книги / Проектирование транспортных сооружений

кяцие от ползучести и усадки бетона, изменяются по одинаковому зако­ ну:

Учтя формулу (9.28), по формулам (9.17) и (9.19) можно иайти ве­ личину изменения напряжений в арматуре от нарастающего усилия Х и , т. е.

туры, вызванные лншннмн неизвестными Xfy

Ф2 = В ( В - 1 ) (1 - К ) Ф< + К.

Нормальные напряжения в бетоне сечеиия

где оь — напряжение в бетоне от лншиих неизвестных Х$.

Если В — Б у то в формулу (9.30) вместо Фг следует подставить Ф2. Напряжения Аоах и ох растут с увеличением лишних неизвест­

ных Х и а также по мере развития деформации усадки и ползучести.

231

Относительные деформации сечений от переменных лишних неиз­ вестных X it на уровне центра тяжести бетона (v = w = 0) опреде­ ляют по формулам:

Мсх, Мwx, MUv — изгибающий и крутящий моменты, действующие на сечение от лишних неизвестных.

Расчет статически неопределимой системы с использованием при­ веденных выше формул производится в такой последовательно­ сти.

1. От найденных усилий от постоянных нагрузок и сил предвари­ тельного напряжения в основной статически определимой системе определяют относительные деформации, связанные с усадкой и ползу­ честью бетона, по формулам (9.24) — (9.27), а также изменения напря­ жений по формулам (9.19) — (9.23).

232

2. По формулам (9.2) — (9.4) определяют перемещения по направ­ лению лишних неизвестных от усадки и ползучести бетона.

3. Задавая лишние неизвестные Xf — 1 и полагая, что они нараста­ ют по одинаковому закону (9.28), определяются от них в основной сис­ теме усилия и напряжения по формулам (9.29), (9.30), а также относи­ тельные деформации сечений (9.31). Далее находятся перемещения Sij по направлению лишних неизвестных с использованием формул (9.2) - (9.4).

4. Суммируя перемещения из пп. 2 и 3, составляют канонические

где uxi — перемещение в точке приложения t-го лишнего неизвестного, воз­ никающее от внешних сил и самих лишних неизвестных; Хо* — единичные век­

При этом величину u xi принимают за линейное или угловое смеще­ ние в зависимости от вида неизвестного (сила или момент).

5. От суммарного воздействия полученных значений лишних не­ известных Xi вычисляют напряжения в сечениях основной системы в соответствии с формулами (9.29), (9.30).

6. Суммируя напряжения из пп. 1 и 5, определяют окончатель­ ные изменения напряжений в заданной статически неопределимой сис­ теме от усадки, ползучести бетона и вызванных ими лишних неизвест­ ных, окончательные значения которых получают по формулам (9.28) через определенные в п. 4 значения Х г.

9.5. РАСЧЕТ ОПОР ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЭСТАКАД

Опоры современных криволинейных эстакад и путепроводов во многих случаях имеют сложную форму, и поэтому определение уси­ лий в их сечениях целесообразно проводить в векторной форме.

точки приложения к опоре сосредоточенных сил или моментов, а ра­ диус-вектор Гф определяет центр тяжести рассматриваемого сечения (рис. 9.4, а). Тогда равнодействующие усилий в подошве фундамен­ та (или другом сечении) находят из следующих уравнений равновесия:

233

Векторы N и М позволяют определить все компоненты усилий в се­ чении или давлений на естественное или искусственное основание фундамента по формулам (8.6), (8.7). Для опоры, расчетная схема ко­ торой представлена на рис. 9.4, б, компоненты усилий получаются такими:

“i

где N, М, Т — силы, действующие на опору; N0c, Ми, Тг — усилия, дей­ ствующие в основании фундамента; G0n — вес тела опоры н фундамента.

Чтобы в основании фундамента не возникали опрокидывающие мо­ менты М и, наклон стоек следует назначать исходя из условия h 0 = 0 , т. е.

В большинстве случаев стойки опор монолитно объединяются с про­ летными строениями и фундаментами, что технологичнее, чем устрой-

Рис. 9.4. Схемы для расчета опор эстакад и путепроводов

234

ство шарнирных сопряжений. Такие стойки работают как иа сжатие, так и на изгибающие моменты. Если стойки достаточно гибкие, то их можно рассчитывать как центрально сжатые, пренебрегая возникаю­ щими моментами.

Рассмотрим расчет двух типов стоек: с заделками по обоим кон­ цам (рис. 9.5, а, б) и с заделкой на одном конце и шарнирным закреп­ лением на другом (рис. 9.5, в, г).

При повороте одного из концов стойки на угол ср = 1 или смещении на длину Л = 1 в ней возникают изгибающие моменты, определяемые через погонную жесткость стойки t = £7/7 по формулам строитель­ ной механики. Если напряжение в стойке от центрального сжатия обо­

где k — коэффициент, показывающий превышение суммарных напряжений относительно напряжений центрального сжатия; А н W — площадь и момент со­ противления сечения стойки.

Подставляя значения моментов во второе выражение из (9.36), получим для схем, представленных соответственно на рис. 9.5, а, б, в, г:

Зная усилия и напряжения центрального сжатия и задав допуска­ емое их превышение в виде коэффициента k, можно определить гиб-

235

Формулы (9.38) позволяют определить наименьшую гибкость стоек с различным закреплением, при которой можно не учитывать влияние

Опоры эстакад и путепроводов, расположенные на разделительной полосе или вблизи проезжей части дорог и улиц, должны быть прове­ рены на удар от наезда атомобилей [5] . Это воздействие принимают в виде горизонтальной силы, приложенной ко всей опоре или к одной из ее стоек.

236

Глава 10 МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ЭСТАКАДЫ И ПУТЕПРОВОДЫ

10.1. РАЗНОВИДНОСТИ ЭСТАКАД И ПУТЕПРОВОДОВ

Эстакады и путепроводы в городах выполняют из металла в основ­ ном при необходимости перекрытия пролетов более 40—50 м, а также и в тех случаях, когда экономические факторы, технология изготов­ ления и строительства оказываются более благоприятными, чем для железобетонных конструкций. Для конструкций эстакад и путепрово­ дов используют сталь и алюминиевые сплавы. При этом опоры могут быть как металлическими, так и железобетонными. Металлические эс­ такады могут быть постоянными и временными транспортными соору­ жениями. В последнем случае их выполняют сборно-разборными из стандартных элементов.

По статической схеме преобладают балочные системы, причем ба­ лочно-неразрезные наиболее употребимы. В сложных условиях сов­ ременной городской застройки такие эстакады имеют почти всегда кри­ волинейное очертание в плане с системой ответвлений и разветвлений.

В сборно-разбориых эстакадах чаще других применяются балочно­ разрезная и балочно-консольная системы.

При необходимости перекрытия пролетов более 100 м в эстакадах применяют вантовую систему. Так, например, введенная в 1969 г. в г. Людвигсхафене (ФРГ) металлическая эстакада имеет два ванто­ вых пролета длиной по 141 м. Остальная часть эстакады длиной 262 м перекрыта балочно-неразрезными пролетными строениями с пролета­ ми более 40 м (рис. 10.1). Частое расположение вант позволяет при мон­ таже отказаться от применения вспомогательных оттяжек, что облег-

Рнс. 10.1. Металлическая эстакада с вантовыми пролетами в Людвигсхафене (ФРГ)

237

чает технологию возведения таких сооружений над широкими препят­ ствиями (например, многочисленными железнодорожными путями).

В современных крупных городах металлические эстакады играют важную роль в решении транспортных проблем. Ширина металличе­ ских эстакад доходит до 40 м и даже более. В некоторых случаях для обеспечения необходимой пропускной способности эстакады при мини­ мальной стесненности пространства под ними устраивают двухъярус­ ные сооружения на одностолбчатых опорах (рис. 10.2).

Металлические путепроводы сооружают для обеспечения проездов над широкими автомагистралями или сетью железнодорожных путей. В большинстве таких случаев путепроводы имеют косое или криволи­ нейное расположение в плане. Помимо балочной, широкое применение в путепроводах находит рамная система с наклонными стойками (рис. 10.3). Иногда возводят вантовые путепроводы с пролетами 100 м и более.

Металлические пролетные строения эстакад и путепроводов изго­ товляют иа заводах мостовых металлоконструкций и отдельными бло­ ками доставляют по железным и автомобильным дорогам на место стро­ ительства. Все заводские соединения в настоящее время выполняют сварными. Тип монтажных соединений определяется технологией воз­ ведения. Применяют три типа монтажных стыков: болтовые (на высо­ копрочных болтах), цельносварные и комбинированные (болто-свар­ ные). Применение болтовых стыков позволяет вести монтаж пролетных строений навесным способом, но при этом на заводе требуется общая сборка конструкций с рассверловкой монтажных отверстий в поясах и стенках после проверки строительного подъема. Это повышает трудо­ емкость заводского изготовления на 30—40%. За счет накладок и бол-

Рнс. 10.2, Металлическая двухъярусная эстакада в Токио (Япония)

238

Ж

Рис. Ю.З. Стальной путепровод «Рэд диэр» в Канаде

тов с учетом ослабления сечения болтовыми отверстиями расход метал­ ла на конструкции увеличивается иа 25—27 %. Цельносварные стыки позволяют полностью исключить общую сборку и соответственно на 30—40 % снизить трудоемкость заводского изготовления конструк­ ций пролетных строений. Такие стыки применяют для надвигаемых конструкций или собираемых на сплошных подмостях. При навесном и полунавесном способах монтажа весьма эффективны комбинирован­ ные стыки. Они широко применяются и для элементов ортотропных плит.

При возведении металлических пролетных строений городских транспортных сооружений всегда стремятся уменьшить количество ис­ пользуемых подмостей, временных опор и других вспомогательных конструкций, так как они сами во многих случаях могут воспринять действующие на стадии монтажа нагрузки.

По типу пролетных строений металлические эстакады и путепрово­ ды можно подразделить на цельнометаллические и объединенной кон­ струкции. В современных цельнометаллических пролетных строениях в проезжей части применяют металлическую ортотропную плиту, а в пролетных строениях объединенной конструкции — монолитную или сборную железобетонную плиту, включаемую в совместную работу с главными балками.

Опоры металлических эстакад и путепроводов могут быть цельно­ металлическими, железобетонными или металлическими с бетонным заполнением внутренних полостей. Фундаменты опор устраивают бе­ тонными или железобетонными.

10.2. КОНСТРУКЦИЯ ПРОЛЕТНЫХ СТРОЕНИЙ, ОБЪЕДИНЕННЫХ С ЖЕЛЕЗОБЕТОННОЙ ПЛИТОЙ ПРОЕЗЖЕЙ ЧАСТИ

Сталежелезобетонные пролетные строения эстакад и путепроводов компонуют из двутавровых или коробчатых балок, поверх которых ус­ траивают железобетонную плиту проезжей части. При конструирова­ нии пролетных строений стараются обеспечить такие пролеты железо­ бетонной плиты, чтобы ее толщина не превосходила0,20—0,25 м. Умень­ шению сечений плиты и увеличению ее пролетов способствует предва­ рительное напряжение.

Железобетонная плита проезжей части толщиной до 0,15 м без предварительного напряжения получается в тех случаях, когда про­ леты ее не превышают 3—3,5 м. Такое положение достигается при уст­ ройстве в поперечном сечении сварных двутавровых балок с шагом

239

6 — 9 м , меж ду которыми предусм атриваю тся вспом огательны е прогоны* вы полняем ы е обычно из прокатны х профилей (рис. 10.4, а). П ри этом п ли та посредством ж естки х или гибких упоров объединяется с верхн и ­ ми поясам и главны х балок . Д л я улучш ения распределени я н агрузки м еж ду главны м и балкам и , а так ж е д л я обеспечения устойчивости ба-

Рис. 10.4. Поперечные сечения пролетных строений с открытым контуром и же­ лезобетонной плитой в проезжей части:

240