книги / Проектирование и расчёт деревянных автодорожных мостов

По пункту 6.70 [1] должно быть выполнено условие

а = c −lк = lк.

Если при прямых колодках расстояние между ними в свету а меньше длины колодки lк , то увеличивают ширину коло-

док или глубину их врубки в соединяемые элементы (при прогонах из бревен) и повторяют проверки до выполнения условия пункта 6.70 [1].

Возможно также устройство колодки из более прочной древесины, например, дуба, граба или бука. В этом случае размеры колодки подбирают по тем же формулам (138) и (139) с расчетными сопротивлениями этих пород и проверяют выполнение условия прочности на скалывание древесины прогона между колодками:

Еще один способ выполнения условия равенства межколодочного расстояния в свету длине колодки состоит в применении наклонных колодок.

В этом случае длина скалывания элементов, соединенных наклонными колодками, принимается равной расстоянию от рабочего торца колодки до середины соседней колодки, т.е.

Найдя расстояния между осями колодок на опоре прогона соп и в середине прогона сl/2, их размещают по длине полупролета графическим методом, представленном на рис. 45, а.

141

а

б

Рис. 45. Графическое нахождение мест размещения колодок в пролете прогона:

а– по расстояниям между колодками;

б– по эпюре сдвигающих усилий

Возможен и другой метод размещения колодок. Определив единичную сдвигающую силу на опоре Qоп и в пролете Ql/2:

находят полную сдвигающую силу на половине пролета прогона:

по которой определяют нужное количество колодок на полупролете:

где Тк – сдвигающее усилие, которое может воспринять одна колодка.

Построив эпюру Т, делят ее графически на n равных частей, под центрами тяжести которых размещают середины колодок

(рис. 45, б).

В прогонах небольших пролетов колодки можно размещать на длине полупролета равномерно, соблюдая условие

где М – расчетный изгибающий момент; Sbr и Ibr – имеют прежнее значение; nс – количество связей (колодок), равномерно расположенных на половине расчетной длины прогона; Q – расчетная несущая способность одной колодки в данном шве с учетом коэффициентов условий работы.

Расчет стяжных болтов (каждая колодка присоединяется двумя стяжными болтами) выполняют исходя из величины распора одной колодки (см. рис. 44).

где z – плечо сил, с помощью которых колодка стремится раздвинуть соединяемые элементы, z = hк – hвр; Т = Т1с.

При длине колодки lк > 4hк вместо lк можно принять 2/3lк.

Тогда усилие на один болт N = 3T hк −hвр . 2 lк

Обычно болты принимают из стали марок ВСт3сп2, ВСт3сп4 по разделу 4 [1] диаметром 19 или 22 мм. При заданном диаметре болта d проверяют условие прочности на растяжение:

143

болтов, для стали ВСт3сп4 (см. табл. 55* [1]) Rbt = 155 МПа

(1600 кгс/см2).

Сечение составных прогонов на стальных пластинчатых нагелях (рис. 46) подбирают по формулам (14) и (19). Расчетное усилие на один пластинчатый нагель может быть получено на основе двух его проверок – на смятие и на изгиб. Если принять, что пластинка защемлена в своих гнездах и передает им давление по прямолинейным эпюрам, удовлетворяющим условию равенства нулю изгибающего момента в пластинке по плоскости сплачивания, то величина усилия на пластинчатый нагель по смятию

где Rds – расчетное сопротивление на смятие вдоль волокон древесины в гнездах металлических пластинчатых нагелей; h, b – высота и ширина пластинчатых нагелей.

Рис. 46. Схема к расчету прогона на пластинчатых шпонках

Максимальный изгибающий момент в пластинке возникает в сечении на расстоянии 1/3 глубины ее врезки, так как в этом сечении поперечная сила в нагеле равна нулю. Величина этого момента

144

Прочность стального нагеля на изгиб рассчитывается по формуле

Подставив в эту формулу выражение изгибающего момента и момента сопротивления W = bδ62 , находим усилие, которое можно передать на нагель из условия прочности его на изгиб:

Задавшись размерами нагелей (h/δ = 7–11) находят шаг нагелей c на участке балки длиной 1 м из следующих условий:

где ma – коэффициент условий работы, принимаемый равным 0,7; τ – среднее скалывающее напряжение для участков балки длиной по 1 м, величина которого не должна превышать

Rdab, τ = QSbl .

Из формул (155) находят допустимое расстояние между осями пластинок для каждого участка длиной 1 м:

которое должно быть проверено по формуле

Rdabb

145

Количество нагелей в балках небольших пролетов можно определять по формуле (148).

При проверке жесткости составных прогонов наибольший прогиб от временной нагрузки, увеличенный на 30 %, не должен превышать предельного допустимого прогиба (п. 6.33 [1]):

3.2.8. Конструирование и расчет клееных пролетных строений

Мосты с клееными и клеефанерными пролетными строениями могут применяться на дорогах общего пользования с устройством как деревянных опор, так и опор капитального типа из железобетона.

Особое внимание при проектировании следует уделять обеспечению условий для проветривания элементов конструкций.

Для быстрого стока воды с проезжей части необходимо предусматривать продольные и поперечные уклоны, которые должны быть не менее 10 %.

Пролетные строения с клееными и клеефанерными балками могут быть разрезными и неразрезными, с проезжей частью из клееной деревоплиты или монолитной железобетонной плиты

[2, 3, 4, 14].

Учитывая, что бакелизированная фанера является дорогостоящим и дефицитном материалом, применение клеефанерных балок в мостостроении имеет ограниченный характер. Поэтому рассматриваются более распространенные пролетные строения с клееными балками (рис. 47).

Пролетные строения с клееными балками длиной от 9 до 24 м чаще всего содержат четное количество балок, расстояние между которыми в поперечном направлении моста принимается

1,2–1,8 м.

Для обеспечения поперечной жесткости пролетного строения в опорных сечениях и в промежуточных через 4–6 м по длине пролета устанавливаются поперечные связи в виде клееных диафрагм.

146

Рис. 47. Конструкция клееного пролетного строения из блоков заводского изготовления: 1 – клееная балка; 2 – деревоплита; 3 – диафрагма; 4 – асфальтобетонное перекрытие; 5 – тяжи диафрагм

147

В верхних и нижних зонах в пределах 1/6 высоты, но не менее двух досок следует применять пиломатериалы 1-го сорта, в остальных зонах допускается применять пиломатериалы 2-го сорта.

Ориентировочно можно считать, что прямоугольные сечения целесообразны для балок длиной до 9–12 м, а для пролетов 15–24 м рациональнее двутавровые сечения балок.

Все доски по длине стыкуются между собой на «клеевой шип», реже «на ус», при этом стыки размещаются вразбежку и в одном сечении балки должно стыковаться не больше 25 % досок при расстоянии между стыками досок не менее 20 толщин доски.

Высота клееных балок назначается в пределах 1/10–1/15 длины пролета, ширина их – не менее 1/6 высоты.

Клееные диафрагмы имеют ширину 14–18 см, высота их должна быть на 20–30 см меньше высоты балки. При длине пролетов до 12 м следует объединять балки диафрагмами попарно, при большей длине диафрагмы устанавливаются между всеми балками, при этом они располагаются вразбежку. Балки взаимно стягиваются через диафрагмы металлическими тяжами диаметром 16–20 мм. Тяжи могут располагаться открыто по бокам диафрагм, диафрагмы дополнительно крепятся к балкам с помощью монтажных уголков.

Проезжая часть выполняется из клееных блоков деревоплиты шириной 1 м и длиной 4–5 м, которые изготовляются в заводских условиях из досок толщиной не более 4,3 см и шириной 10–15 см, уложенных на ребро. Плиты укладываются поперек главных балок и крепятся к ним штырями через предварительно просверленные отверстия.

Поверх деревоплиты укладывается асфальтобетонное покрытие толщиной 6–8 см, доски плиты должны иметь разную ширину с обеспечением взаимного выступа сверху на 2–3 см. Перед укладкой асфальта поверхность плит покрывается обмазочной гидроизоляцией из битумной мастики.

Для обеспечения проветривания зазоры между торцами главных балок над опорами принимаются не менее 10 см, которые сверху перекрываются деревоплитой. С этой же целью уст-

148

раиваются проемы между плитой и главными балками высотой 5–6 см.

Балки длиной 15 м и более устанавливаются на резиновые опорные части. Взамен опорных частей под балками допускается укладывать мауэрлатные брусья из антисептированной древесины с устройством прокладок из рубероида.

Определение усилий и расчет клееных элементов производятся в основном так же, как и обычных балок, т.е. с использованием расчетных сопротивлений (см. табл. 11) и расчетных формул (см. табл. 14).

Клееные балки работают как сосредоточенные прогоны в составе пролетных строений. По ним укладывается деревоплита проезжей части, которая обычно не работает совместно с прогонами.

Прогоны проверяются по первому предельному состоянию на прочность:

по нормальным напряжениям при изгибе:

где Md, Qd – расчетные значения изгибающего момента и поперечной силы; m1 – коэффициент условий работы, зависящий от толщины склеиваемых досок; m2 – коэффициент условий работы, зависящий от высоты сечения; Wnt – момент сопротивления с учетом ослаблений; Sbr – статический момент всего полусечения относительно нейтральной оси; Ibr – момент инерции сечения без учета ослаблений; Rdb, Rdaf – расчетные сопротивления, определяются по табл. 11.

В зависимости от вида сечения формулу (160) можно изменить, тогда максимальные касательные напряжения к нейтральной оси х-х при изгибе:

для прямоугольного сечения