Особенности работы пролетного строения как пространственной системы

15.06.2016

Формируя из элементов пролетное строение, исходят из того, что главные фермы предназначены воспринимать вертикальные нагрузки, а фермы верхних и нижних продольных связей — горизонтальные поперечные силы. Продольные и поперечные балки проезжей части, работая на изгиб под действием вертикальной нагрузки, передают эту нагрузку в узлы главных ферм. При этом каждая из упомянутых частей пролетного строения может рассматриваться как балочная конструкция, работающая в соответствующей плоскости — вертикальной или горизонтальной.
Ho фактически указанные части пролетного строения работают совместно и влияют друг на друга. Поэтому наиболее правильной является пространственная схема пролетного строения как цельной системы. Взаимодействие частей пролетного строения зависит от их конструктивных особенностей и характера работы.
Взаимодействие между верхними поясами главных ферм и элементами решетки ферм верхних продольных связей выражается в том, что сокращение длины сжатых поясов главных ферм под нагрузкой вызывает сжимающие усилия в диагоналях связей, что, в свою очередь, снижает усилия в поясах (рис. 7.11, а). Поэтому следует не только учитывать, что пояса главных ферм одновременно работают как пояса ветровых ферм, но и элементы решетки ферм продольных связей испытывают дополнительные усилия, вызываемые деформациями поясов главных ферм от вертикальной нагрузки.
Особенности работы пролетного строения как пространственной системы

Взаимодействие между нижними поясами главных ферм и балочной клеткой проезжей части рассмотрим на примере пролетного строения с ездой понизу (рис. 7.11, б).
При его загружении вертикальной нагрузкой растянутые нижние (ездовые) пояса ферм удлиняются в каждой панели условно на величину δ, а подвижные опорные части перемещаются из пролета на расстояние 6δ. Наличие продольных балок, чинна которых под нагрузкой остается практически неизменной, препятствует свободным перемещениям поперечных балок и вызывает их изгиб в горизонтальной плоскости. Наибольшие изгибающие моменты возникают в крайних поперечных (домкратных) балках (см. рис. 7.11, б).
В результате совместной работы балочной клетки, нижних продольных связей и поясов ферм в продольных балках появляются дополнительные растягивающие усилия, а с элементов садовых поясов часть осевых усилий снимается. В прежние времена стремились избегать добавочных усилий в продольных балках от их совместной работы с поясами ферм. Для этот например, устраивали в них разрывы с продольно-подвижным сопряжением балок (рис. 7.12, а). Изгиб поперечных балок в этом случае меньше (сравним рис. 7.11, б и 7.12, а), но усложняется конструкция балочной клетки. В месте стыка возникают ударные воздействия при проходе поездов, ухудшаются условия работы рельсового пути.
Особенности работы пролетного строения как пространственной системы

Во избежание чрезмерного изгиба поперечных балок, кроме тогo, принимали меры к передаче тормозных сил от продольных балок к поясам главных ферм при помощи специальных тормозных рам (см. рис. 7.12, а). Для этого использовали диагонали нижних продольных связей, прикрепляемые к нижним поясам продольных балок. В местах их сопряжения ставили распорки, препятствующие изгибу в горизонтальной плоскости продольных балок и диагоналей связей. Тормозные рамы размещали в середине каждого из участков, ограниченных разрывами продольных балок (на рис. 7.12, а они выделены жирными линиями).
Имеется и принципиально иное решение для уменьшения изгиба поперечных балок, по существу противоположное первому, а именно: включение продольных балок в совместную работу с ездовыми поясами главных ферм на всем их протяжении и учет этого в расчетах. С этой целью по концам пролетного строения устраивают мощные горизонтальные диафрагмы, жестко связывающие пояса главных ферм с продольными балками (рис. 7.12, б). По-другому в панелях у концов пролетного строения прикрепляют к продольным балкам диафрагмы из усиленных диагоналей продольных связей и распорок между ними, которые одновременно работают и как тормозные рамы (рис. 7.12, в).
Степень включения продольных балок в совместную работу с ездовыми поясами главных ферм может быть различной, она зависит от технологической последовательности сборки пролетного строения. Обычно проезжая часть оказывается готовой к совместной работе с поясами ферм после установки металлоконструкций на опорные части. Тогда учитывается распределение осевых усилий между поясами ферм и продольными балками только от временной нагрузки.
Балочная клетка имеет специфику работы и на вертикальную нагрузку. В силу того, что поперечные балки опираются на деформирующиеся главные фермы, расчетная схема про дольных балок проезжей части представляет собой неразрезную балку на дискретных упруго-проседающих опорах, податливость которых зависит от жесткости элементов ферм и по перечных балок (рис. 7.13). Кроме того, на работу балочною ростверка влияет стесненное кручение поперечных балок в узлах.
Разумеется, изложенная выше расчлененная схема взаимодействия частей реальной пространственной системы достаточно условна и дана лишь в иллюстративных целях. Все взаимодействия можно учесть при моделировании системы целиком, выполняя пространственный расчет конкретного про летного строения.
Особенности работы пролетного строения как пространственной системы