Методические указания Содержание и реконструкция мостов

Поскольку в самостоятельной работе необходимо определить классы k0 заданной нагрузки для тех же линий влияния, для которых определялись классы балки, а именно в опорном сечении и в середине пролета, ниже приведены частные случаи применения вышеуказанной формулы.

2.1. Класс нагрузки в сечении балки посередине пролета (α = 0,5)

Расчет необходимо выполнять в следующей последовательности (рис 1.1; 1.2):

1)установить силу Р1 над вершиной линии влияния;

2)определить эквивалентную нагрузку, учитывая только силы, попавшие в пределы линии влияния по формуле:

k0 = 4ΣPiai ; d 2

3)последовательно устанавливать остальные силы над вершиной и вычислять новые значения k0;

4)из всех полученных значений выбрать максимальное и определить класс нагрузки по формуле (1.4).

Рис. 1.1

Рис. 1.2

11

2.2. Класс нагрузки в опорном сечении балки (α = 0)

Расчет необходимо выполнять в следующей последовательности (рис. 1.3):

1)установить силу Р1 над вершиной линии влияния;

2)определить эквивалентную нагрузку, учитывая только силы, попавшие в пределы линии влияния, по формуле:

k0 = 2ΣPi ai ; d 2

3)последовательно устанавливать другие силы над вершиной и вычислять новые значения k0;

4)из всех полученных значений k0 выбрать максимальное и определить класс нагрузки по формуле (1.4).

Рис. 1.3

Полученные для двух линий влияния два максимальных значения классов нагрузки занести в таблицу сравнения классов (табл. 1.1).

3. Определение условий пропуска нагрузки

Для определения условий пропуска нагрузки по рассчитанной балке необходимо сравнить классы балки К с классами нагрузки К0.

Полученное по формуле (3) значение скорости округляется до ближайшего целого числа в меньшую сторону и заносится в табл. 1.1. Если значение скорости получается менее 5 км/час, то вносится запись «пропуск невозможен».

ЗАДАНИЕ № 2

В этом задании необходимо выполнить следующее:

–определить грузоподъемность (классы) элемента решетки главной фермы методом классификации;

–определить классы нагрузки от тяжеловесного транспортера по таблице;

–определить условия пропуска нагрузки по пролетному строению.

Исходные данные для задания находятся приведены ниже.

12

ТАБЛИЦА ВАРИАНТОВ ДЛЯ ЗАДАНИЯ № 2

1. Определение грузоподъемности элемента решетки главной фермы

Грузоподъемность элементов главных ферм определяют по их сечениям на прочность и выносливость, а по стыкам и прикреплениям – только на прочность.

Элементы, работающие на сжатие, классифицируют кроме того по устойчивости. Расчет выполняется на действие постоянных нагрузок и временных вертикальных

нагрузок от подвижного состава. При определении грузоподъемности поясов (при рас-

13

четных пролетах более 55 м), кроме того, учитываются нагрузки от поперечного ветра и торможения (последняя только для грузовых поясов) с соответствующими коэффициентами сочетания.

В расчетах на выносливость давление ветра и торможение не учитываются.

1.1. Расчет на прочность

Допускаемая временная нагрузка, кН/м пути, определяется по формулам [2]:

– для поясов главных ферм расчетным пролетом 55 м и менее, а также для раскосов независимо от длины расчетного пролета:

– для поясов главных ферм расчетным пролетом 66 м и более (с учетом ветровой и тормозной нагрузок):

где εk, εp – доля вертикальной нагрузки от подвижного состава или постоянной нагрузки, приходящаяся на одну ферму; принимается равной 0,5;

nk, nv – коэффициенты надежности к вертикальной нагрузке от подвижного состава (приложение 3) и ветровой нагрузки (принять 1,5);

Ωk , Ωр – площади линий влияния осевых усилий в элементах главных ферм, загружаемые соответственно вертикальной нагрузкой от подвижного состава и постоянной нагрузкой, м (приложение 8);

χ1 – коэффициент размерности, равный 0,1 при расчетах в системе СИ; m – коэффициент условий работы, принимается равным 1;

R – основное расчетное сопротивление металла , МПа (приложение 1);

G – расчетная площадь элемента, см2, при расчете на растяжении и сжатие принимается G = Fбр – F, где Fбр – площадь сечения брутто, F – площадь заклепочных отверстий согласно заданию;

р = np1 p1+ np2 p2 – постоянная нагрузка при расчетах на прочность и устойчивость, кН/м пути, здесь р1 – масса металла пролетного строения, кН/м пути (приложение 7);

np1 – коэффициент надежности для р1, принимается равным 1,1; р2 – масса элементов мостового полотна, кН/м пути (приложение 5); np2 – коэффициент надежности для р2, принимается равным 1,2;

ηk , ηv – коэффициенты сочетания к временной вертикальной и ветровой нагрузкам, принимаются 0,95 и 0,5 соответственно;

ξт – коэффициент, учитывающий влияние тормозной нагрузки в рассчитываемом элементе грузового пояса;

Sv – осевое усилие в элементе пояса фермы от нормативной ветровой нагрузки, кН.

14

Коэффициент, учитывающий влияние тормозной нагрузки в рассчитываемом элементе грузового пояса:

где ηт – коэффициент сочетания к тормозной нагрузке, принимается равным 0,8;

Lт = (lp – ai) –длина участка проезжей части, с которого передается тормозная нагрузка на рассчитываемый элемент грузового пояса главной фермы, м; lp – расчетный пролет пролетного строения, м; ai – расстояние от ближайшего конца фермы до узла, где начинается рассчитываемый элемент пояса, м;

(1+µ) – динамическийкоэффициенткэталоннойнагрузке, рассчитанныйпоформуле(2).

где qHV1 , qHV2 – нормативная погонная интенсивность ветровой нагрузки, для района Самарской области в работе можно принять 3,6 и 4,9 кН/м соответственно;

av – расстояние от левого конца горизонтальной ветровой фермы (от узла B1 для верхнего пояса и от узла Н0 для нижнего пояса) до правого узла рассчитываемого элемента, м;

lv – расчетный пролет ветровой фермы (полная длина верхнего или нижнего пояса), м; В – расстояние между осями главных ферм, в работе принять равным 5,8 м;

Sv – осевое усилие в поясе от горизонтальной составляющей ветрового усилия в наклонной ноге портальной рамы, в работе можно принять равным 100 кН;

сos α0 – для горизонтальных элементов поясов принять 1;

α0 – угол наклона рассчитываемого элемента пояса к горизонту, град.

1.2. Расчет на устойчивость

Допускаемая временная нагрузка, кН/м пути, определяется по формулам [2]:

– для поясов главных ферм расчетным пролетом 55 м и менее, а также для раскосов независимо от длины расчетного пролета

15

– для поясов главных ферм расчетным пролетом 66 м и более (с учетом ветровой и тормозной нагрузки)

где m – коэффициент условий работы в расчете на устойчивость; для элементов П-образного сечения (сечения №4 и №5) пролетных строений норм проектирования 1884 и 1896 гг. принимается равным 0,95, для всех остальных сечений принимать равным 1,0; G – расчетная площадь элемента, см2, при расчете на устойчивость принимается без учета ослабления заклепочными отверстиями G = Fбр, где Fбр – площадь сечения брутто;

φ – коэффициент продольного изгиба, принимать по приложению 10. Остальные обозначения те же, что и в формулах (2.1) и (2.2).

В формулы (2.3) и (2.4) подставляются абсолютные значения абсолютные значения Ωk , Ωр и Sv. Знак «минус» принимается в случае, когда Ωk и Ωр имеют один знак, а «плюс»

– при разных знаках. Правила загружения линий влияния приведены в приложении 8.

1.3. Расчет на выносливость

Допускаемая временная нагрузка, кН/м пути, определяется по формуле [2]:

где G – расчетная площадь элемента, см2, при расчете на выносливость принимается так же, как и в формуле (2.1);

р/ = р1 + р2 – суммарная интенсивность нормативной постоянной нагрузки при расчетах на выносливость, кН/м пути; здесь р1 – масса металла пролетного строения, кН/м пути (приложение 7); р2 – масса элементов мостового полотна, кН/м пути (приложение 5);

Ωр, Ωk – принимаются по приложению 8; для раскосов проверяется два значения Ωk (положительное и отрицательное), при этом в формуле (2.4) знак «+» принимается, если Ωр и Ωk имеют разные знаки;

Θ – коэффициент, учитывающий понижение динамического воздействия подвижной нагрузки при расчете на выносливость; определяется по формуле [2]:

где λ – длина загружения линии влияния, м (приложение 8); γв – коэффициент понижения основного расчетного сопротивления при расчете на

выносливость, принимаемый равным для поясов – 0,6; для раскосов – 0,5.

16

1.4. Определение классов элемента фермы

Классы элемента фермы определяются для каждого из расчетов по формулам (2.1)–(2.5) и заносятся в таблицу сравнения классов (табл. 2.1), приведенную ниже.

2.Определение класса подвижного состава

Взадании № 2 необходимо определить класс тяжеловесного транспортера, который следует в составе поезда. Для этих целей на практике применяются специальные таблицы классов нагрузок.

Таблица классификации 28-осного транспортера с грузом 400 т, условия пропуска которого определяются в данном задании, приведена в приложении 9. Классы транспортера К0 определяются по указанной таблице методом линейной интерполяции для тех же значений длин загружения λ и положений вершины линии влияния α, при которых определялись классы элемента. Полученные классы К0 заносят в таблицу сравнения классов (табл. 2.1).

3.Определение условий пропуска нагрузки

Для определение условий пропуска нагрузки по рассчитанному элементу фермы необходимо сравнить классы элемента К с классами нагрузки К0.

Скорость движения нагрузки по мосту определяется по формуле (3). Полученное значение скорости округляется до ближайшего целого числа в меньшую сторону и заносится в таблицу 2.1. Если значение скорости получается менее 5 км/час, то вносится запись «пропуск невозможен».

В строке «расчет на выносливость» табл. 2.1 скорость не определяется, т.к. низкий класс элемента по выносливости не является основанием для ограничения скорости. В этом случае выполняется усиление элемента в полном объеме.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1.Содержание и реконструкция железнодорожных мостов / В.С. Анциперовский, В.О. Осипов, К.К. Якобсон. – М.: Транспорт, 2006. – 240 с.

2.Руководство по определению грузоподъемности металлических пролетных строений железнодорожных мостов. – М.: Транспорт, 1987. – 272 с.

3.Руководство по пропуску подвижного состава по железнодорожным мостам. – М.: Транспорт,

1993. – 368 с.

17

2. ТАБЛИЦА ЭТАЛОННОЙ НАГРУЗКИ

18

19

8. ЛИНИИ ВЛИЯНИЯ И ПРАВИЛА ИХ ЗАГРУЖЕНИЯ

Примечания:

1.Для поясов от постоянной и временной нагрузки Ωp = Ωk = Ω.

2.Для раскосов от постоянной нагрузки Ωp = Ω1 + Ω2 (со своими знаками); от временной нагрузки принимается дважды: Ωk = Ω1 и Ωk = Ω2.

3.В формулы (2.1)–(2.5) подставляются абсолютные значения величин Ωp и Ωk; значение допускаемой нагрузки k подсчитывается дважды и принимается меньшее ее значение.

20