23. Історичний огляд розвитку форм решіток головних ферм прогінних будов металевих мостів

Схему решетки главных ферм пролетных строений (рис. 234) выби­рают по соображениям экономическим (наименьшие масса и стоимость), производственным (удобство изготовления и монтажа) и архитек­турным (внешний вид моста).

Фермы должны быть геометрически неизменяемыми стержневыми системами в предположении шарнирности узлов, при этом в элементах ферм (стержнях) учитываются только осевые усилия..В безраскосных фермах неизменяемость достигается за счет жесткости узлов, а в эле­ментах таких и различных комбинированных ферм могут возникать' еще и изгибающие моменты, величина которых зависит от жесткости узла и входящих в него элементов.

Решетка ферм образуется поясами (обычно они горизонтальны), наклонными раскосами и вертикальными элементами: стойками, работающими на сжатие, и подвесками, испытывающими растяжение.

В прошлом веке для мостов применялись так называемые раскосные, решетки: с восходящими (от опор к середине) и с нисходящими раскосами. Первая (со сжатыми раскосами) получила большее распространение для деревянных ферм; вторая, раскосы в которой рас­тянуты, применялась для металлических мостов.

В XX в. раскосные решетки были вытеснены треугольными (схемы 3 и 4), предложенными в конце XIX в. проф. Л. Д. Проскуряковым.

Быстрому распространению ферм с треугольными решетками спо­собствовали простота их изготовления и монтажа, малое число узлов и минимальная масса. По сравнению с раскосной решеткой при прочих равных условиях (одинаковые пролет, высота ферм и панель) фермы с треугольной решеткой оказываются легче за счет вертикальных элементов: при езде понизу (схема 3) стойки являются нулевыми эле­ментами, т.е. в них не возникают усилия от поездной вертикальной нагрузки а подвески работают только на местную нагрузку (длина их линии влияния составляет только две панели). При раскосной ре­шетке (схема /) все вертикальные элементы работают на подвижную нагрузку, а длина их линий влияния равна длине пролета, в связи ' с чем их площадь и усилия в стойках раскосных решеток оказываются большими, чем для вертикальных элементов треугольных решеток.

Фермы с треугольными решетками являются в настоящее время наиболее распространенными: при езде понизу применяется, как пра­вило, схема 3 без элементов ab и bс, а при езде поверху— схема 4 тоже без элементов ab и ас.

Простые раскосные, а также более старые — многораскос­ные 5 и многорешетчатые 6 системы не применяются теперь вследствие сложности и трудоемкости их изготовления и монтажа, большого числа узлов элементов, излишняя гибкость которых вызывает нежелательную вибрацию и расстройства узловых соеди­нений.

Полураскосная решетка (схема 7) получается тяжелее треугольной, но удобна для сохранения оптимального угла наклона раскосов при большой высоте ферм и малой длине панели.'Для главных ферм она теперь не применяется, но может оказаться рациональной для продольных связей широких (двухпутных) мостов.

В течение первой половины XX в. применялись различные ромбические решетки. В общем случае ферма с ромбической решеткой 8 геометрически изменяема; она становится неизменяемой, если по­ставить замыкающий элемент тп. Ферма по схеме 9 отличается от нее своими опорными концами и является статически неопределимой. Она называется двухрешетчатой и получается наложением двух про­стых треугольных решеток (без стоек и подвесок).

Основными недостатками этих двух систем являются неудобство прикрепления поперечных балок в нижних узлах (схема 8), большое число узлов и элементов, сложность монтажа ромбических си­стем, являющихся изменяемыми до постановки замыкающего элемента.

Для удобства постановки поперечных балок акад. Г. П. Переде­рием предложены короткие подвески в ромбической решетке (схема 10), благодаря чему ферма становится неизменяемой при работе на вертикальную нагрузку, но трудности монтажа остаются. Избежать их (зубчатый профиль узлов и др.) не удалось и в решении по схеме 11 (предложенной в 1944 г. институтом Проектстальконструкция).

Длины Рис. 234. Схемы решеток главных ферм:

1 раскосная с восходящими раскосами

2 раскосная с нисходящими раскосами

3 треугольная

4 треугольная

5 многораскосная

6 многорешотчатая

7 полураскосная

8-11ромбическая

12 треугольная шпренгельная

Таким образом, одной из лучших решеток сейчас является тре­угольная без шпренгелей при пролетах под железную дорогу до 110 м и со шпренгелями (схема 12), позволяющими сохранить оптимальный угол наклона раскосов без увеличения длины панели при увеличении высоты фермы при больших пролетах (свыше 120 м). Нижние шпренгели рацио­нальней верхних, так как увеличивают усилие в ниж­них (растянутых) поясах а не в верхних (сжатых) и поз­воляют понизить центр дав­ления поперечного ветра. Для уменьшения свободной длины сжатых поясов под­вески шпренгелей продол­жают в виде стоек до верх­него пояса, а для умень­шения свободной длины сжатых поясов подвески шпренгелей продолжают в виде стоек до верхнего пояса, а для уменьшения свободной длины стоек и подвесок ставят горизонтальные стяжки (схема 12).