5. Пролетные строения со сплошными балками

Основу пролетного строения составляют главные балки. Из них самые простые по конструкции, изготовлению и эксплуатации — балки со сплошной стенкой (рис. 72).

Клепаная балка состоит из двух поясов — верхнего и нижнего и объединяющего их вертикального листа — сплошной стенки на

всем протяжении. В поясе несколь­ко горизонтальных листов и два уголка, используемых для объеди­нения пояса со стенкой.

Сварные балки проще по конст­рукции. В них уменьшено число го­ризонтальных листов и нет поясных уголков, так как сами сварные швы соединяют пояс со стенкой. Замена пакета тонких листов одним тол­стым также целесообразна. Дело в том, что величина изгиба и прогиба балки под нагрузкой неодинакова по ее длине (рис. 73, а). Наиболь­ший прогиб — в середине пролета,

а к опорам он уменьшается до нуля. Подобно этому и величина усилия в поясах при изгибе балки изменяется от наибольшего в середине пролета до нуля на опорах. Наглядно это изображено диаграммой — эпюрой усилий (рис. 73, б). На ней вертикаль­ными линиями условно показана величина усилия в соответствую­щем месте по длине балки. Но чем больше усилие (растяжение в нижнем поясе и сжатие в верхнем), тем большее сечение должен иметь пояс, воспринимающий это усилие. Так, если в средней части пролета балки сверх двух поясных уголков требуются два листа (рис. 73, в), то у опоры, где усилие меньше, достаточно одного. Поэтому в клепаной балке (см. рис. 72, а) различное число листов по длине пояса, и наружные листы не доведены до концов балки: оборваны там, где они уже излишни.

Такое ступенчатое расположение металла проще всего выпол­нить в клепаной балке при нескольких листах в пакете (рис. 74, а), а в сварной, наоборот, применяя листы различной толщины, сваривая их встык по длине пояса (рис. 74, б).

В поперечном сечении балок (ом. рис. 72, б, в) заслуживает вни­мания и соотношение толщины поясов и стенки: пояса мощные, а стенка, напротив, высокая и тонкая. Аналогично было и в дощатых фермах. Там и здесь стенка балку два пояса.

При стремлении поясов сдви­нуться относительно друг друга в процессе изгиба под нагрузкой са­ма стенка испытывает сравнитель­но небольшие усилия. Но 'под вер­тикальной нагрузкой, помимо про­дольных сил, воспринимаемых в ос­новном поясами, в балке возникают поперечные силы, которые как бы перерезают балку. В то время, как продольные силы и вызываемые ими нормальные напряжения на-

правлены нормально (под углом 90°) к поперечному сечению балки, поперечные силы действуют в плоскости этого сече­ния по касательной к ней. Поэтому и на­пряжения от этих сил называют каса­тельными (срезывающими). Они наи­большие у нейтральной оси балки (стр. 67), причем увеличиваются от середины пролета к опорам.

Напомним, что одновременно с таким срезыванием поперек балки (поперечной силой) действует срезывание и в направ­лении нейтральной оси из-за сдвига вдоль балки, как показано при изгибе составных пакетов.

Действие поперечного срезывания в стенке изгибаемой балки можно про­следить на листе плотной бумаги, если его попытаться перекосить в направлениях сил, показанных на рис. 75.

Здесь сила В представляет собой действие груза в рассматриваемом попе­речном сечении балки, сила А — реакцию опоры (соседнего поперечного сечения балки). Под действием таких сил лист, перекашиваясь, будет коробиться по диа­гонали.

Подобно этому и в балке высокая тонкая стенка при изгибе мо­жет выпучиться вбок.

Во избежание выпучивания стенку укрепляют вертикальными ребрами жесткости (см. рис. 72). Ребра в виде парных (двусторон­них) уголков (в клепаной балке) или полос (в сварной балке) ставят по всей длине балки более часто у опор, реже — к середи­не пролета. Над опорами, где передается вся вертикальная нагруз­ка опорам, ребра особенно мощные — обычно четыре уголка, по два с каждой стороны стенки.

В высоких балках, т. е. при больших пролетах, стенку укреп­ляют еще и горизонтальными ребрами жесткости (особенности со­пряжения элементов в сварных балках рассмотрены на стр. 114).

В балках пролетом 'более длины прокатного металла (стр. 86) неизбежно устройство стыков (см. рис. 72). В клепаном стыке каждый элемент перекрывают накладками: лист — листовой накладкой, уголок — обычно уголковой. В сварных балках та­кие накладки не требуются.

При езде поверху балки со сплошной стенкой применяют для пролетов до 55 м, а иногда и более. Их высота, равная ¹/₇ — ¹/₁₁ пролета, достигает 5—6 м. Поскольку листовая сталь прокатыва­ется шириной до 2,2—3,0 м (в зависимости от толщины), а по длине обычно 8,0—12 м, то в балках большей высоты и длины устраивают стыки стенки не только вертикальные, но и горизон­тальные.

В пролетном строении обе главные балки соединены связями из уголков (рис. 76, а). При езде поверху продольные связи из распорок и диагоналей ставят в уровне верхнего пояса, но с уве­личением пролета — и по нижним поясам.

Поперечные связи над опорами и в пролете состоят из перекрещивающихся диагоналей и распорок. Распорки у попе­речных и продольных связей обычно общие.

Балки снабжаются с наружной стороны тротуарными консоля­ми, а по верхнему поясу — противоугонными уголками (стр. 35). Расстояние между балками при езде поверху 1,2—2,2 м и редко до 2,5 м. Большие расстояния требуют более мощных мос­товых брусьев, утяжеляют связи, увеличивают ширину опор. Но при больших пролетах и в мостах на кривой широкая расстановка балок создает необходимую поперечную устойчивость и боковую жесткость пролетного строения.

При езде поверху пролетные строения со сплошными балками наиболее просты по устройству и легки. Однако, из-за большой строительной высоты (до 5—6 м) они не всегда применимы. В частности, невозможна их перевозка по железной дороге и установ­ка в готовом виде. В период Великой Отечественной войны при восстановлении мостов была осуществлена двухъярусная конструкция пролетных строений сначала с фермами, а затем и с балками, разрезанная по высоте на два цельноперевозимых блока. Они объединялись при установке на опоры болтами или заклеп­ками по нейтральной оси (подобно составной балке на рис. 52, б). Позже были применены даже трехъярусные пролетные строе­ния пролетом до 73 м (стр. 173).

Строительная высота пролетных строений уменьшается до 1— 2 м при езде понизу (рис. 76, б). Для этого между главными бал­ками помещают проезжую часть из продольных и поперечных ба­лок. Мостовые брусья при этом укладывают на продольные балки, прикрепленные к поперечным, а поперечные балки в свою очередь прикреплены к главным балкам, взаимно объединяя их.

Расположение пути внутри пролетного строения требует раздвижки главных балок по габариту приближения строений. Тот же габарит при малой (высоте главных балок не позволяет разместить верхние связи. Приходится ставить лишь нижние ветровые связи в плоскости растянутых поясов балок.

Из-за отсутствия верхних связей такие пролетные строения называют открытыми. В них характерна конструкция от выпучивания верхнего пояса главных балок.

Чтобы укрепить сжатый пояс и обеспечить поперечную боковую устойчивость пролетно­го строения при наличии только нижних свя­зей, главные балки (по всей их высоте) соединяют в одно целое с мощными поперечными балками при помощи вертикальных косы­нок—ребер жесткости. Усиленные ребра иногда ставили и снару­жи пролетного строения.

В открытых мостах главные балки чаще применяют со сплош­ной стенкой. Они не отличаются от балок для езды поверху.

Проезжая часть детальнее рассмотрена ниже. Ее устраивают не только в открытых, но во всех пролетных строениях с ездой понизу, а иногда и при езде поверху с широкой расстановкой главных балок (более 2,3—2,5 м).