Методы / Opredelenie_gruzopodemnosti_metallicheskikh_proletnykh_stroeniy_zheleznodorozhnykh_mostov_i_usloviy_propuska_po_nim_poezdov

0,1 - коэффициент размерности.

Численные значения 0, б, 0(p), б(p), 1/см2, для расчетов грузоподъемности соединений приведены в [2, прил. 2].

Следует иметь в виду, что при частичной замене заклепок высокопрочными болтами, осуществляемой без разборки клепаного соединения (и, следовательно, без специальной подготовки контактных поверхностей), несущая способность болтов в расчетах на прочность по срезу и смятию прикрепителей принимается такой же, как и заклепок. Поэтому приведенные расчетные площади высокопрочных болтов принимаются равными соответствующим приведенным расчетным площадям заклепок. В случае замены всех заклепок высокопрочными болтами с разборкой соединения и очисткой контактных поверхностей прикрепление рассчитывается как фрикционное по приведенной площади высокопрочных болтов.

Приведенная расчетная площадь сварных швов в соединениях принимается F0 sFш , где Fш - площадь сварных швов, см2, а s - коэффициент, определяемый по [2, прил. 3]. Методика определения расчетной площади стыков изгибаемых элементов пояснена в разд. 3 пособия.

В сложившейся практике оценки грузоподъемности эксплуатируемых мостов используется различная размерность отдельных расчетных величин, входящих в формулы для определения допускаемых нагрузок kп, kу, kв. Так, геометрические характеристики элементов, их стыков и прикреплений G подсчитываются в сантиметрах, в то время как для других расчетных параметров, в размерность которых входят линейные величины (параметров линий влияния; распределенных вдоль оси моста постоянных и временных нагрузок и др.), в качестве единицы длины принимаются метры. В связи с этим величины G вводятся в расчеты в необходимых случаях с соответствующими корректирующими коэффициентами размерности. Такие

21

коэффициенты численные значения которых отвечают принятой в пособии системе единиц СИ, введены во все помещенные ниже расчетные формулы.

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГРУЗОПОДЪЕМНОСТИ ГЛАВНЫХ БАЛОК ПРОЛЕТНЫХ СТРОЕНИЙ СО СПЛОШНОЙ СТЕНКОЙ

ИБАЛОК ПРОЕЗЖЕЙ ЧАСТИ

Всоответствии с особенностями напряженного состояния изгибаемых элементов, имеющих, как правило, двутавровую форму поперечного сечения, классы грузоподъемности сплошностенчатых главных балок разрезных пролетных строении и балок проезжей части устанавливаются по результатам расчетов: на прочность и выносливость по нормальным напряжениям, на прочность по касательным напряжениям, на прочность поясных заклепок или поясных швов, на устойчивость формы. Несущая способность балок проезжей части также оценивается классами грузоподъемности по прикреплению продольных балок к поперечным и поперечных балок к главным фермам.

Внапряженном состоянии конструкций небольших пролетов роль ветровых и тормозных воздействий невелика, и ими можно пренебречь. Поэтому грузоподъемность главных балок (в мостах на прямых участках пути) и балок проезжей части определяется при учете воздействий на них

только вертикальных нагрузок. В этом случае в формулах (2.6) - (2.8) k=1,т=0, S =0, и величина допускаемой временной нагрузки определяется следующими выражениями:

при расчетах на прочность

при расчетах на устойчивость

при расчетах на выносливость

Расчет должен производиться с учетом дефектов и повреждений балок и их прикреплений.

3.1 Расчет по нормальным напряжениям

По прочности грузоподъемность главных балок и балок проезжей части по нормальным напряжениям при изгибе определяется в местах действия наибольших изгибаемых моментов (как правило, в середине пролета), а также в зонах стыков поясов и стенок, в местах наибольших ослаблений и в других опасных сечениях. Допускаемую по прочности временную нагрузку, кН/м пути, определяют по формуле (3.1), которая приp= k= и G=cW0 принимает вид

где R - расчетное сопротивление металла элемента, МПа; W0 - расчетный момент сопротивления сечения, см3; С - поправочный коэффициент (см. разд. 2);- площадь линии влияния изгибающего момента, м2;

Рi - нормативная интенсивность каждой из учитываемых постоянных нагрузок, кН/м пути;

0,001 —коэффициент размерности.

Величина W0 при проверке несущей способности балки вне предела стыка равна моменту сопротивления нетто поперечного сечения балки WНТ:

где Iнт - момент инерции нетто поперечного сечения балки относительно нейтральной оси, см4;

ymax - расстояние от нейтральной оси до наиболее удаленной фибры рассматриваемого сечения, см.

23

расстояние от нейтральной оси до центра заклепок, а для вертикально расположенных - до соответствующей плоскости среза заклепок), см;

1 0 - приведенная площадь одной заклепки, см2.

Коэффициент условий работы т, входящий в формулу (3.4), принимается по данным [2, табл. 2.6].

По выносливости грузоподъемность балок определяется в местах повышенной концентрации напряжений. Наиболее опасными и потому подлежащими проверке являются, как правило, места обрыва поясных листов, а также места наложения поперечных сварных швов, расположенных в растянутой зоне балки.

Расчет на выносливость аналогичен расчету на прочность по нормальным напряжениям. Отличие состоит в том, что расчетное сопротивление металла в проверяемом сечении принимают с понижающим коэффициентом в, а также учитывают снижение динамического воздействия подвижного состава в расчетах на выносливость (параметр <1, см. формулу (2.9). Выражение (3.3) при (G=W0, p= k= принимает вид

Для элементов, выполненных из сварочного, литого железа или углеродистых сталей типа Ст.3, коэффициент в определяется по формуле (2.10), в соответствии с рекомендациями, изложенными в разд. 2.

3.2 Расчет на прочность по касательным напряжениям

Классы грузоподъемности балок по касательным напряжениям определяются в местах действия наибольших поперечных сил. Такими местами в главных и продольных балках являются опорные сечения, а в поперечных - зоны между главной фермой и ближайшей продольной балкой. Допускаемую по касательным напряжениям в стенке балки (по ее

нейтральной оси) временную нагрузку определяют по формуле (3.1). Если

25

учесть, что расчетное сопротивление металла на срез в сечениях равно 0,75R,

а геометрическая характеристика G SIбр , то

бр

где Iбр - момент инерции брутто поперечного сечения относительно нейтральной оси, см4;

- толщина стенки балки, см;

k, p - площади линий влияния поперечных сил в расчетном сечении,

м2;

Sбр – статический момент брутто отсеченной части рассматриваемого поперечного сечения балки относительно ее нейтральной оси, см3;

0,1 - коэффициент размерности.

Отношение Iбр может быт приближенно принято для клепаных балок

Sбр

без горизонтальных листов (с высотой стенки hВЛ от 350 до 1500 мм) равным 0,835hВЛ, для балок с одной парой горизонтальных листов - 0,86hВЛ (при hВЛ

от 550 до 1700 мм).

В продольных балках, которые сопряжены с поперечными в одном уровне или расположены понижено, пояса в местах сопряжения прерываются. Поэтому, рассчитывая продольные балки по касательным напряжениям, рассматривают опорное сечение, состоящее только из вертикального листа.

3.3 Расчет по прочности заклепок или поясных швов

Грузоподъемность балок по прочности прикрепления их поясов к стенке должна определяться в зонах действия наибольших сдвигающих усилий, величина которых в основном зависит от значений, действующих на балку поперечных сил. В связи с этим классы грузоподъемности по прочности соединений пояса со стенкой определяют в тех же зонах балки, что и классы по касательным напряжениям. Усилие Sз, которое может без-

26

опасно воспринять одна поясная заклепка (по условиям двойного среза или

0,1mR

где kп - допускаемая временная нагрузка, кН/м пути;

р - коэффициент, учитывающий собственный вес балок, принимаемый равным: 1,10 - при расчете продольных и поперечных балок, а также главных балок длиной менее 20 м; 1,10...1,20 - при расчете главных балок пролетом от 20 до 45 м (промежуточные значения принимаются по интерполяции);

Sбр - статический момент площади поперечного сечения брутто пояса балки

относительно ее нейтральной оси, см3;

k - площадь линии влияния поперечной силы для сечения балки, расположенного посередине рассчитываемого участка пояса длиной 100 см, м;

а — шаг поясных заклепок, см.

При определении грузоподъемности балок по прочности прикрепления

поясных заклепок на участке длиной 100 см. Приравняв S3 к Т, найдем допускаемую по условиям прочности поясных заклепок временную вертикальную нагрузку

При непосредственном опирании мостовых поперечин па пояса балок (главные балки, продольные балки проезжей части) помимо сдвигающих сил необходимо учитывать дополнительно передающиеся на поясные заклепки или сварные швы силовые вертикальные воздействия от верхнего строения пути. Допускаемая временная вертикальная нагрузка на балку из условий прочности соединения пояса со стенкой для указанного случая определяется из выражения

27

где А3 - параметр, учитывающий сосредоточенное давление от непосредственного опирания мостовых поперечин на верхние пояса балок, м, принимаемый по [2, табл. 3.1] в зависимости от значений и а линии влияния, загружаемой вертикальной нагрузкой от подвижного состава.

Если пояс соединен со стенкой сварными угловыми швами, то в формулах (3.11) и (3.12) величина F0 принимается равной sFш(s=0,75) в соответствии с [2, прил. 3] и с учетом длины поясных швов L=100 см; Fш - площадь сварных швов, см2.

3.4 Расчет балок на общую устойчивость

Грузоподъемность балок по общей устойчивости проверяется только при свободной длине сжатого пояса, превышающей 15-кратную его ширину.

При мостовом полотне с металлическими поперечинами или безбалластными железобетонными плитами общую устойчивость балок можно считать обеспеченной и какие-либо расчеты также не проводить.

Допускаемая временная нагрузка на изгибаемые балки по устойчивости их сжатых поясов kу может быть определена из условия, что возникающие в эксплуатации наибольшие по значению нормальные сжимающие напряжения, вычисленные по сечению брутто, достигают расчетного сопротивления, равного R, как для центрально сжатых элементов. Исходя из этого положения и принимая в качестве геометрической характеристики G момент сопротивления сечения брутто для наиболее сжатой фибры Wбр, на основании формулы (3.2) получим:

где - площадь линии влияния изгибающего момента для сечения, расположенного посередине свободной длины сжатого пояса, м2.

При определении коэффициента свободная длина пояса, рассматриваемого как центрально сжатый элемент (i=0), принимается равной расстоянию между узлами верхних продольных связей, а при их отсутствии - расстоянию между поперечными связями. Для поперечных балок проезжей части за свободную длину пояса принимается либо расстояние между продольными балками, либо расстояние от главной фермы до продольной балки в зависимости от того, что больше. В сечение сжатого пояса клепаной балки включаются поясные листы и уголки, а также часть стенки балки в пределах поясных уголков.

3.5 Расчет прикрепления продольных балок к поперечным и поперечных к главным фермам

В мостах старой постройки соединения балок проезжей части между собой и с главными фермами являются, как правило, слабым местом пролетных строений из-за неудачных конструктивных решений (например, отсутствие «рыбок» в узлах пересечения продольных и поперечных балок) и недостаточного количества заклепок в прикреплении.

Классы по прикреплению продольных балок к поперечным устанавливаются по результатам следующих расчетов:

а) на прочность заклепок, соединяющих уголки прикрепления с продольной балкой;

б) на прочность заклепок, соединяющих уголки прикрепления с поперечной балкой;

в) на выносливость заклепок, соединяющих уголки прикрепления с поперечной балкой при отсутствии «рыбок»;

г) на прочность и выносливость «рыбок» и на прочность их прикреплений.

29

Формулы для расчета прикреплений продольных балок к поперечным учитывают неразрезность продольных балок, упругую вертикальную податливость поперечных балок, угловую податливость прикреплений балок и удлинение подвесок главных ферм.

3.6 Прикрепление продольных балок к поперечным

Прикрепление продольных балок к поперечным рассчитывается по /2, пп. 3.16-3.19/. Допускаемая временная нагрузка находится по следующим формулам.

Клепаное прикрепление при наличии верхней и нижней «рыбок»: по прочности заклепок, соединяющих уголки прикрепления как с поперечной (по срезу), так п с продольной балками (по двойному срезу или смятию)

В формуле (3.14) при расчетах заклепок па срез Ω=d/2 - площадь линии влияния поперечной силы в опорном сечении продольной балке (d - длина

панели), м; В расчетах на смятие Ω=d, м ; F0 nç - приведенная расчетная

0

площадь заклепок в соответствии с их работой, см2. В формулах (3.15) и (3.16) Ω - площадь линии влияния изгибающего момента в опорном сечении продольной балки, м2,

30