книги / Проектирование и расчёт деревянных автодорожных мостов

382

делают от 1 : 1 до 1 : 1,5. Ледорез обшивают листовой сталью толщиной 4–6 мм, а режущее ребро укрепляют металлическим элементом. Ледорезная часть ряжа должна быть особенно тщательно заполнена камнем так, чтобы стропильные подкосы и обшивка ледореза надежно упирались на каменное заполнение. На реках с сильным ледоходом иногда прибегают к устройству ряжевых ледорезов, не связанных с опорами (рис. 153, б). В этом случае ряжевые опоры можно делать прямоугольными в плане и только при быстром течении устраивать заостренной низовую их часть. Конструкция отдельных ряжевых ледорезов аналогична конструкции ряжевых опор с ледорезами.

4.4.2.Расчет ледорезов

Впростых кустовых ледорезах под действием горизонтального давления льда H возникает изгибающий момент

(рис. 154, а)

движущих полей с вертикальной передней гранью; e – расстояние от уровня расчетного ледохода до дна, принимаемое с учетом возможного размыва; y1 – глубина опасного сечения свай от уровня дна, определяемая по величине наибольшего изгибающего момента.

Нагрузка Н принимается по наименьшему значению из определяемых по формулам приложения 10* [1]:

при прорезании ряжем льда

при остановке ледяного поля ряжем

383

где v – скорость движения ледяного поля, равная скорости течения воды; t – толщина льда, м; ψ1 , ψ2 – коэффициенты формы,

определяемые по табл. 2 [1]; А – площадь ледяного поля, м2, устанавливается по натуральным наблюдениям в месте перехода; Rzn – сопротивление льда раздроблению для районов строи-

тельства, кПа (тс/м2); b – ширина ледореза на уровне действия льда, м.

При отсутствии натурных данных площадь ледяного поля допускается принимать А = 1,75l2, где l – величина пролета, м, а при уклонах участков водной поверхности i ≥ 0,007

где Rmn – предел прочности льда на изгиб в районе строитель-

ства, кПа (тс/м2).

При наличии каменной отсыпки, окружающей сваи ледореза, место наибольшего изгибающего момента можно принимать на уровне дна (рис. 154, б), т.е. считать y1 = 0.

Прочность ледореза определяется по формуле

где ∑W – сумма моментов сопротивлений сечений свай, обра-

зующих куст.

В кустовых ледорезах с крыльями режущее ребро опирается верхним концом на подкосы и поэтому работает как балка, упруго защемленная одним концом и шарнирно опертая другим. Пренебрегая заделкой свай в грунт и одновременно принимая опирание нижних концов свай на уровне дна, получим значение наибольшего расчетного изгибающего момента, действующего на куст (рис. 154, в):

где e – расстояние от верхнего конца подкоса до дна; Н – то же, что в формуле (316).

385

Наибольшее усилие в подкосе при расчетном уровне ледохода, примерно совпадающем с положением верхних концов подкосов (рис. 154, г),

где α – угол наклона подкоса в плоскости грани; γ – половина двугранного угла, образуемого крыльями ледореза; a, h, B – размеры ледореза.

В ледорезах с наклонным режущим ребром льдина, набегая на нож, вызывает горизонтальное усилие, которое можно разложить на две составляющие – параллельную ножу и нормаль-

ную W (рис. 154, д).

Величина нормального давления на ноже

его горизонтальная составляющая определяется по наименьшей из величин, полученных по формулам приложения 10* [1]:

H = Fx = ψRmnt 2 tgβ,

(324)

H = Fx = F1 = ψ1Rznbt,

вертикальная составляющая – по формуле

где ψ – коэффициент, принимаемый равным 0,2b/t, но не менее 1,0; Rzn и Rmn – предел прочности льда на раздробление и на изгиб, определяется по приложению 10* [1]; t – толщина льда, м; β – угол наклона режущего ребра к горизонту; ψ1 – коэффициент формы, определяемый по табл. 2 приложения 10* [1]; b – ширина ряжа на уровне действия льда, м.

Нож ледореза рассчитывается на изгиб как простая балка под действием силы W в середине пролета d (рис. 154, е). Влияние неразрезности ножа учитывается введением в расчетный из-

386

гибающий момент понижающих коэффициентов 0,6 для средних и 0,8 для крайних панелей. Продольные удары льдин нужно считать передающимися на средний ряд свай, несущий нож. Вертикальная слагающая V воздействия льда передается сваям, а горизонтальная H – подкосам.

Распределение усилий между подкосами зависит от податливости верхних узлов треугольников, образуемых подкосами со сваями (рис. 154, ж). Податливость определяют от горизонтальной силы по направлению режущего ребра ледореза, объединяющего вершины этих треугольников. Усилия в элементах треугольника от единичной горизонтальной силы будут:

вподкосе D =1/ cos α;

всвае N = tg α.

Усилия в тех же элементах от единичной силы, действующей по направлению ножа,

Из этих данных видно, что податливость верхних узлов резко возрастает с увеличением угла наклона подкосов.

В ледорезе, имеющем схему, представленную на рис. 154, з, при наклоне последовательных подкосов 0,75, 1,25 и 1,75 соотношения усилий, передающихся на соответствующие верхние узлы треугольников от горизонтального давления льда, H бу-

дут следующими: H1 : H 2 = 7,1: 2, 7 и H 2 : H 3 =15, 5 : 7,1. То-

387

гда H1 : H 2 = H 3 = 5,7 : 2, 2 :1 или H1 = 0,64H , H 2 = 0, 25H , H 3 = 0,11H.

Следовательно, на первый подкос передается большая часть горизонтального давления льда. Усилия в подкосах Di

и схватках Zi для i-й панели определяются по формулам:

При отсутствии в нижней части ледореза подводных связей сваи под действием горизонтальной нагрузки от льда работают на изгиб.

Если предположить, что сваи жестко заделаны в грунт, то при смещении ледореза под воздействием горизонтальной силы Н на величину ∆ возникнут в них усилия, определяемые методами строительной механики.

Не приводя все расчеты, горизонтальное усилие в m-й свае определяем по формуле [2]:

где суммирование должно быть распространено на все сваи, поддерживающие нож.

Нетрудно убедиться, что наибольшие горизонтальные усилия передаются через первые сваи, имеющие наименьшие значения а. Для ледореза с геометрическими размерами (см. рис. 154, з) усилия, передающиеся на сваи, следующие:

Z1 = 0,34H; Z 2 = 0, 26H; Z3 = 0, 23H; Z 4 = 0, 21H.

Определив величину горизонтального усилия для рассчитываемой сваи, получим в ней следующие расчетные изгибающие моменты (рис. 154, и):

в месте заделки сваи в грунт

в уровне продольных горизонтальных схваток

388

4.4.3. Ряжевые опоры

Если грунт дна реки скалистый или каменистый и забить

внего сваи невозможно, а глубина воды значительна, свайные и рамные опоры становятся неприемлемыми. Тогда приходится устраивать опоры в виде ряжей. Ряжем называют деревянный сруб из бревен или брусьев, имеющий стенки, днище и перегородки. Ряж устанавливают на предварительно выровненное дно реки и заполняют камнем. Каменное заполнение необходимо для устойчивости ряжа и для предохранения его стенок от поломки при ударах о них льдин или других плывущих предметов во время ледохода и паводка. Поэтому ряж заполняют камнем до наивысшего уровня паводка. Ряжевые опоры требуют большого количества лесоматериала и камня. Изготовление их очень трудоемко. Из-за большой ширины ряжевые опоры довольно сильно стесняют русло реки. В связи с этим мосты с ряжевыми опорами, как правило, имеют большие пролеты. Один из недостатков ряжевых опор – быстрое загнивание их стенок в пределах колебаний уровня меженных вод.

Поскольку ряжевые опоры представляют собой дорогую и трудоемкую конструкцию, требующую большой затраты строительных материалов, необходимо по возможности избегать их применения, прибегая к их устройству, если нельзя применить другие, более экономичные виды опор.

Форму, очертания и основные размеры ряжей назначают

взависимости от особенностей конструкции моста и водноледового режима пересекаемой им реки.

Береговые опоры (устои) и промежуточные опоры (быки) на реках со слабым течением устраивают в виде ряжей прямоугольного в плане сечения (рис. 155, а). На многоводных реках для улучшения обтекания водой и облегчения пропуска ледохода применяют ряжи, заостренные с верховой стороны (рис. 155, б), а при быстром течении и с низовой (рис. 155, г).

389