книги / Проектирование и расчёт деревянных автодорожных мостов
..pdf
|
|
|
|
Окончание табл. 9 |
|
|
|
|
|
|
|
№ |
Нагрузки и воздействия |
|
Коэффициент |
||
п/п |
|
надежности γf |
|||
|
|
|
|
||
4 |
То же, городских мостов |
|
|
2,0 (0,9) |
|
5 |
Вес деревянных конструкций в мостах |
|
1,2 (0,9) |
||
6 |
Давление грунта от веса насыпи |
|
1,4 (0,7) |
||
7 |
Тележка при расчетах элементов проез- |
1,5 |
|||
|
жей части мостов |
|
|
|
|
8 |
То же, при расчетах всех других элемен- |
1,5 при λ = 0 м; |
|||
|
тов мостов |
|
|
|
1,2 при λ ≥ 30 м |
9 |
То же, при определении веса в расчетах |
1,2 |
|||
|
на сейсмические воздействия |
|
|
|
|
10 |
Равномерно распределенная |
нагрузка |
во |
1,2 |
|
|
всех расчетах конструкций мостов и |
|
|||
|
звеньев труб на вертикальные и горизон- |
|
|||
|
тальные воздействия |
|
|
|
|
11 |
Одиночная ось при проверке элементов |
1,2 |
|||
|
проезжей части мостов, проектируемых |
|
|||
|
на нагрузку А8 |
|
|
|
|
12 |
Ветровые нагрузки: |
|
|
|
|
|
при эксплуатации мостов |
|
|
1,4 |
|
|
при строительстве и монтаже |
|
1,0 |
||
13 |
Ледовая нагрузка |
|
|
1,2 |
|
14 |
Навал судов |
|
|
|
1,2 |
15 |
Воздействие морозного пучения грунта |
|
1,3 |
||
16 |
Горизонтальная |
продольная |
нагрузка |
от |
1,2 |
|
торможения |
|
|
|
|
17 |
Горизонтальная |
поперечная |
нагрузка |
от |
|
|
ударов |
|
|
|
1,2 |
Примечания. 1. λ – длина участка линии влияния одного знака, промежуточные значения λ – по интерполяции. 2. Коэффициенты надежности к строительным нагрузкам см. в табл. 17* [1].
21
При загружении тротуаров (кроме тротуаров на мостах внутрихозяйственных дорог и служебных проходов) и элементов пешеходных мостов, а также перил городских мостов γf = 1,4. При учете тротуарной нагрузки совместно с другими нагрузками автодорожных мостов γf = 1,2 (для расчета опор и пролетных строений).
При загружении тротуаров на мостах внутрихозяйственных дорог и служебных проходов на мостах дорог всех категорий γf = 1,1. Для распределенной и сосредоточенной нагрузок при расчете элементов ограждения, перил и тротуаров γf = 1,0.
При расчетах по II группе предельных состояний во всех случаях коэффициент надежности γf = 1,0.
1.4. Расчетные характеристики материалов
Для мостов применяют сосну, ель, лиственницу, пихту, удовлетворяющие требованиям ГОСТ 9463–88 и ГОСТ 8486–86Е.
Растянутые и изгибаемые элементы пролетных строений должны выполняться из древесины 1-го сорта. Остальные элементы конструкций мостов могут быть выполнены из древесины 2-го сорта.
Для изготовления мелких деталей соединений (подушек, шпонок) следует применять отборную древесину твердых лиственных пород (дуба, ясеня, бука и граба), удовлетворяющую требованиям ГОСТ 9462–88 – для круглого леса лиственных пород и ГОСТ 2695–83 – для пиломатериалов лиственных пород.
Для опорных брусьев и насадок в опорах мостов допускается применение круглого леса и брусьев из древесины твердых лиственных пород (дуба, бука, ясеня, граба) по ГОСТ 9462–88
и ГОСТ 2695–83.
Влажность древесины должна быть для бревен не более 25 %, для пиломатериалов – 20 %, для клееных конструкций – не более 12 %. В малых мостах для настила, поперечин и колесоотбоев допускается влажность древесины до 40 %.
Расчетные сопротивления древесины (табл. 10) даны для сосны 1-го сорта. Для древесины 2-го сорта расчетные сопротивления снижаются:
–на 30 % – растяжение вдоль волокон;
–10 % – остальные виды напряжений.
22
|
|
|
|
|
Таблица 10 |
|
Расчетные сопротивления древесины сосны |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Обо- |
Расчетные сопротивле- |
||
№ |
Напряженное состояние |
зна- |
ния, МПа (кгс/см2), при |
||
п/п |
и характеристика элементов |
че- |
|
влажности |
|
|
|
ние |
25 % и менее |
более 25 % |
|
1 |
Изгиб: |
Rdb |
17,70 |
(180) |
15,20 (155) |
|
а) элементов из бревен |
|
|||
|
естественной коничности |
|
15,70 |
(160) |
13,70 (140) |
|
б) элементов из брусьев |
|
|||
|
и окантованных бревен |
|
13,70 |
(140) |
11,80 (120) |
|
в) досок настила и др. |
|
|||
|
|
|
|
|
|
2 |
Растяжение вдоль волокон |
Rdt |
11,80 |
(120) |
9,80 (100) |
3 |
Сжатие и смятие вдоль во- |
Rds, |
14,70 |
(150) |
11,80 (120) |
|
локон |
Rdqs |
|
|
|
4 |
Сжатие и смятие всей по- |
Rdq |
1,77 |
(18) |
1,47 (15) |
|
верхности поперек волокон |
|
|
|
|
5 |
Смятие местное поперек во- |
Rdqp |
|
|
|
|
локон: |
|
|
|
|
|
а) в лобовых врубках |
|
3,10 |
(32) |
2,50 (26) |
|
(при длине площади |
|
|
|
|
|
смятия до 15 см) |
|
|
|
|
|
б) под шайбами при уг- |
|
3,90 |
(40) |
3,30 (34) |
|
лах смятия от 90 до 60° |
|
|
|
|
6 |
Скалывание (наибольшее) |
Rdab |
2,35 |
(24) |
2,15 (22) |
|
вдоль волокон при изгибе |
|
|
|
|
7 |
Скалывание (среднее по |
|
|
|
|
|
площадке) в соединениях на |
|
|
|
|
|
врубках, учитываемое в пре- |
|
|
|
|
|
делах длины не более 10 глу- |
|
|
|
|
|
бин врезки и двух толщин |
|
|
|
|
|
брутто элемента: |
|
|
|
|
|
а) вдоль волокон |
Rdam |
1,57 |
(16) |
1,47 (15) |
|
б) поперек волокон |
Rdsm |
0,78 (8) |
0,69 (7) |
23
Если в расчетных сечениях имеются врубки или врезки, то расчетные сопротивления умножаются на коэффициенты условия работ:
–0,80 – растяжение;
–0,85 – изгиб элементов из брусьев;
–0,90 – изгиб элементов из бревен.
Расчетные сопротивления древесины смятию или скалыванию под углом α к направлению волокон (МПа) определяются по формуле
Rdα = |
|
Rd1 |
|
|
, |
(10) |
|
|
R |
|
|
|
|||
|
|
d1 |
|
3 |
α |
|
|
R |
|
|
|||||
1+ |
−1 sin |
|
|
||||
|
|
d 2 |
|
|
|
|
|
где Rd1, Rd2 – расчетные сопротивления смятию или скалыванию соответственно при α = 0° и α = 90°.
Расчетное сопротивление местному смятию поперек волокон (за исключением случаев, указанных в поз. 5 табл. 10) на части длины элемента при длине незагружаемых участков не менее площади смятия и не менее толщины элемента следует определять по формуле (МПа)
|
|
8 |
|
|
|
|
+ |
|
|
, |
(11) |
Rdqa = Rdq 1 |
ls +1,2 |
|
|||
|
|
|
|
|
где Rdq – сжатие и смятие всей поверхности поперек волокон,
МПа (кгс/см2); ls – длина площадки смятия вдоль волокон древесины, см.
Расчетные сопротивления клееной древесины сосны при толщине склеиваемых досок 33 мм и высоте элементов 50 см
именее принимаются по табл. 11.
Вслучаях применения досок (слоев) толщиной, отличной от 33 мм, расчетные сопротивления изгибу, сжатию и скалыванию вдоль волокон следует умножать на коэффициенты условий работы, равные:
– 1,10 – при толщине 19 мм и менее,
– 1,05 – то же, 26 мм,
– 0,95 – то же, 43 мм.
24
Таблица 11
Расчетные сопротивления клееных конструкций из древесины сосны
№ |
|
Обозначе- |
Расчетное |
|
Вид напряженного состояния |
сопротивление, |
|||
п/п |
|
ние |
МПа (кгс/см2) |
|
1 |
Изгиб бруса |
Rdb |
17,70 |
(180) |
2 |
Растяжение вдоль волокон |
Rdt |
12,70 |
(130) |
3 |
Сжатие вдоль волокон |
Rdc |
15,70 |
(160) |
4 |
Смятие вдоль волокон |
Rdqs |
14,70 |
(150) |
5 |
Сжатие и смятие всей поверх- |
Rdcq, Rdq |
1,96 |
(20) |
|
ности поперек волокон |
|
|
|
6 |
Сжатие местное поперек воло- |
|
|
|
|
кон: |
|
|
|
|
а) в опорных плоскостях |
Rdq |
2,50 |
(26) |
|
конструкций |
|
|
|
|
б) под шайбами при углах |
Rdqp |
4,31 |
(44) |
|
смятия от 60 до 90° |
|
|
|
7 |
Скалывание наибольшее вдоль |
Rdaf |
1,47 |
(15) |
|
волокон по клеевым швам при |
|
|
|
|
изгибе |
|
|
|
8 |
Скалывание поперек волокон |
Rdsf |
0,78 (8) |
|
|
по клеевым швам |
|
|
|
|
При высоте клееных элементов более 50 см расчетные со- |
противления изгибу и сжатию вдоль волокон умножаются на коэффициенты условия работ (табл. 12).
|
|
|
|
|
Таблица 12 |
|
Коэффициент условий работ |
|
|||
|
|
|
|
|
|
Высота |
Коэффициент |
|
Высота |
|
Коэффициент |
сечения, см |
условий работ |
|
сечения, см |
|
условий работ |
50 и менее |
1,00 |
|
80 |
|
0,90 |
60 |
0,96 |
|
100 |
|
0,85 |
70 |
0,93 |
|
120 и более |
|
0,80 |
|
|
25 |
|
|
Расчетные сопротивления древесины других пород получают умножением на коэффициенты перехода (табл. 13).
|
|
|
Таблица 13 |
Коэффициенты перехода для других пород |
|||
|
|
|
|
|
Растяжение, |
|
|
Наименова- |
изгиб, сжатие |
Сжатие и смятие |
Скалывание |
ние пород |
и смятие вдоль |
поперек волокон |
|
|
волокон |
|
|
Ель |
1,0 |
1,0 |
1,0 |
Лиственница |
1,2 |
1,2 |
1,0* |
Пихта |
0,8 |
0,8 |
0,8 |
Дуб |
1,3 |
2,0 |
1,3 |
Ясень, граб |
1,3 |
2,0 |
1,6 |
Бук |
1,1 |
1,6 |
1,3 |
*Для клееных конструкций – 0,9.
Модули упругости древесины для всех пород при сжатии и растяжении вдоль волокон и при изгибе, МПа (кгс/см2), принимаются:
− для обычной древесины при определении деформаций: от постоянных нагрузок – 8340 (85 000), от временных нагру-
зок – 9810 (100 000);
− для клееной древесины при определении деформаций от любых нагрузок – 9810 (100 000).
Модуль упругости древесины при сжатии поперек волокон принимается 392 МПа (4000 кгс/см2).
Для стальных элементов деревянных мостов применяют полосовую, фасонную, листовую стали марки Ст3кп или Ст3пс, если элементы не подвергаются сварке, при сварке – сталь Ст3сп5 по ГОСТ 535–88 и ГОСТ 14637–89, а также арматурную сталь по ГОСТ 5781–82 и ГОСТ 380–88*.
Для нерасчетных элементов допускается применение стали марки Ст0. Расчетные сопротивления стальных элементов для стали марки Ст3 равны 210 МПа (2150 кгс/см2).
26
Модуль упругости стали Е = 2,06·105 МПа (2,1·106 кгс/см2). Гвозди следует применять по ГОСТ 4028–63, а стальные дюбели по ТУ 14-4-1231–83. В обоснованных случаях допускает-
ся использовать гвозди винтовые стальные по ТУ 10-69-369–87. Для склеивания элементов конструкций применяются клеи, соответствующие требованиям СНиП II-25–80 [12]. Для склеивания древесины с металлом следует применять эпоксид-
ные клеи.
1.5. Расчетные формулы и основные данные для расчета деревянных мостов
При выполнении расчетов необходимо так запроектировать элементы моста, чтобы максимальные напряжения в них были предельно близки к расчетным сопротивлениям. В этом случае обеспечивается достаточная несущая способность конструкции, что позволяет избежать неоправданных расходов материалов. При расчете деревянных мостов (табл. 14) допускается:
−усилия в элементах и соединениях определять, предполагая упругую работу материала;
−пространственные конструкции расчленять на плоские системы и рассчитывать их на прочность без учета податливости элементов;
−узловые соединения элементов сквозных конструкций принимать шарнирными.
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 14 |
|
|
Основные расчетные формулы |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вид |
Напря- |
Характер работы |
|
|
|
|
|
|
Номер |
Формула |
|
фор- |
|||||||
расчета |
жения |
элемента |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
мулы |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Проч- |
Нормаль- |
Растяжение |
|
|
Nd |
|
≤ Rdt |
|
(12) |
ность |
ные |
вдоль волокон |
|
|
Ant |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
Сжатие вдоль |
|
|
Nd |
|
≤ R |
|
(13) |
|
|
волокон |
|
|
Ant |
|
ds |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
Изгиб в одной из |
|
M d |
|
≤ Rdb |
|
|
|
|
|
главных плоско- |
|
|
|
(14) |
|||
|
|
|
Wnt |
|
|
||||
|
|
стей |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
27 |
|
|
|
|
|
|
|
Окончание табл. 14
Вид |
Напря- |
Характер работы |
|
|
|
|
|
|
Формула |
Номер |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
фор- |
||||||||||||||||
расчета |
жения |
элемента |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
мулы |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Косой изгиб |
|
M |
dx y + |
M dy |
x |
≤ Rdb |
(15) |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
I y |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
Ix |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
Растяжение с из- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
гибом в одной из |
|
|
Nd |
|
+ |
|
M d |
|
|
|
Rdt |
|
≤ Rdt |
(16) |
||||||
|
|
главных плоско- |
|
|
Ant |
|
|
Wnt |
|
|
|
Rdb |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
стей |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Сжатие с изги- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
бом в одной из |
|
|
N |
|
|
+ |
|
|
M d |
|
|
|
Rdt |
≤ Rds |
(17) |
|||||
|
|
главных плоско- |
|
Ant |
|
ξWnt Rdb |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
стей |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Сжатие (смятие) |
|
|
|
|
|
|
|
|
Nd ≤ R |
|
(18) |
|||||||||
|
|
поперек волокон |
|
|
|
|
|
|
|
|
Aq |
|
|
|
|
|
|
dq |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Каса- |
Изгиб |
|
|
|
|
|
|
Qd Sbr |
|
≤ Rdab |
(19) |
||||||||||
|
тельные |
|
|
|
|
|
|
|
|
Ibrb |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Устой- |
|
Центральное |
|
|
|
|
|
|
|
Nd ≤ ϕR |
|
(20) |
||||||||||
чивость |
|
сжатие |
|
|
|
|
|
|
|
|
Ad |
|
|
|
|
|
|
ds |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В табл. 14 приняты следующие обозначения:
Nd, Md, Qd – расчетные значения осевого усилия, изгибающего момента, поперечной силы; Rdt, Rds, Rdb, Rdq, Rdаb – расчетные сопротивления, соответствующие виду напряженного состояния; Ant, Abr – площади поперечного сечения соответственно нетто и брутто; Sbr – статический момент брутто части сечения относительно нейтральной оси; Wnt – момент сопротивления ослабленного сечения, принимаемый для составных стержней с учетом коэффициента условий работы для двухъярусных балок – 0,85, для трехъярусных балок – 0,80; Ix, Iy – моменты инерции сечения нетто соответственно относительно осей x и y; Ibr – момент инерции сечения брутто; x, y – расстояния от главных осей x и y до наиболее удаленных точек сечения; b – ширина сечения; ϕ – коэффициент понижения несущей способности при
28
проверке устойчивости центрально-сжатых элементов в зависимости от расчетной гибкости λ:
|
|
λ |
|
2 |
|
|
ϕ =1−0,8 |
|
|
при λ ≤ 70, |
(21) |
||
100 |
||||||
|
|
|
|
|||
ϕ = |
30002 |
при λ > 70; |
(22) |
|||
|
λ |
|
|
|
|
Aq – площадь смятия; Ad – расчетная площадь поперечного сечения при проверке на устойчивость, принимаемая равной:
−Abr – при ослаблении сечения на 25 % и менее;
−4/3 Ant – то же, свыше 25 %;
ξ– коэффициент, учитывающий влияние дополнительного мо-
мента от нормальной силы Nd при деформации элемента:
ξ =1− |
λ2 |
N d |
|
|||
|
|
|
|
. |
(23) |
|
3000 R |
A |
|||||
|
|
|
|
ds br |
|
При вычислении Аnt все ослабления сечения условно совмещают на участке длиной 20 см. При этом несимметричное ослабление не должно превышать 0,4 Аbr, а симметричное –
0,5 Аbr.
Расчет на смятие и скалывание соединений элементов, работающих на осевые силы, производят без учета стальных скреплений по формулам:
на смятие
Nd |
≤ m R , |
(24) |
|
||
|
q dqp |
|
Aq |
|
на скалывание
Nd |
≤ m R , |
(25) |
|
||
|
a dam |
|
Aa |
|
где Aq, Aa – площади смятия и скалывания; mq – коэффициент условий работы на смятие поперек волокон, принимаемый:
• для соединения лежней и насадок в сопряжении со стойками или сваями при эксплуатации элементов конструкции выше горизонта воды равным 1,2;
29
• при соприкасающихся с грунтом или находящихся
вгрунте – 0,85;
•постоянно увлажняемых и находящихся в воде – 0,75;
ma – коэффициент условий работы на скалывание, равный в лобовых врубках:
•1,0 – при врубках с одним зубом;
•0,8 и 1,15 – соответственно по первому от торца и второму зубу при врубках с двумя зубьями;
•в элементах, соединяемых на продольных шпонках – 0,7. Геометрические характеристики брусьев определяются по
следующим формулам:
A = bh; |
S = |
bh2 |
; |
W = |
bh2 |
; I = |
bh3 |
, |
(26) |
|
8 |
6 |
12 |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
где S – статический момент площади полусечения относительно нейтральной оси; b – ширина; h – высота.
Геометрические характеристики элементов, выполненных из бревен и пластин (рис. 3), определяются по формулам, приведенным в табл. 15.
|
|
|
|
|
|
|
а |
б |
в |
г |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
д |
е |
ж |
з |
Рис. 3. Расчетные профили сечений бревен
30