книги из ГПНТБ / Толмачев, К. Х. Регулирование напряжений в металлических пролетных строениях мостов

Искомое перемещение средней опоры, обеспечивающее возник­ новение момента т.\, будет равно:

деляем, используя метод сил, т. е. по формулам, имеющим общий вид:

(12)

(13)

/

Рис. 14. Расчетная схема для определения перемещений средних опор трехпролетной неразрезной балки

Рассмотрим трехпролетную неразрезную балку (рис. 14, а).

Предположим, что, руководствуясь изложенным выше методом, нами определены значения дополнительных изгибающих моментов

29

Решение этих уравнений дает искомые величины вертикальных перемещений опор:

летных балок могут быть определены по табл. 2 инж. Б. А. Ягубова.

Таблица 2

тельные положительные изгибающие моменты над опорами mit т2

и т3 определятся следующим образом:

R3 = R'ifil + -^32^2 “Ь Ro3^3 )

30

После Подстановки Ro, Rj и R3 в уравнения (18) и решения полученной системы уравнений, возможно получить искомые ве­ личины вертикальных перемещений опор о,, ?2 и &з- Единичные* реакции возможно определить, используя метод сил. При равно­ пролетных четырехпролетных неразрезных балках можно также* воспользоваться таблицами инж. Б. А. Ягубова.

Рис. 15. Расчетная схема определения перемещений средних опор четырех­ пролетной неразрезной балки

Для установления эффекта, который может быть достигнут применением этого метода регулирования, приведем результаты

расчета неразрезной четырехпролетной балки с учетом предвари­ тельного изгиба.

29,55 м и Z4 = 25,50 м.

31

величины которых определились расположением железнодорож­ ных путей. Изгибающие моменты, полученные обычным расчетом этой неразрезной балки, очень сильно разнились по своей абсо­ лютной величине, что видно из табл. 3.

При постоянной высоте h = 1500 мм во всех пролетах двутавро­

чае не привело к полному уравниванию всех моментов по причине большой разницы в пролетах, однако и такое перераспределение моментов дало возможность получить более рациональное и эконо­ мичное конструктивное решение сечений балки. При этих величи­ нах моментов балка в наиболее напряженных сечениях имела толь­ ко по два горизонтальных листа. Применение уравнивания момен­ тов привело к уменьшению веса балки.

ПЕРЕРАСПРЕДЕЛЕНИЕ ИЗГИБАЮЩИХ МОМЕНТОВ ПРИМЕНЕНИЕМ ОПРЕДЕЛЕННОГО ПОРЯДКА МОНТАЖА

Необходимого перераспределения изгибающих моментов мож­ но достигнуть, применив соответствующий порядок монтажа про­ летных строений, как это имело место на некоторых построенных

мостах. С использованием этого принципа регулирования построен

среднего пролета конструкцией со сплошными стенками при обыч­ ных решениях должно было встретить непреодолимые трудности и, несомненно, оказаться экономически не эффективным. Однако, применив сварку и сталь повышенного качества, используя проез­ жую часть в качестве пояса главных ферм и собирая пролетное строение навесным способом, была достигнута высота балки в се­ редине пролета 3,3 м (т. е. '/б2 пролета) и над промежуточными опо­ рами 7,8 м. Решающую роль в получении столь малой высоты бал-

32

Принятый метод монтажа и конструктивные особенности пролетно­

го строения позволили создать легкие сечения балок при сравни­ тельно небольшой их высоте. Высота балок в середине пролета рав­ на 4,5 м, что составляет ’/ев его величины. Принцип регулирования напряжений путем применения определенного порядка монтажа

может быть распространен и на другие системы металлических пролетных строений.

Рис. 18. Схемы увеличения жесткости и прочности двухконсоль­ ных однопролетных мостов

Весьма плодотворные результаты в области уменьшения сече­ ний балок пролетных строений достигнуты созданием предвари­ тельных напряжений, противоположных по знаку возникающим под

эксплуатационной нагрузкой.

мост без устоев, сопряжение с насыпью выполнено с помощью кон­ солей, примыкающих к подпорным стенкам. Дополнительным за­ груженном консолей гравием было достигнуто значительное умень­ шение положительного момента в середине пролета, что позволило

даны новые системы, дающие значительно больший технико-эконо­ мический эффект.

На рис. 18 показана одна из схем, дающих возможность умень­ шить расчетные изгибающие моменты при одновременном увели-

34

чении жесткости пролетных строений. Это достигается путем при­ крепления к концам консолей предварительно напряженных тро­ сов. Положительный изгибающий момент в середине пролета от постоянной нагрузки в этой системе может быть уменьшен на зара­

нее заданную величину искусственным приложением опорного мо­ мента, а именно:

MU, = MO-Sl,

где Мо — балочный момент от постоянной нагрузки; St—искусственно созданный опорный момент, полученный

приложением силы к концу консоли.

Применяя этот метод регулирования, можно значительно со­ кратить изгибающий .момент от постоянной нагрузки. При при­ ложении временной нагрузки в среднем пролете рассматриваемая система будет работать как неразрезная балка, что также ска­ жется на уменьшении изгибающих моментов по сравнению с обыч­ ной двухконсольной системой. На постоянную и временную нагруз­ ки, расположенные на консолях, система будет работать как кон­

сольная.

При создании подобной системы следует обеспечить работу гибких элементов, связывающих концы консолей с нижними опор­

ными массивами, только на растяжение. Для этого величина пред­ варительных растягивающих усилий в гибких элементах должна быть больше величины тех сжимающих усилий, которые отвечают

положению временной нагрузки только на консолях.

Приложение к концам консолей усилий Р при помощи предва­ рительно напряженных тросов позволяет значительно увеличить и

резной балки, который, несомненно, будет меньше прогиба простой

в то время как прогиб в среднем пролете трехпролетной неразрез­ ной балки при загружении среднего пролета равномерно распреде­ ленной нагрузкой

Отношение прогибов

с увеличением жесткости применением такого метода достигается значительное возрастание прочности конструкции.

На основе использования вышеописанного принципа регулиро­ вания напряжений в последнее время создана новая так называе­ мая консольно-балочно-рамная система, которая была применена при постройке ряда мостов, отличающихся хорошими технико-эко­ номическими показателями. Пролетное строение представляет со­ бой двухконсольную балку, опирающуюся на стойки (рис. 18,6).

К консолям крепят предварительно напряженные наклонные тяги. Предварительное напряжение обеспечивает работу наклонных тя­

жей только на растяжение при любом положении нагрузки. Этим создается жесткость и неизменяемость опоры, составленной из стой­

ки, тяжа и консольной части балки. Последнее обеспечивает рабо­ ту пролетного строения как рамы при положении нагрузки в сред­ нем пролете.

Такая система была впервые применена при постройке одного

из путепроводов (проект института «Проектстальконструкция»). Каждая из 10 балок пролетного строения, распределенных по ши­

рине равномерно через 3,0 м, представляет собой двухконсольную

двухшарнирную раму, имеющую пролет 28,4 м, консоли длиной по 7,35 м и высоту стоек 5,124 м. Ригель рамы двутаврового сечения с переменной высотой вертикальной стенки, достигающей мини­

При постройке моста с целью достижения нужного напряжен­ ного состояния был принят следующий порядок производства ра­ бот. Первоначально металлическая конструкция была собрана без раскосов, и балки пролетного строения работали как однопролет­ ные с двумя консолями с соответствующим распределением изгиба­ ющих моментов от собственного веса (рис. 19. а). После этого бе­

тонировали плиту проезжей части на консолях. Загрузка консолей вызвала отрицательные моменты над стойками и в пролете

(рис. 19,6).

36

При загруженных консолях были установлены раскосы, соеди­ няющие концы консолей с низом стоек, что превратило систему в консольно-балочно-рамную. Поэтому последующее загружение бе­

этой же нагрузки равен 71420, что намного меньше наибольшего прогиба, допускаемого техниче­

скими условиями.

Интересный метод регулирования напряжений применен при по­

стройке городского моста консольно-балочно-рамной системы со средним пролетом 76,0 м и с консолями по 13,45 м. Клепаные двух­ консольные балки пролетного строения этого моста имеют высоту в середине пролета 1,52 м (7so /), а на опоре 2,90 м. Столь малые размеры балок пролетного строения оказались достаточными бла­ годаря включению железобетонной плиты в совместную работу с балкой, устройству противовесов на концах консолей и специаль­ ному регулированию при производстве работ.

После сборки металлических конструкций пролетного строения статическая схема балок представляла собою двухконсольные бал­ ки, в которых от собственного веса возникли изгибающие моменты

(рис. 20, а). Затем бетонировали железобетонную плиту на консо­ лях и вес каждого из противовесов доводили до 17,5 т, что состав­ ляло часть полного их веса. Эта нагрузка оказала разгружающее действие, вызвав в пролете (рис. 20,6) отрицательный изгибающий момент.

37

Плиту в среднем пролете бетонировали после постройки двух временных опор А и В (рис. 20, в). В этом случае нагрузка от веса плиты и опалубки воспринималась металлической конструкцией среднего пролета при статической схеме в виде трехпролетной не­ разрезной балки. После при­

и получить в среднем пролете сравнительно малые расчетные мо­

менты

Жр = (М. + 4- М5ср) - (ЛГ02 + MOi),

58