книги / Проектирование и расчёт деревянных автодорожных мостов

постоянная нагрузка и НГ-60 (рис. 81, е)

B2 = q (w4 −w5 ) +(Sa(НГ) z1 − Sa(НГ) z2 )(1+µ) =

=13(2,2368 −0,17) +(227,43 1,0 −227,43 0,1012)1,1 = 231,3 кН.

Расчетная тормозная нагрузка

H = 0,5 0,98 8 11 1,2 =51,74 кН < 74,88 кН.

Принимаем к расчету Н = 74,88 кН.

Тормозная нагрузка, воспринимаемая одним шипом,

где nш – количество шипов на опоре, nш = 4.

Требуемая площадь смятия насадки под сваей при Nmax = B2

где m – коэффициент перехода от сосны к дубу, m = 1,3; mq – коэффициент условий работы древесины на смятие поперек воло-

кон, mq = 1,2.

Назначаем высоту шипа hш = = 9 см, тогда его ширина из условия прочности на смятие (рис. 82)

Проверяем касательные напряжения: 221

Условие прочности по касательным напряжениям не выполняется, поэтому применяем металлический штырь d = 19 мм.

Площадь металлического штыря

Площадь срезки сваи двумя подрубками h = 2,5 см при d = 28 см (приложение 9)

Аср = 27,1 2 =54,2 см2.

Площадь смятия насадки над стойками d = 28 см

Асм = 615,75 −54,2 −2,8 = 558,8 > Aq = 478,3 см2.

Подсчитываем длину хорды соприкосновения насадки со сваей

при глубине врубки 4 см.

Стеска насадки сверху на d/3 при глубине h1 = 1,04 см (рис. 83) S1 = 12,3 см, стеска насадки снизу при глубине h2 = 4 см

S2 = 23 см.

Вычисляем элементы сечения бревна без учета ослабления, пользуясь рис. 83 и формулами (130)–(133). Из приложений 9 и 10 имеем:

в

Рис. 83. Схема к расчету опорного сечения насадки: а – фасад сопряжения сваи с насадкой; б – поперечное сечение насадки по оси сваи; в – насадка (вид снизу)

Смещение центра тяжести по формуле (132)

Момент инерции бревна со стесками относительно центра тяжести по формуле (133)

I x1-x1 = 73 061−1004 0,862 = 73 061−743 = 72 318 см4.

Момент инерции ослабления штырем

∆I = b h3 = 1,9 31,963 = 5160 см4 , 12 12

где h = 37 – 1,04 – 4,0 = 31,96 см.

223

Момент инерции бревна с учетом ослабления

I nt = I x1-x1 −∆I = 72 318 −5160 = 67158 см4.

Момент сопротивления ослабленного сечения

где y1 – расстояние от центра тяжести (оси х1) до наиболее удаленной грани сечения, y1 = R −h1 − z =18,5 −1,03 −0,86 =16,6 см.

Проверка прочности сечения насадки из дуба над стойкой:

=1,3 17,7 = 23,01 МПа,

где 1,3 – коэффициент перехода для расчетного сопротивления. Проверка прочности сечения насадки в середине первого

пролета А-В.

Насадка d = 37 см в этом сечении имеет стеску только сверху d/3.

По приложению 1 момент сопротивления Wnt = 4859 см3.

Насадка может быть изготовлена из сосны I сорта, что неизменно приведет к увеличению требуемого диаметра бревна. Поэтому в таком случае необходимо уменьшить пролет насадки с добавлением промежуточной сваи и превращением насадки в четырехпролетную балку или следует применить двухрядную опору.

Расчет свай. Наибольшее давление на сваю Nd = B2 = = 231,0 кН. Расчетная длина сваи равна расстоянию от насадки до стыка сваи: l0 = 5,0 м (рис. 84).

Средний расчетный диаметр сваи с учетом естественной коничности бревен

224

Рис. 84. Схема к расчету опоры на горизонтальные нагрузки

dср = dсв −0,01l20 = 28 −0,015002 = 25,5 см.

Площадь сечения сваи

где Rds – расчетное сопротивление сосны первого сорта, Rds =

= 14,7 МПа.

Расчет опоры на горизонтальные нагрузки. Так как высо-

та опоры несколько больше 5 м, необходима проверка опоры поперек моста на горизонтальные нагрузки.

Нормативная горизонтальная поперечная нагрузка от ударов автомобилей принимается наибольшей из двух значений:

где hs – расстояние от точки О до уровня приложения силы поперечных ударов (верха покрытия проезжей части), hs = 6,07 м.

Нормативное ветровое давление определяем, как при проектировании индивидуальных конструкций. С целью сокращения выполнения расчетов принимаем нормативную интенсивность полной ветровой поперечной горизонтальной нагрузки

Wn = 0,98 кПа (см. п. 2.24* [1]).

Нормативное ветровое давление на перила моста

l =5,5 м.

Нормативное ветровое давление на пролетное строение

W2 =Wnk2h2l = 0,98 1,0 0,6 5,5 = 3,23 кН.

Нормативное давление на опору

W3 =Wnk3bопlоп = 0,98 1,0 0,48 5,32 = 2,5 кН.

Опрокидывающий момент сил ветрового воздействия относительно точки О

M w =(W1H1 +W2 H 2 +W3H 3 )γ f =

226

=(1,94 6,52 +3,23 5,62 + 2,5 2,66)1,4 = 52,4 кН·м,

где γ f – коэффициент надежности для ветровой нагрузки,

γ f =1,4.

Таким образом, максимальный опрокидывающий момент получен от поперечных ударов автомобильной нагрузки А8. Момент удерживающих сил относительно той же точки О создается весом пролетных строений и опоры, а при поперечных ударах – дополнительным весом подвижной нагрузки А8.

Удерживающий момент от веса пролетных строений и опоры

M z1 =(q nlн +G) a2 γ f = (10,8 8,2 +19,0) 6,32 0,9 = 296,1 кН·м,

где q n – нормативное линейное давление от веса пролетных

сил, γ f = 0,9; G – вес опоры выше стыка сваи (точки О),

G =V γ = 2,0 6,0 +0,9 7,8 =19,0 кН; V – объем древесины опо-

ры выше точки О, V = 2,9 м3; γ – нормативный удельный вес,

для сосны γ = 6,0 кН/м3 , для дуба γ = 7,8 кН/м3. Удерживающий момент от веса подвижной нагрузки А8

=178,54 кН; е – расстояние от центра тяжести одной колонны

Проверка устойчивости опоры против опрокидывания при поперечных ударах (182):

Устойчивость опоры при поперечных ударах обеспечивается, а устойчивость на ветровое воздействие не проверяется из-за малого значения опрокидывающего момента.

4. КОНСТРУКЦИИ ДЕРЕВЯННЫХ МОСТОВ СРЕДНИХ ПРОЛЕТОВ

Основные особенности. Деревянные мосты средних пролетов (15–33 м) устраивают при пересечении многоводных рек. Необходимость применения таких пролетов вызывается условиями судоходства, безопасностью пропуска под мостом ледохода, а также расположением мостов в отдаленных районах на севере России, Сибири и Дальнего Востока. В зависимости от грунтовых условий в месте перехода, водного режима реки

иинтенсивности ледохода опоры таких мостов делают свайными, рамными, ряжевыми или массивными из бетона.

Внастоящее время применяют балочные системы деревянных пролетных строений. К таким системам можно отнести наиболее употребляемые пролетные строения с фермами Гау – Журавского, с дощато-гвоздевыми фермами, а также пролетные строения из клееной древесины разрезные длиной 15, 18, 24 м

инеразрезные – (18 + 24n + 18), (21 + 33n + 21) м, где n – число пролетов.

На автомобильных дорогах зарубежных стран за последнее десятилетие построено большое количество мостов нового поколения из клееной древесины [18].

4.1. Пролетные строения с фермами Гау – Журавского

4.1.1. Основные виды

Благодаря простоте конструкции, жесткости и хорошим эксплуатационным качествам пролетные строения с фермами Гау – Журавского применяют в деревянных мостах для перекрытия пролетов от 20 до 50 м.

228

Фермы Гау – Журавского имеют крестовую решетку (рис. 85). Пояса и раскосы делают из круглого или пиленого леса, стойки – из стальных тяжей круглого сечения. Тяжи проходят через пояса и закреплены на концах гайками. В некоторых случаях для увеличения надежности фермы при отсутствии хорошего лесоматериала нижний (растянутый) пояс делают стальным.

Рис. 85. Конструкция фермы Гау – Журавского: 1 – узловая подушка; 2 – опорная стойка; 3 – основной раскос; 4 – обратный раскос; 5 – стальной тяж; 6 – подгаечный брус; 7 – верхний пояс; 8 – нижний пояс

Раскосы ферм Гау – Журавского сопрягаются с поясами с помощью узловых подушек, торцы раскосов непосредственно упираются в подушки. В зависимости от загружения нагрузки в каждой панели работает только тот раскос, в котором возникает сжимающее усилие. Встречный раскос не воспринимает никакого усилия до тех пор, пока знак этого усилия не изменится. Под действием постоянной нагрузки и при полном загружении всей длины фермы временной нагрузкой на сжатие работают восходящие раскосы, называемые основными. Встречные раскосы, в которых при этих загружениях не возникает усилий, называют обратными. Обратный раскос включается в работу на сжатие тогда, когда восходящий раскос выключается из работы и вся нагрузка в панели в виде сжимающего усилия передается на нисходящий (обратный) раскос. Так как раскосы ферм Гау – Журавского всегда работают только на сжатие, то в стойках всегда возникают только растягивающие усилия, что и позволяет делать их из металлических тяжей.

229

В опорных панелях основные раскосы работают только на сжатие, но с целью уменьшения их свободной длины ставят и обратные раскосы.

Для улучшения работы раскосов ферм Гау – Журавского и плотности прилегания их торцов к узловым подушкам тяжи ферм натягивают при сборке моста и периодически подтягивают в период эксплуатации с целью устранения провесов ферм, а также в результате усушки дерева.

Для перекрытия пролетов 20–30 м в пролетных строениях с ездой поверху применяют фермы, приведенные на рис. 86.

Рис. 86. Схема фермы Гау – Журавского: 1 – верхний пояс; 2 – нижний пояс; 3 – дополнительный полураскос

При небольших пролетах ферм в панелях, ближайших к опорам, где знак усилия при различных загружениях не меняется, могут быть только одни основные раскосы. Тогда получаем так называемую упрощенную ферму Гау – Журавского.

Главные фермы пролетных строений с ездой понизу характерны отсутствием крайних стоек и первых панелей верхнего пояса, поскольку эти элементы не испытывают никаких усилий от вертикальной нагрузки. Для уменьшения свободной длины опорных раскосов в крайних панелях устраивают дополнительные полураскосы (см. рис. 86).

Высоту фермы h принимают от 1/7 до 1/9 пролета. В пролетных строениях с ездой понизу высоту ферм обычно делают

230