588

3.1.3. Допускаемая нагрузка по касательным напряжениям

При изгибе в местах действия максимальных значений поперечных сил на уровне нейтральной оси балки допускаемую нагрузку по касательным напряжениям определяют из условия равенства касательных напряжений расчетномусопротивлению металла (рис. 3.3) с соответствующим коэффициентом условий работы.

Рис. 3.3. Распределение касательных напряжений по высоте сечения балки

Интенсивность допускаемой нагрузки для этого расчета определяют по формуле

где p = k – площади линий влияния поперечной силы, м. Для продольной балки d /2, = 0, = d. Для поперечной = d,=0,5, = 2d; 1 –коэффициентравномерности,равный 0,1; Jбр – момент инерции брутто поперечного сечения балки относительно ее нейтральной оси, см4; Sбр – статический момент брутто отсеченной части рассматриваемогопоперечного сечения балки относительно ее нейтральной оси, см3; – толщина стенки, см; 0,75–коэффициентпереходаот основногорасчетногосопротивления металла к расчетному сопротивлению на срез.

11

3.1.4. Допускаемая временная нагрузка по прикреплению продольных балок к поперечным

В зависимости от конструкции прикрепления расчет ведется поразличнымформулам[2, пп.3.16–3.19]. Рассмотримпоследовательность расчета прикрепления и основные расчетные формулы при наличии в конструкции верхней и нижней «рыбок»

(рис. 3.4).

Рис. 3.4. Схема прикрепления Б к П для заклепок по рискам «а» и «б»

В этом случае допускаемая временная нагрузка по прочности заклепок, соединяющихуголки прикрепленияспродольной балкой, определяется по формуле

где p = k –площадилинийвлиянияпоперечнойсилывопасном

приведеннаярасчетнаяплощадьзаклепокподвойномусрезуили

12

смятию,см2;n3 –числозаклепокпорискам«а»; 0 –коэффициент заклепок, определяют по прил. 2 [2].

Допускаемая временная нагрузка по прочности заклепок, соединяющихуголкиприкрепленияспоперечнойбалкой,определяется по формуле (3.3), в которой приведенная площадь принимается для заклепок по рискам «б» на одиночный срез ( = d/2,

= d, = 0) и смятие металла в стенке поперечной балки ( = d,

= 2d, = 0,5).

Схема к расчету прикрепления Б к П по«рыбке» представлена на рис. 3.5.

Рис. 3.5. Схема к расчету прикрепления Б к П по «рыбке»

13

Допускаемая временная нагрузка по прочности сечения или прикрепления«рыбок»:

где k = p – площади линий влияния изгибающего момента в опорном сечении; = 0,075d2mн при = d и = 0,5; mн – коэффициент,учитывающийнеразрезностьпродольныхбалок(в курсовом проекте может быть принят равным 0,6); m – коэффициент условий работы, принимается в соответствии с п. 2.11 [2] (для данного расчетного случая может быть принят равным 1,0

при l < 80 м; 0,95 при 80 l 110м и 0,90 при l > 110 м); Fсп –

площадь нетто сечения «рыбки» Fнт или приведенная расчетная площадь заклепок в «полурыбке» F0 , принимается меньшая из этих величин, см2; hрб – расстояние между центрами тяжести «рыбок», см.

3.1.5. Допускаемая временная нагрузка по прикреплениям поперечных балок к главным фермам

где p = k – площади линий влияния поперечной силы (см.

п. 3.1.3); F0 n3 0 – приведенная расчетная площадь, см2. Приприкреплениипоперечнойбалкиуголкамитольковпреде-

лахеевысотыприведеннаярабочаяплощадьпринимаетсяминимальной из двух значений (рис. 3.6).

Первое определяется по заклепкам, прикрепляющим уголки прикрепления к главной ферме (без учета заклепок в пределах высоты пояса фермы). Второе – по заклепкам, прикрепляющим уголки к поперечной балке. Коэффициент условий работы m = 0,85 [3, п. 2.11]. В других случаях расчет прикрепленияпоперечныхбалоккглавнымфермамнужнопроводить в соответствии с [2, пп. 3.20–3.22].

14

Рис. 3.6. Схема к расчету прикрепления Б к ферме для заклепок по

рискам «а» и «б»

3.2.Элементы главных ферм

Вкурсовом проекте достаточно рассчитать два элемента главной фермы. Сжатые элементы (верхний пояс) и преимущественно сжатые (восходящие раскосы) рассчитывают на устойчивость и прочность. Растянутые (нижний пояс) и преимущественно растянутые – на прочность и выносливость. Расчет на нагрузку от поперечного ветра и тормозную нагрузку производят, если это специально оговорено в задании.

3.2.1. Построение линий влияния и определения их характеристик

В расчетно-пояснительной записке к курсовому проекту необходимопривестисхемуфермыпролетногостроениясуказанием ее геометрических характеристик, построить линии влияния

15

усилий для заданных элементов [2, прил. 5.14], определить их характеристики:длинузагружения , коэффициент, определяющийположениевершинылиниивлияния ,площадилиниивлияния . При двузначных линиях влияния эти характеристики должны быть определены для каждого участка. Пример построения линий влияния и формулы для определения их характеристик приведены на рис. 3.7.

Рис. 3.7. Построение линий влияния усилий и определение их характеристик

3.2.2. Допускаемая временная нагрузка при расчетах на устойчивость

где k, p – доли вертикальной нагрузки от подвижного состава и постоянной нагрузки, приходящиеся на одну ферму (при отсутствии эксцентриситета пути принимают равной 0,5); nk –

16

коэффициент надежности для временной подвижной нагрузки nk=1,10 – 0,0005( – 50),придлинезагружения 50 150 м; k,

p – площадь линий влияния осевых усилий в элементах фермы от подвижного состава и постоянной нагрузки. Для раскосов площадьлиниивлиянияусилияотпостояннойнагрузкиопределяется как разность площадей правого и левого участка линии влияния; p – суммарная расчетная интенсивность постоянных нагрузок,действующихнаферму,кН(приопределенииpnp = 0,9 придвузначнойлиниивлияния,есливременнойнагрузкойзагружают участок меньшей длины, востальных случаяхnp = 1,1);m – коэффициент условий работы, m = 1,0; Fбр – площадь сечения элемента брутто, см; – коэффициент продольного изгиба.

Для определения коэффициента продольного изгиба подсчитываютмоментыинерциисечениябруттоотносительногоризонтальной x–x и вертикальной y–y осей, проходящих через центр

rx Jy y / Fбр , и определяют свободные длины элементов l0.

Для поясов l0 = ly = lx = d. Для раскосов lx = 0,8l0 (в курсовом проекте); ly = l0, где l0 – расстояние между центрами узлов. Гибкость элементов ( x, y), состоящих из двух ветвей, определяют с учетом гибкости ветвей ( g) по п. 4.3 [2]. По максимальномузначениюгибкости определяюткоэффициент продольного изгиба [2, прил. 8].

3.2.3. Допускаемая временная нагрузка при расчетах на прочность

где Fнт – площадь сечения нетто.

Ослабление площади сечения с шахматным расположением заклепок вычисляется по сечению возможного разрыва: по нормальному сечению к оси элемента или зигзагу в зависимости от того, по какому сечению окажется меньше расчетная площадь. Ослабление обеих полок уголков с однорядным расположением заклепок покаждой полкес «шахмат» учитывается в количестве полутора отверстий.

17

3.2.4. Допускаемая временная нагрузка при расчетах на выносливость

где – коэффициент, учитывающий понижение динамического воздействияподвижной нагрузки при расчетах на выносливость [2, п. 2.6 и прил. 7], определяется по формуле

1 2/3 / 1 ;

(1 + )–динамическийкоэффициент,равный1 + 21/(30 + );при определениидинамическогокоэффициента принимаютравной пролету независимо от длины загружения; b – коэффициент пониженияосновногорасчетногосопротивления;

для преимущественно сжатых элементов

для растянутых и преимущественно растянутых элементов

– эффективный коэффициент концентрации напряжений [2, прил. 10],посоединительнымзаклепкам = 1,3; –коэффициент режима нагружения [2, табл. П.9.1]; b – коэффициент асимметриициклапеременныхнапряжений:

b –коэффициент, учитывающий отношениеэквивалентныхнагрузок для меньшегои большего участков линий влияния; min– меньшая по абсолютной величине площадь одного знака двузначнойлиниивлияния,дляоднозначнойлиниивлияния min=0.

Вформулу (3.11) подставляют абсолютные значения площадей. Определение коэффициента b производится методом после-

довательных приближений, при этом исходные значения b и b принимаются поприл. 9 [2].

18

Результаты классификации удобно представить в табличной форме (табл. 3.2).

Таблица 3.2

Результаты классификации металлического пролетного строения

4. КЛАССИФИКАЦИЯ ПО ГРУЗОПОДЪЕМНОСТИ

ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ПРОЛЕТНЫХ СТРОЕНИЙ

В [3] предусмотрена возможность расчета непреднапряженных железобетонных пролетных строений двумя способами. Первый – по опалубочным и арматурным чертежам, второй – путем сопоставления расчетных норм, покоторым проектироваликонструкциисдействующиминормативнымидокументами.В курсовом проекте оценка грузоподъемности пролетного строения выполняется первым способом, который является более точным и универсальным посравнению совторым, хотя при его использовании требуются дополнительные данные о материалах, размерах конструкции, дефектах и повреждениях.

Главныебалки пролетныхстроенийснапрягаемойарматурой без существенныхдефектов (трещиныв нижнихпоясах; наклонные трещины в вертикальных стенках; трещины, отделяющие плиту от стенки) имеют достаточную грузоподъемность для пропуска обращающихсяи перспективныхнагрузок, и ихрасчет допускается не производить.

Особенностью железобетонных пролетных строений с ездой на балласте является большое влияние состояния мостового полотна на их полезную грузоподъемность. А так как изменчивость состояния мостового полотна в процессе эксплуатации значительна (всвязи с ремонтами пути на перегоне), то возникает необходимость в частых пересчетах грузоподъемности железобетонныхпролетныхстроений.

19

Классы отдельных элементов пролетных строений определяютпоформуле(2.1),вкоторой величинадинамическогокоэффициента (1 + ) к эталонной нагрузке принимается в зависимости от расчетной длины пролета l и толщины слоя балласта под

шпалойhb:

Для расчета главных балок

при hb < 0,25 м 1 + = 1 + 15/(20 + l ); (4.1) при hb < 1,0 м 1 + = 1,0;

дляпромежуточныхзначенийпоинтерполяции.

Для расчета плиты балластного корыта 1 + определяют по [3, табл. 3.2] в зависимости от толщины слоя балласта.

Эталонная нагрузка принята такой же, каки при классификации металлическихпролетных строений [2, прил. 1].

4.1. Плита балластного корыта

Плиту балластного корыта рассчитывают на местную нагрузку от одной оси подвижного состава и постоянных нагрузок от собственного веса железобетона и веса балласта с частями пути. При необходимости учитывают вес тротуаров и перил. Расчетная схема плиты балластного корыта – это консольная балка с податливым защемлением по концам (для межреберных участков плиты). Ширина консоли и балки вдоль оси пролета равна 1 м.

Значениеэквивалентнойвременнойэталоннойнагрузкиkн для плиты балластного корыта определяется по формуле

где Р – давление на ось (для эталонного поезда Р = 35 кН); Сk – длина распределения временной нагрузки в направлении вдоль оси пролета, принимается по графику рис. 7.1 [3] в зависимости от минимального расстояния между осями в схеме эталонной нагрузки ( k = 1,6 м) и толщины слоя балласта под шпалой (значение kн может быть определено и по [3, табл. П.1.1].

4.1.1. Величина сосредоточенной нагрузки и интенсивность распределенных постоянных нагрузок

При расчете внешней консоли плиты балластного корыта величина может быть определена по следующим формулам:

от веса железобетона борта балластного корыта

20