Барановский А.А. Методы расчёта мостов

Подождите немного. Документ загружается.

МЕТОДЫ РАСЧЕТА МОСТОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СТАНДАРТНЫХ ПРОГРАММ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ДЛЯ СТУДЕНТОВ

 Алексей БАРАНОВСКИЙ

Продолжение табл. П.1.1.

№ТипОчертаниеСхема пролетного строения Величина Высота Длина Нагрузка

варианта пролетного оси пролета пролетного панели на пролетное строение,

строения арки

, м

строения

, мтс/м

, м

14 Комбинированная 87.60 14.00 14.60 4.50 6.00

ферма

с параллельными

поясами

15 88.00 15.00 22.00 4.90 7.10

16 44.00 6.00 11.00 4.00 6.00

17 Гибкая Квадратная 88.00 10.00 11.00 5.20 5.00

арка парабола

с балкой

жесткости

18 Круговая 50.00 11.00 10.00 4.80 4.00

кривая

19 Круговая 44.00 8.00 5.50 5.106.90

кривая

20 Комбинированная 66.00 11.25 16.50 4.00 6.00

ферма

с параллельными

поясами

21 66.00 8.50 11.00 4.40 6.00

22 33.00 8.50 11.00 4.00 7.50

23 126.00 20.00 18.00 3.00 4.00

24 66.00 11.25 11.00 4.40 8.00

25 66.00 8.00 16.50 3.00 7.00

Гибкая

26 арка Квадратная 100.00 12.00 10.00 4.00 6.00

с балкой парабола

жесткости

27 Комбинированная 50.00 10.00 10.00 7.50 6.00

ферма

с параллельными

поясами

28 75.00 15.00 15.00 4.50 8.00

29 Гибкая Круговая 150.00 25.00 25.00 6.00 8.00

арка кривая

с балкой

жесткости

30 Квадратная 90.00 15.00 7.50 3.75 5.00

парабола

МЕТОДЫ РАСЧЕТА МОСТОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СТАНДАРТНЫХ ПРОГРАММ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ДЛЯ СТУДЕНТОВ

 Алексей БАРАНОВСКИЙ

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

ПРОЛЕТНЫЕ СТРОЕНИЯ МОСТОВ КОМБИНИРОВАННЫХ СИСТЕМ

КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ

Общая

характ еристика

пролетных строений комбинированных систем

(стр.161-165

)

Комбинированными называют системы, образуемые соединением нескольких

простых систем (балочных, арочных, рамных) или введением в состав простых

систем дополнительных элементов (например: гибкая затяжка, в арке

работающая только на растяжение).

Комбинированные пролетные строения имеющие различные конструктивные

схемы, успешно применяют в железобетонных и металлических мостах под

железную и автомобильную дороги.

На рис. П.2.1. показаны основные схемы комбинированных решетчатых

пролетных строений, ниже для некоторых из них определена область

применения, дана общая характеристика, особенности конструкции и работы.

а) б) в)

г)

д)

е)

ж)

з) и)

Рис. П.2.1. Схемы комбинированных пролетных строений:

а – образуемых жесткими арками с гибкими затяжками; б – образуемых гибкими арками с жесткими

затяжками; в – в виде балок, усиленных гибкими арками, передающими распор на опоры; г, д, е, ж – в виде

неразрезных балок и ферм, подкрепленных гибкими арками или подпругами; з, и – в виде балок усиленных

решетчатыми фермами

Петропавловский А.А. и др. Проектирование металлических мостов. – М.: Транспорт, 1982. – 320 с.

МЕТОДЫ РАСЧЕТА МОСТОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СТАНДАРТНЫХ ПРОГРАММ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ДЛЯ СТУДЕНТОВ

 Алексей БАРАНОВСКИЙ

Основное различие между решетчатыми комбинированными и простыми

решетчатыми пролетными строениями заключается в устройстве конструкций

предназначенных для восприятия местной нагрузки – конструкций проезжей

части.

Следует отметить, что решетчатые комбинированные пролетные строения с

параллельными или полигональными очертаниями, рекомендованы к

применению при пролетах свыше 110 … 120 м, являясь т.о. конструкциями

индивидуальной проектировки. Повышенное внимание, уделяемое в последнее

время типизации, стандартизации и производственно технологическим

вопросам отодвигает данные конструкции в область значительных пролетов

150 … 200 м и более.

Общим недостатком решетчатых комбинированных пролетных строений

является невозможность унификации сечений балки жесткости, то же

относится к конструкциям узлов прикрепления элементов решетки к

шпренгелю и балке (поэтому в таких системах целесообразно уменьшение

числа панелей).

Комбинированные пролетные ст роения,

образуемые гибкими арками с жесткими затяжками.

Область применения, особенности конструкции и работы

(стр.161, 168-171)

Пролетные строения образованные гибкой аркой с жесткой затяжкой (гибкой

аркой с балкой жесткости, т.н. балкой Лангера) применяют при пролетах от 100

до 300 м, высоту арки назначают в пределах 1/6 … 1/10 длины пролета, высоту

балки жесткости в пределах 1/30 … 1/50 длины. Соотношение жесткости

элементов затяжки и арки принимают не менее I

затяжки

≈

арки

Принципиальная схема пролетного строения показана на рис. П.2.2.

арка

балка жесткости

Рис. П.2.2. Схема пролетного строения

образуемого гибкими арками с балкой жесткости

МЕТОДЫ РАСЧЕТА МОСТОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СТАНДАРТНЫХ ПРОГРАММ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ДЛЯ СТУДЕНТОВ

 Алексей БАРАНОВСКИЙ

Балкой жесткости в таких пролетных строениях, как правило, служит

сплошностенчатая или решетчатая конструкция, аркой – сварная, коробчатая,

тонкостенная.

Наиболее часто пролетные строения образованы двумя плоскими системами,

состоящими каждая из балки и усиливающей ее арки объединенных между

собой связями (на балки опирают конструкции проезжей части), возможны

решения, в которых балочная часть усилена только одной, расположенной по

оси моста, аркой. Конструкция основных несущих элементов, узлов и связей

аналогична конструкции составляющих ее простых систем.

Пролетные строения являются один раз статически неопределимыми,

комбинированными системами.

Работа арки и ее конструкция мало отличается от обычных арочных мостов,

арка (шарнирно-стержневой пояс) работает только на продольные

(сжимающие) усилия (N

), затяжка (балка жесткости) – воспринимает

изгибающий момент (М

), продольную (N

) и перерезывающую (Q

) силы.

К особенностям пролетных строений образуемых гибкими арками с балками

жесткости можно отнести:

– увеличение перекрывающей способности по сравнению с балочными

пролетными строениями;

– внешнюю безраспорность, по характеру воздействия на опоры такие

пролетные строения являются балочными, передающими только вертикальные

нагрузки, это позволяет существенно уменьшить стоимость опор, что особенно

удобно при слабых грунтах;

– возможность внеузлового прикрепления элементов проезжей части к балке

жесткости, что позволяет назначить длину панели проезжей части оптимальной

(упрощается и облегчается схема бало чной клетки;

– удобство надвижки, перевозки наплаву, навесной или полунавесной сборки

крупными блоками на временных опорах, за счет наличия в системе балки

жесткости;

– благоприятный внешний вид, что является одним из важнейших требований к

автодорожным и городским мостам;

– S-образный прогиб конструкции при загружении временной нагрузкой

половины пролета;

– повышенный расход стали, в сравнении с арочными и балочными (с

решетчатыми главными фермами) пролетными строениями;

– трудоемкость при изготовлении и монтаже элементов.

МЕТОДЫ РАСЧЕТА МОСТОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СТАНДАРТНЫХ ПРОГРАММ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ДЛЯ СТУДЕНТОВ

 Алексей БАРАНОВСКИЙ

В практике мостостроения существует множество примеров применения

пролетных строений образованных гибкой аркой с жесткой затяжкой, это

русловые пролетные строения городского автодорожного моста через

Северную Двину в Архангельске (см. рис. П.2.3), пролетные строения

железнодорожного моста через реку Болву у Брянска (см. рис. П.2.4) и др.

Рис. П.2.3. Фрагмент мостового перехода через Северную Двину в Архангельске

Рис. П.2.4. Комбинированное пролетное строение моста через реку Болву у Брянска

Следует отметить, что возможны комбинированные системы, в которых балка

усилена не гибкой, а жесткой аркой, однако по расходу материала такое

решение оказывается менее целесообразным, так как оба несущих элемента

работают на совместное действие продольных сил и изгибающих моментов.

МЕТОДЫ РАСЧЕТА МОСТОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СТАНДАРТНЫХ ПРОГРАММ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ДЛЯ СТУДЕНТОВ

 Алексей БАРАНОВСКИЙ

Пролетные строения

в виде балок, усиленных решет чатыми фермами.

Особенности конструкции и работ ы

(стр.163-164, 176-178)

Впервые такая система – ферма с жестким нижним поясом – как опытное

цельносварное (автоматическая сварка) пролетное строение под однопутную

железную дорогу, с ездой понизу, было предложено профессором

К.Г.Протасовым в 1952 году и реализовано на мосту через реку Болву у города

Брянска.

Принципиальная схема пролетного строения показана на рис. П.2.5.

Рис. П.2.5. Схема пролетного строения

образуемого балкой усиленной решетчатой фермой (ферма К.Г. Протасова)

Длина пролетного строения составляет 66 м (длина панели фермы 16,5 панелей

четыре), высота ферм 11 м (в пределах 1/6 … 1/9 длины пролета), высота балки

жесткости 2 м (в пределах 1/30 … 1/50 длины пролета). Все элементы

пролетного строения – сварные двутавры.

Общий вид пролетного строения показан на рис. П.2.6.

Рис. П.2.6. Комбинированное пролетное строение моста через реку Болву у Брянска

МЕТОДЫ РАСЧЕТА МОСТОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СТАНДАРТНЫХ ПРОГРАММ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ДЛЯ СТУДЕНТОВ

 Алексей БАРАНОВСКИЙ

Представленное на рис. П.2.6 пролетное строение является тр ижды статически

неопределимой комбинированной системой (по количеству изгибающих

моментов в нижних узлах).

Работа элементов такого пролетного строения мало отличается от работы

элементов системы рассмотренной выше, стержни фермы работают только на

продольные усилия (N

), балка жесткости – воспринимает изгибающий момент

(М

), продольную (растягивающую) (N

) и перерезывающую (Q

) силы.

К особенностям пролетных строений образуемых балками усиленными

решетчатыми фермами можно отнести:

– возможность внеузлового прикрепления элементов проезжей части к балке

жесткости, что позволяет назначить длину панели проезжей части и панели

решетки фермы оптимальной;

– прикрепление поперечных балок проезжей части к главным балкам

(жесткому нижнему поясу) осуществляется в отличие от обычной решетчатой

фермы достаточно просто;

– отсутствие в решетке фермы дополнительных элементов служащих для

сокращения длины панели проезжей части подвесок и шпренгелей;

– высокую жесткость конструкции важное обстоятельство для

железнодорожных мостов;

– удобство надвижки, перевозки наплаву, навесной или полунавесной сборки

крупными блоками на временных опорах, за счет наличия в системе балки

жесткости;

– повышенный расход стали на пролетное строение и трудоемкость при его

изготовлении.

Разрабатываемые с середины 90-х г.г. ХХ века в нашей стране типовые

решения металлических пролетных строений под высокоскоростную

специализированную двухпутную железную дорогу, начиная с величин

пролетов 66 м, имеют в качестве главных несущих элементов балки усиленные

решетчатыми фермами.

МЕТОДЫ РАСЧЕТА МОСТОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СТАНДАРТНЫХ ПРОГРАММ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ДЛЯ СТУДЕНТОВ

 Алексей БАРАНОВСКИЙ

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

ПРИМЕР К ПОСТРОЕНИЮ ЛИНИЙ ВЛИЯНИЯ ВНУТРЕННИХ УСИЛИЙ

В НЕРАЗРЕЗНЫХ БАЛКАХ (ФЕРМАХ)

В качестве примера выбрана неразрезная железобетонная балка таврового

сечения полной длиной

108,0 м

и шириной

6,85 м

, для которой определены

ординаты линий влияния изгибающего момента и поперечной силы в середине

второго пролета.

На рис. П.3.1 показана расчетная схема конструкции к программе RAMA.exe,

синим цветом, указаны номера узлов, красным – номера элементов,

обозначены опорные закрепления, а также схема поперечного сечения балки с

основными геометрическими характеристиками и характеристиками

жесткости.

1 3456

12345678 10

33,0

108,0

8,25

28910 11 13

91112

10,5

127

42,0

33,0

6,85

0,72

1,475

0,2

=2,738 м

;

=1,171 м

=3,3х10^6 т/м

2,1

Рис. П.3.1. Расчетная схема и схема сечения балки

Далее представлены распечатки файла исходных данных N_beam.dat и файла

численных результатов расчета N_beam.out. Для удобства восприятия

результатов, при помощи программы IFL-ALL.exe, файл численных

результатов переработан в табличную форму – N_beam.tab, распечатка также

приведена ниже.

МЕТОДЫ РАСЧЕТА МОСТОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СТАНДАРТНЫХ ПРОГРАММ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ДЛЯ СТУДЕНТОВ

 Алексей БАРАНОВСКИЙ

Содержание файла

N_beam.dat

Содержание файла

N_beam.out

(начало)

МЕТОДЫ РАСЧЕТА МОСТОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СТАНДАРТНЫХ ПРОГРАММ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ДЛЯ СТУДЕНТОВ

 Алексей БАРАНОВСКИЙ

Содержание файла

N_beam.out

(окончание)