Расчётные силы и допускаемые напряжения грузоподъемности деревянных опор

В теме рассматривается расчёт основных типов деревянных опор восстановленных мостов: свайных, ряжевых и шпальных, а также рамных опор на свайном, ряжевом и лежневом основании.

При расчёте проверяются устойчивость опор на опрокидывание и скольжение, а также прочность отдельных элементов опор при действии на мост наиболее невыгодной комбинации внешних нагрузок. Грузоподъёмность опор выражается наибольшей расчётной временной вертикальной нагрузкой, при воздействии которой устойчивость всей опоры или отдельных её частей (ярусов) является достаточной, а напряжения во всех элементах и частях конструкции не превосходят допускаемых величин.

Расчётными силами при определении грузоподъёмности опор являются:

1. Основные силы:

а) собственный вес опор и пролётных строений; б) постоянное горизонтальное давление грунта насыпи; в) временная вертикальная нагрузка на пролётных строениях (без учёта динамического коэффициента); г) горизонтальное давление грунта от временной нагрузки, расположенной на призме обрушения; д) центробежная сила.

2. Дополнительные силы:

а) тормозная сила; б) давление ветра; в) давление льда.

Схема приложения к опоре основных и дополнительных сил приведена на фиг. 396 и 397.

Каждая опора рассчитывается дважды: на основные силы при нормальных допускаемых напряжениях и на основные и дополнительные силы при повышенных допускаемых напряжениях. Как правило, грузоподъёмность опор небольшой высоты (до 5—6 м) определяется расчётом на основные силы; для высоких опор решающим является расчёт на основные и дополнительные силы.

Величина и плечо приложения постоянного давления грунта определяются по формулам

где Е — давление грунта насыпи в т/м ширины;

H — высота призмы обрушения в м;

С — плечо приложения давления, считая от низа призмы обрушения, в м (фиг. 396).

Временная вертикальная нагрузка при проверке прочности опор вводится в расчёт в полном размере; при проверке поперечной устойчивости при давлении ветра вертикальная временная нагрузка принимается равной 1 т/м.

Величина опорной реакции P от временной и постоянной нагрузок в случае расчёта опор на воздействие паровозов серии Эу или ФД может быть приближённо определена по графику фиг. 395.

Горизонтальное давление грунта от временной нагрузки, находящейся на призме обрушения, определяется по формуле

где g0 — интенсивность временной нагрузки в т/м2, причём временная вертикальная нагрузка принимается равномерно распределенной на уровне подошвы рельса на длине призмы обрушения и на ширине 2,70 м;

H — высота расчётного слоя грунта в м;

а — коэффициент, принимаемый в зависимости от высоты по табл. 57.

Плечо давления грунта в том же случае расчёта вычисляется по формуле

где е — коэфициент, принимаемый в зависимости от высоты H по табл. 57.

Центробежная сила С (для мостов, расположенных на кривой) учитывается в виде равномерно распределённой горизонтальной нагрузки, приложенной на высоте 2 м от головки рельса. Величину центробежной силы при установленной скорости движения поездов 30 и менее км/ч следует определять по формуле

а при движении поездов без ограничения скорости по формуле

но не более 10%.

В этих формулах С — центробежная сила в процентах от временной эквивалентной нагрузки, R — радиус кривой в м.

Тормозная сила T принимается в размере 10% временной вертикальной нагрузки, расположенной на пролётных строениях и устоях, и условно считается приложенной к головке рельса. Тормозная сила от грузов, расположенных на призме обрушения, не учитывается.

Передача тормозной силы с пролётных строений на опоры учитывается в следующем размере:

а) через подферменные брусья при отсутствии опорных частей, а также через плоские и тангенциальные подвижные опорные части — 50% полной тормозной силы, действующей на пролётное строение;

б) через неподвижные опорные части при наличии на противоположном конце пролётного строения подвижных опорных частей — полная тормозная сила;

в) через подвижные катковые опорные части — 25% полной тормозной силы.

Давление ветра поперёк моста W принимается равным 100 кг/м2 расчётной ветровой поверхности сооружения. Давление ветра вдоль оси моста принимается в размере 40% поперечного давления ветра.

Расчётная ветровая поверхность моста, подверженная действию поперечного ветра, принимается равной площади, ограниченной теоретическим контуром сооружения, умноженной на коэффициент сплошности. Последний для сквозных металлических ферм принимается равным 0,4; для ферм Гау обычного типа — 0,6; для деревянных опор, многорешётчатых деревянных ферм и сплошных конструкций — 1,0.

Проверка прочности опор производится как при отсутствии на мосту поезда, так и при его наличии; в последнем случае боковая поверхность подвижного состава принимается в виде сплошной полосы высотой 3 м, а давление на неё ветра считается приложенным на высоте 2 м от головки рельса.

Давление льда учитывается при расчёте опор, не имеющих отдельных ледорезов, и принимается для опор с режущим ребром в размере

В этих формулах:

с — давление льда в m/м ширины опоры;

а — толщина льда в м.

Допускаемые напряжения на дерево при расчёте опор временных мостов на основные силы принимаются в соответствии с приложением 3. При учёте дополнительных сил значения допускаемых напряжений, указанные в таблице, повышаются на 30%. Коэффициент устойчивости опор на опрокидывание и на скольжение должен быть не менее 1,3.