книги / Проектирование и расчёт деревянных автодорожных мостов

Продольные усилия в стойках:

Назначаем полураскосы связей из бревен d = 18 см. При l0 = 580 см радиус инерции сечения r = 4,5 см, гибкость λ = 129,

ϕ = 0,19. По формуле (20) проверяем устойчивость полураскоса:

По формуле (23) определяем коэффициент, учитывающий влияние дополнительного момента от нормальной силы V1 при

Расчет портальной рамы. Расчетная схема портальной рамы приведена на рис. 114. Расчетная нагрузка от давления ветра, передающаяся на верхний узел рамы, определяется по формуле (260):

301

W = 12 Wвl1 = 12 1,54 25,5 =19,6 кН.

Опорные реакции рамы:

B = –A = Whb =19,6 кН; H = 12W = 9,8 кН.

Угол наклона верхнего раскоса портальной рамы

Рис. 114. Схема к расчету портальной рамы моста с фермами Гау –Журавского: а – расчетная схема; б – эпюра моментов

Усилие в подкосе определяем по формуле (261):

Растягивающее усилие в ноге рамы на участке AF1

N = A = +19,5 кН.

Сжимающее усилие на участке F1C

302

Nср = A −S cos α =19,5 −75, 2 0,9 = –48,2 кН.

Усилия на участках ригеля:

ного элемента портальной рамы.

Диаметр подкоса принимаем 20 см при симметричной стеске бревна на 2 канта глубиной 3,5 см. Площадь подкоса будет

Ad = 240,4 см2. Радиус инерции r = d : 4 = 20 : 4 = 5 см.

Расчетная гибкость

λ = lr0 = 2705 = 54 < 70.

По формуле (21) коэффициент понижения несущей способности

2

ϕ =1−0,8 54 = 0,767.

100

Проверяем устойчивость подкоса портальной рамы по формуле (20):

Подбираем сечение горизонтальной составляющей элемента портальной рамы из условия прочности элемента на изгиб.

Из формулы (14) вычисляем момент сопротивления

Принимаем 2 бревна диаметром 27 см со стеской d/2 на один кант:

W= 2 1786 =3572 см3.

4.2.Пролетные строения с дощато-гвоздевыми фермами

4.2.1. Конструирование

Простота конструкции, легкость и быстрота изготовления, возможность монтажа ферм в готовом виде сделали дощатогвоздевые фермы наиболее распространенными пролетными строениями для перекрытия пролетов 12–42 м. Фермы можно собирать непосредственно на мосту полностью, а также можно изготавливать на отдельных полигонах и перевозить целыми длиной до 15 м. При большей длине дощато-гвоздевые фермы состоят из двух опорных, одной или нескольких промежуточных секций, соединенных между собой монтажными стыковыми накладками. Недостатком дощато-гвоздевых ферм является быстрая загниваемость, поэтому древесина должна быть просушена и обработана антисептиком.

Дощато-гвоздевая ферма состоит из верхнего и нижнего поясов, сплошной вертикальной стенки (рис. 115). Высота ферм h назначается от 1/8 до 1/12 длины пролета. Пояса выполняются из досок δ = 50, 60 или 80 мм и шириной – 130, 150, 180, 200 или

220 мм. Доски располагают с каждой стороны стенки в один или два, реже три слоя. В каждом слое доски располагают по высоте в один, два (см. рис. 115) или три яруса. Стыки досок поясов располагают вразбежку и перекрывают накладками из досок. Иногда пояса выполняют из брусьев. Стенка дощато-гвоздевой фермы конструируется из двух перекрестных досок толщиной по 25 мм при высоте фермы до 2 м и толщиной 30–40 мм – при

304

высоте фермы более 2 м. Угол наклона перекрестных досок 45°. Доски поясов и стенки, а также пояса и стенки между собой соединяются гвоздями. Диаметр гвоздей составляет 5, 6 мм, длина – 200 мм. Гвозди забивают с соблюдением норм их расстановки с одной стороны пояса или с двух сторон. Забивка гвоздей с двух сторон создает большую плотность и более надежную работу гвоздей.

Рис. 115. Опорная секция дощато-гвоздевой фермы: 1 – опорное ребро жесткости; 2 – доски верхнего пояса; 3 – шапочная доска; 4 – ребро жесткости из досок; 5 – ребро жесткости из брусьев; 6 – доски стенки; 7 – доски нижнего пояса; 8 – опорная часть

Опорные ребра жесткости принимают того же сечения, что

ипоясов, и усиляют накладными брусьями, стянутыми болтами. Промежуточные ребра жесткости устанавливают через 1/8 пролета. Их ширина принимается равной половине ширины поясов. В местах постановки поперечных связей ребра жесткости, как

иопорные, усиливают накладными брусьями на стяжных болтах. При большей высоте ферм (больше 2,5 м) стенку ферм дополнительно обжимают горизонтальными брусьями, улучшающими закрепление сжатых раскосов стенки, против опасности выпучивания [2].

Секции по длине фермы стыкуют дощатыми монтажными стыковыми накладками, устанавливаемыми на поясах и на стен-

305

ке (рис. 116). Пояса блоков соединяются двусторонними накладками на металлических нагелях диаметром 16 мм. Сечение поясных накладок принимают таким же, как и сечение досок поясов. Длина стыковых накладок в верхнем поясе принимается меньшей, чем в нижнем поясе. Она определяется условием размещения 30 % нагелей в накладках нижнего пояса при тщательной приторцовке досок верхнего пояса в стыке, что обеспечивает передачу сжимающего усилия. Не менее 10 % нагелей в накладках заполняют болтами. Стыковые двусторонние накладки стенки могут размещаться между дополнительными ребрами, находящимися на концах секций ферм. Накладки изготовляют из досок толщиной 4–5 см. Их накладывают вдоль досок стенки и прибивают гвоздями, размещаемыми вертикальными рядами. Половину гвоздей забивают в доски накладки с одной стороны, половину – с другой. Гвозди пробивают насквозь.

Рис. 116. Монтажный стык дощато-гвоздевой фермы: 1 – накладка верхнего пояса; 2 – накладка стенки; 3 – дополнительное дощатое ребро жесткости; 4 – накладка нижнего пояса

Пролетные строения с дощатыми фермами устраивают только с ездой поверху. Число главных ферм в пролетных строениях с дощатыми фермами зависит от ширины моста. В мостах с небольшой шириной проезжей части могут быть уст-

306

роены только две главные фермы. При большой ширине моста число главных ферм увеличивают с установкой их на расстоянии 1,5–2,5 м между собой.

Для пространственной жесткости пролетных строений дощатые фермы соединяют продольными горизонтальными и поперечными вертикальными связями так же, как и фермы Гау – Журавского. Продольные связи устраивают в виде горизонтальных ферм с крестовой, раскосной или полураскосной решеткой в уровнях обоих поясов или одного из них. Поперечные связи ставят в плоскости стоек жесткости главных ферм и выполняют из дощатых раскосов и нижних схваток, а также в виде двухслойных щитовых диафрагм [2, 3, 17].

Дощатые фермы устанавливают на место отдельными фермами, блоками из двух спаренных ферм, целыми пролетными строениями, изготовленными на насыпи с последующей продольной надвижкой в пролет.

4.2.2. Расчет пролетных строений с дощато-гвоздевыми фермами

Пролетные строения с дощато-гвоздевыми фермами состоят из нескольких главных дощато-гвоздевых ферм, поверх которых устраивают проезжую часть из поперечин и двойного настила или из асфальтированной деревоплиты. Элементы проезжей части пролетного строения, то есть настилы и поперечины, проектируют способами, изложенными в предыдущих главах.

При определении давления подвижных нагрузок на отдельные фермы коэффициенты поперечной установки вычисляют методом рычага или методом внецентренного сжатия в зависимости от конструкции и жесткости проезжей части и поперечных связей главных ферм.

Усилия в элементах дощатых ферм определяют исходя из предположения, что изгибающий момент воспринимается поясами, а поперечная сила – раскосами, образующими стенку до- щато-гвоздевой фермы.

Усилия в верхнем и нижнем поясах в сечении m – n фермы (рис. 117, а) определяют по формуле

а

б

в

Рис. 117. Схемы к определению усилий в досках дощато-гвоздевых ферм и линии влияния усилий в элементах дощатых ферм

где M – расчетный изгибающий момент в одной, наиболее загруженной ферме; h0 – расчетная высота фермы.

Усилия U n и On для n-й панели фермы можно определить также загружением линий влияния U n и On постоянной и временной нагрузками (рис. 117, в).

308

Прочность поясов проверяют для сечения в середине пролета.

Расчетный изгибающий момент от собственного веса пролетного строения и временной нагрузки АК и от тротуаров

(см. рис. 117, в)

M = (qп.чγ fп.ч + qγ fq +νγ f νην + qтγ fтηт )w + (267) + Pγ fpηр ( y1 + y2 ),

где qп.ч – постоянная нагрузка от веса проезжей части на 1 м фермы; q – постоянная нагрузка от веса фермы и связей на 1 м фермы; γ fп.ч , γ fq – коэффициенты надежности по нагрузке для

проезжей части и фермы; γ fp , γ f ν , γ fт – коэффициенты надеж-

ности по нагрузке для тележки, равномерно распределенной нагрузки и толпы на тротуарах; w – площадь линии влияния изгибающего момента в середине пролета; у1, у2 – ординаты этой линии влияния под колесами тележки; P – усилие от колес тележки; ν и qт – интенсивность равномерно распределенной

нагрузки от автомобилей и от толпы на тротуарах.

То же, от собственного веса пролетного строения и от НГ-60:

где рНГ – интенсивность нагрузки НГ – 60; γ f НГ – коэффици-

ент надежности; ηНГ – коэффициент поперечной установки для

НГ-60.

После определения усилий подбирают сечения верхнего и нижнего поясов из условия прочности по следующим формулам:

для верхнего сжатого пояса

где Ant – площадь сечения: в сжатых поясах равна поперечному сечению всех досок пояса с учетом ослабления их только болтами и нагелями в одном ряду, в растянутых поясах равна сечению всех досок пояса с учетом всех ослаблений, расположенных на участке длиной 20 см. К площади сечения Ant cледует вводить поправочные коэффициенты, равные: 1,0 – для доски, ближайшей к стенке, 0,8 – для следующей и 0,6 – для третьей.

В зависимости от расположения стыков в поясах, ослаблений и слойности поясов [3, 17] площадь сечения брутто можно определить по формулам для сжатого и растянутого поясов соответственно:

По найденным площадям Fbr выбирают с учетом конструктивных соображений необходимое количество досок, причем сечения верхнего и нижнего поясов могут быть приняты как одинаковыми, так и разными [2, 3, 17].

Сжатый пояс рассчитывается и на устойчивость. Проверка на устойчивость производится как для сечения в целом, так и для отдельных его досок. При проверке на устойчивость верхнего пояса в целом из плоскости фермы расчетную длину принимают равной расстоянию между узлами верхних горизонтальных связей. Для отдельных досок сжатого пояса расчетная длина принимается равной шестикратной ширине досок.

Расчетная гибкость для составного сечения сжатого пояса принимается по приведенной гибкости:

где λ, λa – гибкость всего элемента и отдельной ветви соответственно; µz – коэффициент приведенной гибкости, определяемый по формуле

310