книги / Проектирование и расчёт деревянных автодорожных мостов

Рис. 39. Схема расположения прогонов и поперечин

Подробные сведения по конструированию мостов из разбросных (сближенных) прогонов можно получить в литературе

[2, 14, 15, 16].

3.2.6. Конструирование мостов из сосредоточенных прогонов

Сложные (пакетные) прогоны относятся к пролетным строениям с сосредоточенными прогонами. В зависимости от перекрываемого пролета прогоны состоят из двух или трех ярусов бревен, уложенных друг на друга и связанных болтами. Бревна диаметром 26–36 см в местах опирания друг на друга подтесывают. Для лучшего использования древесины применяют бревна с естественной коничностью, укладывая их в последовательных ярусах комлями в разные стороны. Сосредоточенные прогоны располагают непосредственно над сваями опор. Сжимы из брусков сечением 14×14 или 16×16 см и поперечные

131

скрепления прогонов анкерами диаметром 14×16 см (рис. 40, а) или крестовыми связями ставят обычно у опор. Сжимы стягиваются болтами диаметром 19 мм. При больших пролетах поперечные связи полезно устроить и в пролете для улучшения распределения временной нагрузки между прогонами.

в

Рис. 40. Конструкция пролетных строений со сложными (пакетными) прогонами: 1 – комель; 2 – отруб бревна; 3 – сжимы; 4 – анкер

Другая разновидность сложных прогонов – прогоны, образованные из трех или четырех бревен (рис. 40, б, в), связанных между собой болтами в устойчивый пакет. Такие прогоны не требуют устройства поперечных креплений. Пакетные прогоны из трех и четырех бревен собирают из бревен с естественной коничностью. Вместо бревен в конструкции прогонов можно использовать и брусья.

Следует отметить, что древесина в сложных прогонах используется неэффективно, так как момент инерции прогона равен сумме моментов инерции составляющих его элементов, что явно меньше, чем в составных прогонах или в клееных конструкциях при одинаковом расходе лесоматериала.

Проезжая часть состоит из поперечин диаметром 20–24 см и, как правило, двойного настила.

132

3.2.7. Конструирование и расчет мостов из составных прогонов

Конструирование. Составные прогоны на колодках проектируются из двух или трех ярусов и характерны тем, что бревна их ярусов соединяют между собой призматическими вкладышами – колодками в виде небольших отрезков брусьев из того леса, что и бревна прогонов [2, 14]. Колодки располагают волокнами вдоль прогона.

Колодки служат для обеспечения совместной работы на изгиб всех ярусов бревен прогона и воспринимают сдвигающие усилия, возникающие между этими бревнами.

Поскольку колодки, воспринимая сдвигающие усилия, стремятся вывернуться, то составные прогоны должны быть стянуты достаточным количеством болтов, пропущенных через колодки.

Сдвигающие усилия, действующие на колодки, возрастают по мере приближения к опорам моста. Поэтому колодки обычно у опор ставят чаще, а к середине пролета реже.

Глубина врубки колодок в брусья должна быть не меньше

2см, а в бревна не меньше 3 см.

Всоставных элементах необходимо предусматривать минимальные зазоры не менее 4 см между брусьями и не менее

2см между бревнами.

Нижний ярус прогонов желательно выполнять из одного целого бревна на всю длину пролета. Верхний ярус составляется из двух бревен, имеющих стык в середине пролета. Для передачи сжимающего усилия в стыке верхнего яруса прогонов торцы бревен тщательно пригоняются друг к другу. При трехъярусном прогоне средний ярус может быть как включенным, так и не включенным в совместную работу.

Прогоны укрепляются сжимами, а в поперечном направлении – крестовыми связями из досок, установленными в опорных сечениях, в четвертях и в середине пролета. Доски крестовых связей прикрепляются гвоздями к сжимам прогонов (рис. 41, а).

При сборке прогонам придается строительный подъем. Проезжая часть выполняется из любых видов настила.

133

а

134

Рис. 41. Конструкция прогонов составного сечения на пластинчатых нагелях

134

Составные прогоны на пластинчатых нагелях в мостах делают с металлическими пластинками из полосовой стали толщиной 8–12 мм (рис. 41, б). Пластинчатые нагели устанавливают в прорези, выбранные в соединяемых элементах электродолбежником. Высоту пластинок принимают равной 7–10-кратной их толщине, глубину врубки их в каждый из соединяемых элементов – не более 1/5 высоты каждого из них. Составные прогоны на пластинчатых нагелях делают из брусьев (чистых или с обзолами) или бревен, обтесанных на два канта. Деталь поперечного сечения двухъярусного прогона из брусьев с обзолами, связанных между собой пластинчатыми нагелями, показана на рис. 41, в. Пластинчатые нагели могут быть сквозными, поставленными в пазы, прорезанными на всю ширину соединяемых бревен (см. рис. 41, в), или же несквозными, забитыми в пазы, выбранные на глубину, немного большую половины ширины сопрягаемых элементов (рис. 41, г).

Расчет прогонов на колодках выполняется по методике, изложенной при определении усилий в сосредоточенных и разбросных прогонах.

Отличия имеют место при подборе поперечного сечения прогона и при расчете взаимодействия колодок с элементами сечения.

Подбор сечений составных прогонов. Геометрические ха-

рактеристики сечения (рис. 42) определяются относительно нейтральной оси совокупного сечения, но при этом вводятся коэффициенты сплошности для балок:

•0,85 – двухъярусных;

•0,80 – трехъярусных.

Расчетные сопротивления древесины в сечениях, ослабленных врубками, умножаются на коэффициенты условий работы:

•m = 0,85 для прогонов из брусьев;

•m = 0,90 для прогонов из бревен.

Условия прочности принимают вид (для двухъярусного прогона на колодках из бревен)

где m = 0,90.

135

аб

Рис. 42. Схема для определения моментов инерции составных прогонов: а – брусчатые; б – бревенчатые

Расчет геометрических характеристик составного сечения прогона из брусьев может быть выполнен по данным табл. 45.

Таблица 45 Геометрические характеристики составных сечений из брусьев

136

Так как через колодки пропускаются стяжные болты, то для учета ослаблений определяем момент инерции ослабления брусчатых и бревенчатых прогонов по формуле

Тогда с учетом ослабления моменты инерции и сопротивления двухъярусного или трехъярусного сечения:

В балках из бревен подрезка бревен в местах установки колодок оказывается несимметричной, что осложняет определение моментов инерции и сопротивления прогона в сечении, являющемся расчетным. В этом случае моменты инерции сечения одного бревна при несимметрических стесках с двух сторон (рис. 43) определяются по формулам [16]:

ных диаметров бревен и глубин врубок h. При односторонней стеске бревна в формулах (130) и (131) нужно приравнять нулю значения S и h с соответствующими индексами.

Расстояние центра тяжести расчетного сечения бревна от его оси

а момент инерции относительно центра тяжести ослабленного сечения

где Iц.т – искомый момент инерции относительно центра тяжести ослабленного сечения; Ix-x – момент инерции относительно оси бревна.

В приложении 11 приведены величины площадей, моментов инерции и сопротивления бревен при симметричной стеске их на два канта.

Общий момент инерции двухъярусного прогона на колодках (см. рис. 42, б) определяют по формуле

где а – расстояние от центра тяжести бревна до оси, проходящей через центр тяжести прогона.

Моменты инерции и сопротивления прогона из бревен с учетом ослабления:

Таким же методом определяют момент инерции трехъярусного прогона из бревен.

Расчет колодок. Сила, действующая на одну колодку

(рис. 44),

где с – расстояние между осями колодок. 138

Под влиянием сдвигающей силы Т колодка работает на смятие и на скалывание. Сдвигающая сила, действующая на единицу длины прогона в плоскости соединяемых элементов,

где Q – расчетная поперечная сила в заданном сечении от постоянной и временной нагрузок с учетом коэффициентов надежности; Sbr – статический момент относительно нейтральной оси прогона той части сечения, которая лежит выше рассчитываемого ряда колодок; Ibr – момент инерции всего сечения.

Величины Sbr и Ibr принимают без учета ослабления и без учета коэффициента сплошности.

а

б

Рис. 44. Схемы к расчету составного прогона на колодках: а – прогон составного сечения на колодках; б – расчетная схема прогона

Расчет колодок выполняют следующим образом.

1. Задают в первом приближении размеры колодок (см. рис. 44) lк , b и hк , глубину врезки hвр с учетом того, что

должно выполняться условие: lк /hвр ≥ 5, при сплачивании элементов с зазором S0 lк /S0 + hвр ≥ 5 [1].

139

Зазор S0 при сплачивании бревен диаметром d наклонны-

ми колодками должен быть не менее [1]: 0,4–0,5d – при двухъярусных балках, 0,25d – при трехъярусных балках.

Глубина врезки при соединениях на колодках должна быть:

•в брусьях – ≤ 1/5 толщины;

•в бревнах – ≤ 1/4 диаметра бревна.

2.Из условия смятия определяют наибольшее допустимое расстояние между осями колодок в данном сечении прогона:

где mq – коэффициент условий работы древесины на смятие,

Aвг = 23 b1hвр ); b1 – ширина бревна на уровне бруса колодки;

Т1 – сдвигающая сила.

3. Из условия прочности колодок на скалывание определяют наиболее допустимое расстояние между осями колодок:

Окончательно принимают наименьшее значение с, полученное из расчета на смятие и скалывание по формулам (138)

и(139).

4.Из условия прочности на скалывание находим наименьшую длину промежутка между прямыми колодками:

где ma – коэффициент условий работы древесины на скалывание, ma = 0,7 ; b1 – ширина бревна на уровне врезки колодки.

140