Сечения элементов
Форма поперечного сечения зависит от:
вида усилия (сжатия, растяжение);
отсутствие конструкции элементов;
удобство изготовления и эксплуатации.
Сечения бывают:
Элементы ферм соединяют с помощью плоских и угловых накладок и фасонок. Поездная нагрузка воспринимается продольными балками, передаётся на поперечные, которые в свою очередь передают её на элементы ферм в узлах.
Пояса соединяются системой продольных и поперечных связей. Назначение их аналогично назначению связей в проезжей части. Все эти виды связей вместе с элементами ферм к которым они прикреплены, образуют надёжные рамы, удерживая ферму в вертикальной плоскости, рамы не допускают перекоса, а по концам ферм передают боковую нагрузку от ветра с верхних связей на опорные части.
Поперечная балка одновременно служит распоркой нижних продольных связей и нижней распоркой поперечной рамы.
Концевые рамы (порталы) более мощные, чем в пролёте, они дополнительно передают ветровую нагрузку в опорные узлы. Для обеспечения их жёсткости устраивают в верхней части мощные распорки.
При больших пролётах требуются специальные тормозные связи, сила торможения поезда воспринимается путевыми рельсами и передаётся балкам. Под действием торможения продольные балки вызывают горизонтальный изгиб поперечных балок. В опорных сечениях изгиб максимальный, поэтому сечения опорных поперечных балок устраивается мощнее чем у остальных. Тормозные рамы устраиваются в мостах с большими пролётами. Служат для передачи и восприятия тормозных усилий, разгружая при этом поперечные балки, не допуская изгиба.
Заклепочные и сварные соединения
Элементы пролетных строений и определенные их части из прокатного металла соединяются между собой:
Заклепками
Сварными швами
Болтами (применяются в разборных пролетных строениях)
Соединения включают требуемое количество определенных размеров заклепок, болтов, или сварных швов, расположенных в соответствующем порядке.
В заклепочном и болтовом соединении усилия передают стержни, вставленные в отверстия элементов и снабженные по концам головками, которые препятствуют размыканию единых элементов.
Болты изготавливают из низколегированной стали 40Х.
Отлична от болтов и заклепок сварка. Она не механически соединяет элементы, а структурно (физически) соединяет элементы. По линиям стыков и сопряжений в металл элементов вплавляют новый металл.
Серьезный недостаток заклепочных и болтовых соединений сотоит в ослаблении или сечении элементов.
Таких ослаблений нет в сварных соединениях.
Сварныек швы делят на две группы:
Стыковы (свареваемые листы примыкают торцами друг к другу)
Угловые когда листы расположенны один на другом в нахлест.
Заклепочные и болтовые размещаются рядами. В направлении дли элементов ряды называются рисками, расстояние между заклепками шагомзаклепок.
Тема - Основные элементы пролетного строения, проезжая часть, её элементы виды сопряжения.
Основные части пролетных строений
Стальные пролетные строения мостов состоят из следующих частей:
проезжей части (мостового полотна, продольных и поперечных балок);
главных несущих элементов (балок, арок, ферм и др.);
продольных и поперечных связей между главными несущими элементами;
смотровых приспособлений.
мостовое полотно предназначено для движения транспортных средств и пешеходов. Железнодорожное мостовое полотно бывает безбалластным и с балластом.
безбалластное полотно состоит из путевых рельсов и контруголков или контррельсов, прикрепленных к деревянным или металлическим поперечинам, к железобетонным или стальным плитам. Тротуары с перилами устраивают обычно на металлических кронштейнах.
мостовое полотно с ездой на балласте состоит из рельсов, контруголков, шпал и балласта, уложенного в железобетонное или стальное корыто с тротуарами и перилами. Мостовое полотно располагают на главных несущих элементах или на продольных балках проезжей части.
продольные и поперечные балки проезжей части устраивают в пролетных строениях с ездой понизу, а также с ездой поверху при значительных (более 2,5 м) расстояниях между осями главных несущих элементов поперек пути. Продольные балки прикрепляют к поперечным, а поперечные балки — к главным несущим элементам пролетных строений. Таким образом балки проезжей части воспринимают временную подвижную нагрузку от мостового полотна и передают ее главным несущим элементам.
главные несущие элементы пролетных строений представляют собой балки, фермы, рамы, арки и другие конструкции различных статических систем. Они перекрывают пространство между опорами моста, воспринимают временную подвижную и постоянную нагрузки от проезжей части и передают их опорам.
продольные и поперечные связи устраивают между главными несущими элементами. Продольные связи располагают обычно в плоскостях верхнего и нижнего поясов главных элементов. Связи обеспечивают пролетным строениям пространственную неизменяемость, жесткость и устойчивость.
смотровые приспособления представляют собой лестницы, трапы с перилами, катучие тележки, подъемные люльки и другие устройства для осмотра, очистки, окраски и ремонта любой части стального пролетного строения.
Тема – Основные системы металлических мостов
Высокие качества строительных сталей, хорошо работающих на все виды силовых воздействий, дают возможность изготовлять из них металлические мосты различных систем и конструкций. Поэтому применяемые в настоящее время системы металлических мостов разнообразны и многочисленны.
Стальные пролетные строения мостов имеют различные статические системы и конструкции, способы соединения элементов, виды мостового полотна и другие особенности.
По статическим свойствам главных несущих элементов стальные пролетные строения делятся на:
балочные (разрезные, консольные, неразрезные),
рамные (неразрезные, с наклонными стойками и др.),
арочные (трех-, двухшарнирные и бесшарнирные),
комбинированные (балка с аркой, балка с кабелем, вантовые и др.).
По типу конструкции пролетные строения бывают:
со сплошной стенкой,
со сквозной балкой- из линейных стержней.
По виду металла пролетные строения бывают из:
углеродистой,
низколегированной стали.
По значению минимальных эксплуатационных температур:
обычного,
северного исполнения и др.
По способу соединения элементов стальные пролетные строения делятся на:
клепаные,
сварные,
болтовые,
с высокопрочными болтами.
По уровню езды пролетные строения бывают:
поверху,
понизу,
середине,
с двухъярусным расположением проезжей части.
По виду мостового полотна пролетные строения бывают с ездой по:
деревянным брусьям,
металлическим поперечинам,
железобетонной плите,
балласту,
стальной ортотропной плите и др.
БАЛОЧНАЯ СИСТЕМА
Наиболее широкое применение в настоящее время имеют балочные мосты. Современные стали дают возможность перекрывать балочными конструкциями не только обычные пролеты, наиболее часто встречающиеся в мостах через средние и большие реки, но и исключительно большие пролеты через крупнейшие реки и другие препятствия.
Особенностью балочных мостов является передача пролетными строениями опорам в основном (от вертикальных нагрузок) только вертикальных давлений. Это облегчает устройство мостов через глубокие реки при большой высоте опор. Кроме того, балочные мосты имеют несложную конструкцию и, в большинстве случаев, могут быть возведены более простыми приемами, чем мосты других систем. В зависимости от статической схемы балочные мосты могут быть:
разрезной,
неразрезной,
консольной системы.
По конструкции же главных несущих элементов балочные мосты разделяются на
мосты, имеющие главные балки со сплошной стенкой,
мосты со сквозными фермами.
В мостах разрезной системы каждый пролет перекрыт самостоятельным пролетным строением, не связанным с соседними. Неразрезные системы по сравнению с разрезными обладают технологическими, эксплуатационными, экономическими и архитектурными преимуществами. При перекрытии больших пролётов или недостаточной несущей способности грунтовых оснований, что может вызвать значительные неравномерные осадки опор, используют консольные системы, в которых не возникают при этом дополнительные усилия.
разрезная ситема
достоинства: разрезность моста обеспечивает простоту и независимость работы каждого пролета. Благодаря этому балочно-разрезные мосты могут быть применены даже при неблагоприятных грунтовых условиях, так как возможность просадки опор не оказывает вредного влияния на работу разрезных пролетных строений. Повреждение или разрушение одного из пролетов моста не оказывает влияния на остальные неповрежденные пролетные строения.
недостатки: большая затрата металла, так как в них не используется разгружающее влияние соседних пролетов или консолей, как в неразрезных или консольных мостах.
неразрезая система
достоинства: имеют главные балки (фермы), перекрывающие два или несколько пролетов, требуют меньшей затраты материала, чем разрезные мосты. Кроме того, неразрезные балочные мосты благодаря расположению только одной опорной части на каждом быке и центральной передаче давлений, требуют более тонких опор. Временная нагрузка спокойнее переходит с пролета на пролет, так как линия прогиба имеет плавное очертание. Неразрезные мосты обладают большей жесткостью по сравнению с разрезными пролетными строениями. Наконец, неразрезные мосты позволяют удобно применять навесной монтаж без подмостей.Благодаря меньшей затрате металла, особенно при больших пролетах, уменьшению объема кладки в опорах, а также хорошим эксплуатационным качествам неразрезные пролетные строения довольно часто применяют в автодорожных мостах.
недостатки: появляются дополнительные напряжения в главных балках (фермах) в случае неодинаковых просадок опор и большие температурные удлинения при многопролетной схеме.
консольная система
Промежуточной по своим свойствам и условиям работы является консольная система. По затрате металла на пролетные строения она близка к неразрезной.
достоинства: благодаря статической определимости просадки опор не вызывают в ее главных балках (фермах) дополнительных напряжений. Консольные мосты, как и неразрезные, дают возможность навесной сборки. Опоры консольных мостов благодаря центральному опиранию на них пролетных строений в одной точке получаются небольшой ширины по фасаду. Экономические преимущества консольных мостов так же, как и неразрезных, увеличиваются с возрастанием величины пролетов.
недостатки: имеются сложные конструктивные места - сопряжения подвесных пролетов с консолями. В этих сопряжениях под нагрузкой образуются довольно резкие перегибы линии прогиба, вызывающие динамическое воздействие, особенно при проходе тяжелых нагрузок. Это обстоятельство наиболее существенно для мостов под рельсовую нагрузку (железнодорожную, трамвайную), но имеет также значение для мостов на современных скоростных автомагистралях. Необходимо также отметить, что в случае повреждения одного из основных пролетов неизбежно обрушение конструкции соседних пролетов.
Тема – Простейшие строения со сплошными балками и сквозными фермами.
Конструкция пролетных строений со сплошными балками
В настоящее время пролетные строения со сплошными балками применяют в железнодорожных мостах для пролетов от 18 до 55 м, а сталежелезобетонные — до 88 м. Пролетные строения с ездой поверху пролетами до 33,6 м изготовливают одноблочными цельноперевозимыми, а больших пролетов — крупноблочными. Эти пролетные строения имеют простую конструкцию, низкую трудоемкость и стоимость изготовления, малую продолжительность монтажа и высокие эксплуатационные качества.
Пролетные строения с ездой поверху на деревянных поперечинах
Железнодорожные однопутные пролетные строения с ездой поверху на деревянных поперечинах имеют две сварные главные балки двутаврового сечения, объединенные продольными и поперечными связями. Мостовое полотно на деревянных поперечинах обеспечивает безопасное и плавное движение поездов с высокими скоростями, а также проход колес подвижного состава в случае их схода с рельсов. Поперечины или мостовые брусья изготовляют из древесины сосны, лиственницы и других пород, пропитанных антисептиком.
На мостах длиной более 25 м или высотой более 5 м, а также на всех мостах в пределах станций и на путепроводах пролетные строения имеют раздельные тротуары из железобетонных плит на стальных консолях с перилами. Консоли делают из угловой стали и прикрепляют высокопрочными болтами к вертикальным ребрам жесткости главных балок. Для удобства осмотра мостового полотна и смены брусьев тротуары располагают в пониженном уровне. На длинных мостах для укрытия людей устраивают на удлиненных консолях площадки-убежища шириной не менее 1 м; располагают их в шахматном порядке через 25 м.
ПРОЛЁТНОЕ СТРОЕНИЕ СО СКВОЗНЫМИ БАЛОЧНЫМИ ФЕРМАМИ
В металлических мостах с пролётами более 40-50 м пролётные строения со сквозными фермами, как правило, требуют меньшей затраты металла, чем балки со сплошной стенкой.
Выбор системы главных ферм, их очертания и типа решётки зависит от многих условий:
размера перекрываемых пролётов,
характера и величины временной нагрузки,
габарита проезда,
расположения моста в плане и профиле проектируемой дороги.
При достаточной строительной высоте пролётные строения всегда лучше устраивать с ездой поверху. Мосты с ездой поверху проще по конструкции и требуют меньшей ширины промежуточных опор.
При ограниченной высоте, а также в мостах больших пролётов целесообразнее применять езду понизу, позволяющую свести к минимуму строительную высоту пролётных строений и этим уменьшить насыпи подходов.
В сплошных балках с ростом величины расчётного пролёта увеличивается высота и толщина балок, требуется более солидное укрепление от выпучивания стенок. В итоге возрастает расход металла на стенку. Более целесообразным оставлять в балке верхний и нижний пояса и тяжёлую, громоздкую стенку заменить элементами, которые соединяли бы пояса в неизменяемую систему.
Нижний пояс подвешен подвесками, а верхний подпёрт стойками. Внизу подвесок или вверху стоек удобно прикреплять поперечные балки проезжей части. В целях экономии металла уменьшают высоту фермы на опорах.