книги из ГПНТБ / Кулиш В.И. Современные конструктивные формы клееных деревянных мостов учеб. пособие

-20 -

В1959-1960 г г. Союздорпрозкт разработал типовые проек­

ты автодорожных разборных постов клеефанерной конструкции из коробчатых блоков со стыками на клеестаяьных „айбах.от ,,5

были разработаны рабочие чертежи для полной длины пролетных

строений 6,9,12,15,18 и 24 под современные обращающиеся на­ грузки. Срок службы тахих сооружений ориентировочно определен

40-50 лет, что дает возможность отнести деревянные мосты из слоистой древесины в классу индустриальных сооружений долго­ временной службы.

В начале пестидесятых годов в строкой масштабе разверты­ ваются исследования в области изучении технологических про­ цессов склеивания древесины с выработкой рекомендаций по прак­ тическому применению слоистой древесины в инженерном деле. В 1965 году лабораторией технологии изготовления деталей и кон­ струкций полимеров Щ Ш С была разработана технология склеива­ ния ж антисептируюасй обработки мостовых брусьев с применени­ ем токов высокой частоты. Установлено, что для склеивания де­ ревянных элементов в поле токов высокой частоты пригодны все виды синтетических клеев (кроме фенолформальдегидного СП-2),

но наиболее эффективен фенолформальдегидный клей марки КБ-3,

при этом рекомендовано внедрение скоростного промышленного производства клееных брусьев в поле токов высокой частоты,

способного улучшить качество клееных элементов с одновремен­ ным ростом производительности труда и увеличением объема вы­ пускаемой продукции [II ].

- 21 -

Насущная потребность в экономичных мостовых конструкциях,

выполняемых из слоеной древесины,послужила толчком в развитии заводских методов изготовления клееных деревянных мостов. Пер» вые шаги в этом направлении были предприняты при создании опытного клееного моста, пострознноі j через р. Дубну в москов­ ской области, в СовэДорНИИ был запроектирован трех пролетный

клеепый деревянный мост для опытного строительства (авторы проекта-Е.В.Тумас и Н.Д.Посполов) длиной пролетного строения

17 м. Объем клеевой древесины на мост составляет 140 ы° при

расходе на одну главную балку - 4,0 ы3, вес металлоизделий - - 0,5 I. Аналогичный мост,выполненный в дощато-гвоздевом ва­

рианте, потребовал бы 170 м3 пиломатериала к 5вм3 круглого ле­ са при металлоемкости в 6,6 т [12]. Клееные двутавровые бал­ ки изготовлялись в деревообрабатывающем цехе Хотьковского

завода Ш с использованием технологического оборудования,

разработанного и изготовленного сотрудниками ЙКБ Щ Ш С .

' Использование промышленной технологии в заводских усло­ виях с повсеместным внедрением средств механизации позволит добиться стоимости I ы3 клееной древесины в пределах 80 руб.,

что нике стоимости I м3 бетоиа, составляющей 125 руб. Кроме того,необходимо учитывать снижение затрат на перевозку эле­ ментов моста и упрощение монтака сооружений из клееной дре­ весины. Стоимость комбинированной перевозки элементов клее­ ных конструкций по железкой дороге на 1000 км и автотранс-

псртом на 100 км снижается в 2,8 раза, а стоимость монтажа пролетных строений - в 1,6 раза,по сравнению с железобетон­ ными конструкциями [13].

Экономическая эффективность клееных мостов может быть повышена,если устранить один существенный их недостаток, а

именно: деревоплита проезжей части не участвует в совместной

- 22 -

работе с клееными балками, а воспринимает только местные на­ грузки при этом неэффективно используется материал плиты,рас­ ход которого составляет до 505* от всей древесины, идущей на изготовление несущей конструкции.

Поэтому более эффективным в направлении рационального использования материалов будут комбинированные конструкции мостов, выполненные на основе двух материалов - дерева и бе­ тона, наиболее полно выявляющие специализацию материалов,ра­ ботающих с максимальной технической эффективностью: бетон в проезжей части на скатив} древесина клееных балок на растя­ жение.

Деревянные мосты комбинированных конструкций впервые,

вероятно, появились в США, копируя идею совместной работы сталебетонных мостов. Включение железобетонной плиты в сов­ местную работу с главными балками ведет к уменьшению высо­ ты последних и увеличению жесткости пролетного отроения при лучших эксплуатационных показателях. Наличие железобетонной плиты позволяет устраивать на мосту дорожную одежду различных типов и упрощает сопряжение с подходами.

Исследованием комбинированных конструкций мостов у нас в стране занимается В.Н. Горелов (Академия тыла и транспорта), D.O. Мельников, А.В. Шумахер (СибАДИ), Б.А. Глотов (Саратовс­ кий ПИ).

Основным вопросом при объединении плиты и балок является выявление характера работы связующего элемента, влияющего на сіепень включения плиты в работу с балками. Теоретические ис­ следования работы клееных балок объединенных с железобетонной плитой с помощью арматурных нагелей, подтвержденные экспери­ ментальными материалами,были проведены в ХПИ ’14].

В 1964 году был построен первый в Советском Союзе клее-

- 24 -

ныИ деревянный мост с железобетонной плитой проезжей части,

включенной в совместнуэ работу о главными балками арматурны­ ми нагелями. Проект моста был разработан в )ЛИ. Постройка сооружения осуществлялась в содружестве с Хабаровским крае­ вым дорожным управлением. Нет необходимости останавливаться на технических характеристиках пролетного строения, доста­ точно полно освещенных в [І5> В 1969 году на дорогах Даль­ него Востока введены в эксплуатацию еще три моста; два две­

надцатиметровых - один с железобетонной плитой, другой с облегченной плитой из керамэитобетона и один двухпролетный

(2 X 9) со сборной железобетонной плитой.

В настоящее время заканчивается строительство двух

12-метровых мостов: одного с клееными прогонами, армирован- •

ными армодосками (йрхутская область) , другого,армированно­ го стальной арматурой (Приморский край),и 9-нетрового моста с клееными балками, армированными стеклопластиковой арматурой

1Амурская область).

О» Преимущества конструкций из клееной слоистой древесины

Длительная практика строительства и эксплуатация клее­ ных конструкций за рубежом и опыт, накопленный в СССР, убе­ дительно свидетельствуют о необходимости применения в мосто­ строении конструкций из слоистой древесины, способных конку­ рировать с традиционными конструктивными формами с использо­ ванием стали и бетона, а часто и имеющих неоспоримые преиму­ щества:

I, Клееную конструкцию практически неограниченной длины с любой формой поперечного сечения можно набрать из пиленого

леса различной длины и толщины. При этом максимально исполь- I

- 24

зуются короткие доски, что повышает эффективность использова­

ния древесины и резке сокращает количество материала, идущего

вотходи.

2. По высоте поперечного сечения элемента ип слоистой дре­

весины волокна в слоях расположены параллельно, что позволяет избежать природных пороков, имеющих место в круглом лесе (ко­ сослой, свилеватость) - эго ведет к увеличению несущей способ­ ности клееного элемента по сравнению с элементом такого же по­ перечного сечения,изготовленного из дельной древесины.

3. Клееный элемент, выполненный из древесины с низким со­ держанием влаги, что необходимо из условия обеспечения хоро­ шего качества клеевого соединения, в меньшей степени подвер­ чен трещинообразовакию от усушки, чем конструкция из сырой древесины, в которой величина усушенных деформаций значитель­ но больше.

4. Применение слоистой древесины в мостовых конструкциях открывает широкие возможности в области компоновки конструк­ ции по длине из пород леса, имеющих различные прочнсс.'ныі характеристики. Такой синтез пород леса позволяет создавать различные внутренние структуры конструкции, позволяющие полу­ чить большую несущую способность по сравнению с конструкцией,

выполненной целиком из более прочной древесины.

5. Преобразование внутренней структуры конструкции можно провести в направлении улучшения строений поперечного сечения элемента. В этом случае мы руководствуемся следующими положе­ ниями. В наиболее напряженных крайних зонах элемента распо­ лагаем эаболонную, более прочную древесину, а в зонах дейст­ вия меньших напряжений, находящихся в средней части сечения,

располагаем ядровую древесину, имеющую меньшую прочность.

- 25 -

При это«, если годовые кольце элемента ориентированы выпук­ лость» вниз, а верхних - вверх, структура поперечного сече­ ния клееного элемента максимально приближается к природной структуре, свойственной строении ствола дерева.

6, Внешний вид клееішх мостов эстетически благоприятен. По­ слойное располоке1: досок в клееном элементе подчеркивает строгость конструктивных форм, а в сочетании с синтезом по­

рол, имеющих различную интенсивность окраски позволяет созда-

(

вать сооружения, по внешнему виду не имеющие себе равных. 7. Расчетные сопротивления древесины значительно выше для

кратковременно действующих нагрузок, нежели для длительно приложенных, вследствие чего динамические нагрузки, для про­ пуска которых служат мосты, не являются определяющими при проектировании сооружений из дерева.

8. В древесине, как в никаких других материалах, предель­ ное расчетное сопротивление двухкратно превышает нормативное

(длительное сопротивление). Это дает возможность в случае не­ обходимости пропускать по мосту подвижной состав, значитель­ но превышающий по весу нагрузки, регламентируемыенормами.

9, Вязкость древесины и хорошая адгезия позволяет приме­ нять для ее армирования практически любые материалы.

10. Защищая древесину клееных балок железобетонной плитой проезжей части наряду с увеличением несущей способности кле­ еных прогонов можно,кроме того,рационально регулировать на­ пряженно-деформационное состояние конструкций в целом.

11. Процесс изготовления клееных конструкций и изделий кхе-

ет больше возможностей в не .авлении механизации технологи­ ческих операций, нежели существующая в настоящее время техно­ логия изготовления конструктивных элементов из обычной-дре-

весины, когда преобладающим является руччой труд, 12. Дере о, в силу своих структурных особенностей, имеет

низкий температурный коэффициент линейного расширения,вслед­ ствие чего опорные части пролетных строений из слоистой дре­ весины очень просты в конструктивном отношении, а при неболь­ ших пролетах моста ыокно совсем отказаться от опорных частей,

заменив их рубероидными прокладками. Этот фактор имеет осо­ бое значение в районах резкого колебания температур, к кото­ рым следует отнести юхкые области Сибири и дальнего востока, 13. Антисептированная слоистая древесина не требует допол­ нительной окраски и может успешно эксплуатироваться в агрес­

сивной промышленной атмосфере.

І<*. Деревянное клееное пролетное строение с толстостенными главными балками имеет более высокую сопротивляемость разру­ шению от огня, чем незащищенное стальное, гак как на горящей поверхности образуется .защитный слой угля, при этом воздей­ ствие высоких температур в меньшей степени оказывается на прочностных показателях древесины.

15. Применение индустриальных клееных деревянных конструк­ ций в мостостроении наиболее полно отвечает особенностям строительства в отдаленных и малонаселенных районах нашей Ро­ дины, ввиду большой разбросанности и отдаленности объектов строительства от основных баз 5 трудности доставки тяжелых сборных элементов; недостаточной оснащенности строительных организаций транспортными средствами и монтажный оборудова­ нием; суровыми климатическими условиями.

После небольшого анализа, на основании которого преиму­

щества деревянных клееных конструкций очевидны, нужно гово­

рить не о возможности использования слоистой древесины в

конструкциях, а о необходимости всемерного внедрения элемен-

-27 -

тов из клееной древесины в практику мостостроения с использо­ ванием последних научных достижений .и передовых методов стро­ ительства.

5, Область применения современных конструктивных форм

Максимальное ускорение научно-технического прогресса - - важнейшая общенародная задача - это положение является од­ ним из программных тезисов Коммунистической партии Советского Союза. В области мостового строительства применение клееных ламинированных (слоистых) деревянных конструкций долано быть определено стимулированием дорожного строительства в районах богатых лесными материалами. На данном этапе развития дере­ вянных мостов индустриализацию возведения следует считать

современным направлением технического прогресса,приводящим не только к улучшению технико-экономических показателей сферы материального производства, но и к социальным результатам - - облегчению и оздоровлению труда строителей, повышению гза-

лифихацяи и культуры производства и в целом к стиранию разли­ чий между физическим и умственным трудом.

Технико-экономическая сторона индустриализации характе-'

ризуется следующими закономерностями: перенесение операций изготовления со строительной площадки в заводские условия;

снижение собственного веса конструкции при широкой использо­ вании местных материалов} сокращение продолжительности стро­ ительства.

Начальной стадии внедрения всегда сопутствуют трудности организационного порядка: отсутствие обор дования, незначи­ тельная степень автоматизации поточных линий* нвотработан-

ность технологии, трудности доставки дефицитных материалов и прочее

Из четырех общбпризяинзых -ѵіпрчвлейиН ' *ёкяячоовог&

прогрессе: «жплекспой механизации л автоматизации производ­ ственных процессов, совершенствования технологи, улучшение проектных решений и, наконец« применения новых материалов и их взаимосочетаний при организации несущей конструкции, спе­ цифическую особенность представляет последнее направление,

так как к основным материалам н их сочетаниям предъявляется,

прежде всего, требование безопасности пропуска обращающихся нагрузок. Два других исходят из условий индустриальности строительства. Это, во-первых, высокая заводскал готовность и, во-вторых, относительно небольшой вес конструкции, позво­ ляющий вести монтаж крупными элементами.

Из перечисленных в предыдущих параграфах конструктивных форм пролетных строений следует рекомендовать свободно опер­ тую балочную систему,как наиболее четкую по статической схе­ ме и простую в технологическом отношении.

Сквозные балочные конструкцій! в виде ферм, арск, раино-ба-

лочкых дисков, линз и др., хотя и приводят к экономии древе­ сины - нецелесообразны в характеризуемый период; они менее транспортабельны и более трудоемки.

Таким образом,из всего подчеркнутого здесь и описанного в предыдущих параграфах с очевидной ясностью вытекает необхо­ димость использования свободно опертых балочных систем с плитой проезжей.части из ламинированной древесины (композит­ ные плиты) пролетами 6-24 м. Сфера распространения мостов из клееных деревянных балок, объединенных о железобетонной плиtoü несколько аире и поглощает перекрываемые пролеты в ин­ тервале длин 9-33 м. Поперечные сечения клееных балок лучше выполнен прямоугольными, вследствие большей технологичности

их и яучаей приспособленности к действии скалнваданх напря­ жении .

Конструкция клеефанерных балок при тонкой стенке (б:к-

фанера) должна быть коробчатой. С выпуском толстостенной строительной фанеры толщиной до 4 - 6 си эффективными будут клеефанерные балки с волнообразной стенкой. Величина пере­ крываемых пролетов 12 ~ 24 м.