книги / Проектирование и расчёт деревянных автодорожных мостов

в

II

г

201

а

III

I

Рис. 72. Схемы к определению усилий в элементах опор при сосредоточенных прогонах

201

При опирании на пространственную опору сосредоточенных прогонов со свесами и зазорами между смежными пролетами нагружению по схеме III (рис. 72, д) отвечает формула

где рНГ – эквивалентная нагрузка от НГ-60, определяется в за-

висимости от длины загружения λ.

В итоге определяем усилие в наиболее нагруженной стойке от самого невыгодного сочетания нагрузок.

При опирании на насадку сосредоточенных прогонов она работает на местное смятие и в местах опирания самой насадки на сваю.

Расчет насадки включает проверку прочности насадки на местное смятие поперек волокон:

где mq – коэффициент условий работы, mq =1,2 ; Aq – площадь

смятия насадки под прогоном или над сваей в зависимости от места проверки прочности.

Площадь смятия под прогоном Aq = ab (рис. 73) имеет прямоугольную форму. Площадь смятия насадки над сваей зависит от сечения самой насадки, от обработки головы сваи и сечения шипа. Вместо деревянного шипа нередко применяют также и металлический штырь круглого сечения.

202

Ad – расчетная площадь поперечного сечения, принимаемая равной:

Abr – при ослаблении сечения на 25 % и менее;

4/ 3Ant – то же, свыше 25 %. Расчетная длина l0 принимается равной:

а) для стоек свайно-рамных, рамно-лежневых и башенных опор – расстоянию между узлами связей;

б) для свай при отсутствии дополнительных поперечных связей:

при закреплении свайных насадок от смещения

–в горизонтальной плоскости посредством забивки наклонных свай и при полной заделке свай в грунт – 0,7l;

–при закреплении свайных насадок от смещения в горизонтальной плоскости и неполной (шарнирной) заделке свай

вгрунт – l;

203

– при отсутствии закрепления насадок от смещения в горизонтальной плоскости и обеспечении полной заделки свай в грунт – 2l, где l – теоретическая длина свай, принимаемая равной расстоянию от головы свай (низа насадки) до сечения ее заделки (или шарнира) в грунт с учетом размыва.

Радиус инерции поперечного сечения при стойках из бре-

(с одной полосы одного направления), действующая на опоры,

где λ – длина загружения, например: λ = l1 +l2 – для схемы на рис. 72, б; λ = l1 +l3 – для схемы на рис. 72, г.

Расчетная тормозная нагрузка (кН)

Тормозная сила, воспринимаемая одним шипом,

где nш – количество шипов, равное числу стоек.

Проверка прочности шипа на действие силы Тш по формулам табл. 14:

на смятие поперек волокон

Подбор сечений элементов опоры выполняют в такой последовательности:

1. По формуле п. 6.39* [1] определяют требуемую площадь смятия насадки

q mq Rdqp

205

2. Определяют размеры шипа:

а) назначив высоту шипа (h = 4–7 см), по условию прочности на смятие (см. табл. 14) вычисляют

б) по условию прочности на изгиб определяют

в) проверяют выполнение условия прочности по касательным напряжениям при изгибе (см. табл. 14) и, если оно не выполняется, то размеры шипа увеличивают или применяют металлический штырь.

3. По диаметру головы сваи вычисляют требуемую площадь сваи (стойки), учитывая при этом срезку части площади сваи двумя подрубками на hсрез = 2,5–3,0 см, Aсв = Aq + Aш +

+Aсрез , где Aсрез – площадь 2 сегментов, определенная по при-

ложению 9. По найденной величине площади А уточняют с округлением диаметр и площадь сваи (стойки).

4. Пользуясь данными приложения 9, определяют диаметр насадки dн по величинам:

изаданной глубине врубки hвр = 4–5 см.

5.Проверяют выполнение условий прочности по нормальным напряжениям и устойчивости стойки (сваи) по формулам табл. 14. Обычно определяющим является условие по устойчивости, и потому расчет по всем формулам табл. 14 можно опустить.

Расчет несущей способности сваи по грунту выполняется в соответствии со СНиП 2.02.03–85 (рассматривается по дис-

206

циплине «Основание и фундаменты» и в состав пособия не входит).

Расчет лежней рамно-лежневой опоры выполняют с использованием расчетной схемы (рис. 75).

Рис. 75. К расчету лежней рамно-лежневой опоры

Размеры лежней рассчитывают по условию прочности грунтового основания (п. 7.8 [1]):

где q – среднее давление на основание; R – расчетное сопротивление основания из нескальных и скальных грунтов, определяемое по приложению 24 [1]; a, b – размеры площадки опирания

(см. рис. 75).

Длина лежней a не более 1,0–1,2 м, размер b вычисляется. Толщина лежней определяется из условия прочности по

нормальным напряжениям при изгибе:

В соответствии с рис. 75 имеем

Определив по формуле (180) Wnt, подбирают диаметр (толщину) лежня.

Проверка устойчивости против опрокидывания выполняется при высоте опоры более 5 м по формуле

где M u – опрокидывающий момент сил относительно точки О

по оси крайней сваи (крайнего куста свай) (рис. 76), которая принимается: при свайных опорах – на отметке сроста крайних свай, при рамно-свайных опорах – на отметке верха ростверка свайного фундамента (верха насадки по сваям), при рамнолежневых опорах – на отметке верха лежня; m – коэффициент условий работы, принимаемый в стадии постоянной эксплуатации равным 1,0; γn – коэффициент надежности по назначению,

принимаемый равным 1,1 при расчетах в стадии постоянной эксплуатации; M z – момент удерживающих сил относительно

той же оси.

Опрокидывающие силы принимаются с коэффициентами надежности по нагрузке, большими единицы. Удерживающие силы принимаются с коэффициентами надежности по нагрузке для постоянных нагрузок γf < 1,0.

Величина Mu вычисляется наибольшей из моментов сил

(кН·м):

из поперечных ударов автомобилей

где S (см. рис. 76) – усилие от нагрузки А8, приложенной на уровне проезжей части, определяемое как наибольшее из двух величин:

208

Рис. 76. Схема к расчету свайной опоры на действе ветровой нагрузки

(см. рис. 72, в);

б) S =5,9Кγ f ;

причем 0,39К – равномерно распределенная нагрузка на длине загружения опоры, 0,39К =3,12 кН/м , а 5,9К – сосредо-

где Wi – нормативная величина ветровой нагрузки на i-ю часть ветровой поверхности мостов Аi; Hi – высота давления ветровой нагрузки; γ f – коэффициент надежности по ветровой нагрузке,

γ f = 1,4.

209

Ветровая нагрузка определяется по формуле (9):

Wi =Wn Ai Ki ,

где Wn – нормативная интенсивность полной ветровой поперечной горизонтальной нагрузки, определяемая по формуле (7); Ai Ki – рабочая ветровая поверхность, равная площади контура

Аi , умноженной на коэффициент сплошности Ki , принимае-

мый по табл. 5.

Нормативная интенсивность полной ветровой поперечной нагрузки при проектировании индивидуальных конструкций опор и пролетных строений должна быть не менее 0,98 кПа

(100 кгс/см2).

Для мостов малых пролетов с целью сокращения объема вычислений можно принять Wn = 0,98 кПа.

Площадь контура принимается равной:

−для пролетных строений со сплошными балками и из прогонов – боковой поверхности наветренной балки или прогона;

−для проезжей части и тротуаров – площадям, перпендикулярным направлению ветра и ограниченным их контурами;

−для сплошных опор – площади проекции тела опоры на плоскость, перпендикулярную направлению ветра.

Момент удерживающих сил

где b – ширина опоры (см. рис. 76);

∑ P – нормативный вес конструкций, удерживающий опору против опрокидывания (вес опоры плюс вес половины левого и правого пролетов); γf – коэффициент надежности по нагрузке,

γf = 0,9.

Если условие (182) не выполняется, то устраивают укосины. Усилие в укосине определяют по формуле

где r – расстояние от точки О по перпендикуляру до оси укосины.

210