Неразрезные и консольные балочные сплошностенчатые металлические пролетные строения.
Неразрезными пролётными строениями считают такие конструкции, в которых два или более пролёта соединены в единую балочную систему. Обычно в неразрезных конструкциях число пролётов не превышает пяти, хотя в практике мирового мостостроения встречаются мосты и с большим числом пролётов.
При разработке конструкции неразрезных и консольных пролётных строений используют те же правила и требования, что и для разрезных пролётных строений. Но поскольку характер изменения внутренних усилий подлине неразрезных и консольных конструкций иной, чем у разрезных, то отличие в конструкции рассматриваемых пролётных строений будет определяться характером распределения внутренних усилий.
Наличие неразрезности конструкции над промежуточными опорами приводит к появлению опорного изгибающего момента, который существенно уменьшает момент в середине пролёта. Это позволяет перекрывать неразрезными конструкциями пролёты 200 и более метров. Если неразрезная конструкция перекрывает такой же пролёт, как и разрезная, на изготовление неразрезного пролётного строения при этом требуется гораздо меньше металла. Неразрезные пролётные строения допускают применение навесной сборки или продольной надвижки, благодаря чему они в последнее время получают широкое распространение.
При числе пролетов в неразрезной системе более трех возможны два варианта конструкции пролётных строений с равными (Рис. 11.1 а) и неравными пролётами (Рис. 11.1 б).
Равнопролетные мосты выполняют при относительно небольших пролётах до 60 м. При необходимости перекрытия больших пролётов в целях уравнивания моментов в серединах крайних и средних пролётов, длину крайних пролётов уменьшают на 20…30% по отношению к средним пролётам (Рис. 11.1 б).
С уменьшением длины крайних пролётов уменьшается опорный момент М3, и увеличивается момент в среднем пролёте М2в. Иногда сознательно идут на уменьшение крайних пролётов неразрезной балки. Следует, однако, иметь в виду, что при этом на крайних опорах могут возникнуть отрицательные опорные реакции. Это неизбежно приводит к необходимости разработки специальных опорных конструкций.
В неразрезных пролётных строениях, как и в разрезных, размеры поперечного сечения элементов, из которых формируются главные балки, а также размещение рёбер жёсткости зависят от характера изменений внутренних усилий изгибающего момента и перерезывающей силы (Рис. 11.2). Распределение металла поясов в неразрезной балке рассмотрено на примере крайнего пролёта неразрезного моста. Следует обратить внимание на расположение продольных рёбер жёсткости. Поскольку над промежуточной опорой в балке возникает отрицательный момент, то продольные рёбра жёсткости установлены в нижней сжатой части стенки.
Правила размещения продольных рёбер в нижней сжатой зоне стенки такие же, как и для верхней сжатой зоны, в средней части пролёта. Так как на промежуточной опоре на балку передаётся большая опорная реакция, часто возникает необходимость в постановке дополнительных укороченных поперечных рёбер жёсткости.
При относительно небольших пролётах (до 100… 120 м) неразрезные пролётные строения делают с постоянной высотой стенки.
С увеличением пролёта в сечениях на приопорных участках возникает проблема восприятия большого изгибающего момента и перерезывающей силы. Эта проблема может быть решена увеличением высоты стенки над промежуточными опорами, например, с помощью устройства вутов.
Можно сохранить высоту стенки балки постоянной по всей длине пролётного строения, а на приопорных участках установить трапециевидную приставную часть (Рис. 11.5).
Ломаное очертание нижнего пояса создаёт неблагоприятное впечатление о конструкции в целом. Более благоприятно воспринимается плавное очертание нижнего пояса.
С увеличением перекрываемого пролёта возрастает значимость момента изгибного кручения. В этом случае становится целесообразным применение конструкций закрытого профиля коробчатых балок. Наиболее просто изготавливается коробка с вертикальными стенками (Рис. 11.7).
Технологически сложнее изготовить коробку с наклонными стенками, но для многих заводов мостовых металлических конструкций это уже хорошо освоенная технология (Рис. 11.8). При одной и той же ширине блока по верхнему настилу, коробка с наклонными стенками требует меньшей ширины опоры.
Если требуется обеспечить большую ширину проезда, то пролётное строение делают из двух и более коробок или устанавливают одну широкую коробку с одной или несколькими внутренними стенками (многосекционные коробки). В противном случае приходится устраивать поперечную балку большой высоты. Но если между поперечным ребром днища и поперечной балкой ортотропного настила ввести решетчатую дополнительную поперечную конструкцию, то можно обойтись поперечной балкой обычной высоты (Рис. 11.9).
В опорном сечении блок усиливают диафрагмой с круглым окантованным окном для прохода обслуживающего персонала и переноса специального оборудования для проведения ремонтных работ или пропуска городских коммуникаций (Рис. 11.10).
Если опорному блоку требуется придание особой жёсткости для восприятия больших изгибно-крутящих моментов, то устраивают двухстенчатую диафрагму или разрабатывают специальную конструкцию надопорного монтажного блока.
Варианты сварных соединений листа наклонной стенки с горизонтальным листом днища коробчатого блока металлического пролётного строения показаны на рис. 11.12. Последний вариант, с позиции надёжности сварного соединения наклонной стенки с нижним горизонтальным листом днища, следует признать более предпочтительным.
Как уже отмечалось, коробчатые блоки обладают повышенной жёсткостью на кручение, что является важным фактором при сооружении криволинейных в плане пролётных строений. Собственно говоря, сами блоки часто изготавливаются прямолинейными. Соединяя последовательно блоки под углом один к другому, добиваются требуемой кривизны пролётного строения.
Современные технологии позволяют изготавливать на заводе криволинейные коробчатые блоки. Естественно, что в таких условиях получается более совершенная конструктивная форма. Это становится особенно заметным при малых радиусах кривых в плане пролётных строений.
Консольные пролётные строения, устраиваемые обычно на слабом грунтовом основании взамен неразрезных систем, отличаются от последних только наличием шарниров в пролёте (Рис. 11.16) и усиленным оребрением в зоне размещения шарниров (мест передачи больших сосредоточенных давлений).
При небольшой длине подвесных пролётных строений шарниры могут быть выполнены в виде тангенциальных опорных частей. С увеличением подвесного пролёта усложняется конструкция шарниров опорных частей. Например, могут быть установлены секториальные и балансирные опорные части.