролеты балочной системы. В качестве ярких примеров можно привести мост через Фортский залив в Шотландии (1890 г.) пролетом 521,24 м и Квебекский мост в Канаде (1917 г.) пролетом 549 м. Ho и в наше время там, где требуется перекрыть сверхбольшие пролеты, интерес к этой системе не ослабевает: не так давно построены консольные мосты Минато (Япония, 510 м, 1974 г.), Комодор-Джон Бэрри (США, 501,2 м, 1974 г.) и Великий Новый Орлеанский мост (США, 480 м, 1958 и 1988 гг.), все они — автодорожные.
Балочно-консольную систему можно компоновать различными способами. На рис. 1.9, д приведен пример трехпролетной схемы с центральной подвеской, длина которой принимается в пределах a = (1/2,5...1/3)l. Остальные параметры соответствуют размерам неразрезных балок. Пролетные строения этого типа обычно выполняют с решетчатыми фермами, с ездой поверху или понизу, стремясь подчинить форму поясов очертанию эпюры изгибающих моментов в балке.
Арочная система, широко используемая некогда в каменных мостах, нашла применение и в XX в. в мостах из металла. Как известно, силы распора, действующие в пятах арки, вызывают в ее сечениях отрицательные изгибающие моменты. В связи с этим расчетные моменты в арке существенно меньше, чем в аналогичной балке. Поэтому арки более экономичны по затратам материала, а перекрывающая способность их весьма высока. Арочные мосты целесообразны в городах, так как обладают отличными архитектурными качествами.
Несмотря на наличие распора, применение арочной системы в металлических мостах имеет смысл при пролетах свыше 200 м, когда балочный мост становится слишком тяжелым. В существующих мостах стрела арки f изменяется в довольно широких пределах. Наиболее целесообразные ее значения: в железнодорожных мостах — f = (1/6...1/8)l, в автодорожных и городских — (1/8...1/10)l. Арки обычно двух шарнирные, с ездой поверху (рис. 1.9, е), понизу (рис. 1.9, ж) либо посередине (рис. 1.9, з), со сплошной стенкой (рис. 1.9, e,з) либо решетчатые (рис. 1.9, ж). Наибольшие в мире пролеты арочной системы зафиксированы в металлических мостах через реку Годж (США, 518,3 м, 1977 г.), пролив Килл ван Кулл (США, 510,5 м, 1931 г.) и в Сиднее (Австралия, 502,9 м, 1932 г.). Два первых — автодорожные, последний — под совмещенное (железнодорожное и автомобильное) движение.
Альтернативу пролетным строениям балочной системы (см. рис. 1.9, а—д) представляют комбинированные системы, составленные из простых систем (обычно балочных и арочных) или образованные введением дополнительных элементов в состав простых (рис. 1.9, и—о).
Конструкции комбинированных систем с использованием сплошностенчатых элементов весьма разнообразны. Одна из них — трехпролетная неразрезная балка, усиленная в зонах промежуточных опор подпругами в виде полуарок с вертикальными стойками (см. рис. 1.9, и) или с решетчатыми фермами (см. рис. 1.9, к). В диапазоне длины пролетов 150...250 м система несколько проигрывает по расходу стали балочным решетчатым фермам, но позволяет снизить объем кладки опор. Это обстоятельство в сочетании с архитектурными преимуществами системы делает ее весьма целесообразной в городских мостах. Ориентировочные значения параметров системы следующие: l1 = 0,55l; h = (1/50...1/60)l; H = 5h.
Хорошими архитектурными качествами обладают также системы в виде балок, усиленных арками по всей длине: с ездой поверху (см. рис. 1.9, л) или посередине (см. рис. 1.9, м). В этом случае l1 = (0,4...0,5)l, а стрелка арки принимается в пределах (1/3...1/5)l.
Другой пример комбинированной системы - сквозная ферма с жестким нижним поясом, предложенная профессором К.Г. Протасовым (см. рис. 1.9, н). Устройство жесткого нижнего пояса, способного воспринимать изгибающие моменты от внеузлового прикрепления поперечных балок проезжей части, позволяет применять треугольную решетку с наивыгоднейшей панелью фермы, не прибегая к дополнительным элементам в виде шпренгелей (подвески и стойки ставятся лишь в необходимых случаях). Данная конструкция наиболее распространена в железнодорожных мостах при следующих параметрах: l = 66...110 м; H = 1/7l; h = 1,5...1,8 м.
В автодорожных и городских мостах с пролетом 150...200 м применяется еще одна комбинированная система — гибкая арка с жесткой затяжкой (см. рис. 1.9, о). В этой системе (называемой также балкой Лангера) разрезная балка воспринимает рас-пор, создаваемый аркой, и внешне она представляет собой без-распорную систему. Арка может соединяться с балкой жесткости вертикальными стойками либо иметь решетчатое заполнение. Стрела арки: f = (1/6...1/7)l, при этом высоту балки жесткости стремятся делать не более 3,6 м. Такая система тоже менее экономична по сравнению с фермой, сложна в изготовлении и монтаже, но она имеет хорошие эстетические качества и перекрывает большие пролеты.
Рамные стальные мосты со сплошностенчатым ригелем представляют собой «красивую» систему с перекрывающей способностью до 250 м (например, система «бегущая лань» на рис. 1.9, п). Она может быть выполнена и с решетчатыми главными фермами (рис. 1.9, р). Ho рамные мосты сооружают довольно редко из-за сложной технологии монтажа, значительного распора на опорах и необходимости особой защиты подкосов от коррозии.