Владимирский С.Р. Механизация строительства мостов

Подождите немного. Документ загружается.

Краны на самоподъемных платформах. Плавучие самоподъемные платформы

являются эффективным вспомогательным сооружением, в первую очередь, для

возведения опор. Самоподъемная платформа имеет плашкоут и опорные колонны с

подъемными установками (рис. 54). Платформу транспортируют к месту сооружения

опоры, где временно расчаливают. После этого работой подъемных домкратов при упоре

опорных колонн в грунт дна производится подъем плашкоута над водой. Опорные

колонны могут иметь внизу башмаки или заглубляться в грунт. Поднятый над водой

плашкоут превращается в стационарную рабочую площадку, которая может служить для

установки грузоподъемных кранов, размещения складов, оборудования и прочего

оснащения.

7. ТРАНСПОРТ НА СТРОИТЕЛЬСТВЕ МОСТОВ

На строительстве мостов используют обычные средства наземного транспорта —

железнодорожный и автомобильный подвижной состав. Тип и марку транспортного

средства в каждом конкретном случае подбирают с учетом массы, габаритов и условий

перевозки груза.

Значительную трудность составляет перевозка по местным и временным

автомобильным дорогам таких крупногабаритных грузов, как балки и блоки

железобетонных и металлических пролетных строений, секции свай-оболочек большого

диаметра и др. Для этого приходится приспосабливать существующие автомобильные

прицепы-тяжеловозы и трейлеры грузоподъемностью до 60—70 т, предназначенные для

перевозки строительной техники, а в некоторых случаях создавать специальные

транспортные средства.

Например, имеются прицепы-балковозы Р-6333 грузоподъемностью 63 т Тайшетского

РМЗ и ПТ-75 грузоподъемностью 75 т Золотоношского РМЗ (Украина), предназначенные

для транспортировки железобетонных балок автодорожных мостов длиной до 33 м (рис.

55).

Рис. 55. Прицеп-балковоз ПТ-75:

1 — тягач К-701; 2 — тележка прицепная; 3 — перекрестные тросовые тяги; 4 —

перевозимая балка; 5 — платформа (скоба)

Кроме того, специальные тележки-балковозы могут входить в комплект консольно-

шлюзовых кранов и др.

Специфическими для мостостроения являются работы на акваториях рек. В

строительстве мостов применяют разнообразные плавучие средства для перевозки грузов

с причалов к месту сооружения опор или с берега на берег реки. В отдельных случаях

используют временные наплавные мосты. Кроме того, плавучие средства могут

использоваться для установки на них сухопутных кранов и копров (см. п. 6.5 и

приложение).

Применяют плавучие средства двух основных типов: баржи речного флота и сборно-

разборные плашкоуты из инвентарных понтонов. Как правило, мостостроители

используют арендуемые баржи. Инвентарные понтоны — собственные или арендуемые

средства.

Баржи бывают самоходными и несамоходными [26]. Несамоходные баржи и

плашкоуты из понтонов транспортируются буксирами.

Для водных путей страны типичны баржи-площадки (рис. 56) с грузоподъемностью

300, 600 и 1000 т.

Рис. 56. Баржа-площадка грузоподъемностью 300 т:

а — продольный разрез корпуса; б — план палубы (ДП — диаметральная плоскость);

в — схема подпалубного набора; г — сечение корпуса по поперечной ферме; 1 — упоры

для толкания баржи буксиром; 2 — поперечные фермы; 3 — рамные шпангоуты; 4 —

подпалубные уголки жесткости; 5 — карлингс; 6 — бимс; 7 — флор (поперечная балка

днища); 8 — кильсон (продольная балка днища)

Ранее их строили большими сериями. Прочность палубы, как правило, достаточна для

погрузки техники.

Открытые и бункерные баржи (рис. 57) составляют вторую по распространенности

группу. Грузоподъемность их колеблется в пределах от 1000 до 4500 т, хотя встречаются

суда и меньшего тоннажа — 150...600 т. Прочность трюмных барж обычно зависит от це-

лости поперечных переборок, распорок и комингсов.

Палубные баржи и лихтеры (баржи с грузовыми стрелами) имеют люки не на всю

площадь трюмов. Прочность палуб, как правило, сильно ограничивает вес

устанавливаемого груза.

Рис. 57. Бункерная баржа для перевозки каменных материалов:

а — вид с борта; б — продольный разрез корпуса; в — вид сверху; г — план набора

днища (нижняя часть); д — поперечный разрез по рамному шпангоуту; е — то же, по

холостому шпангоуту; 1 — транец; 2 — фальшборт; 3 — поперечная переборка; 4 —

раскосы продольной фермы; 5 — кнехты; 6 — грузовой бункер; 7 — карлингс; 8 — кница

(узловая фасонка); 9 — рамный шпангоут; 10 — бимс; 11 — пиллерс (стойка); 12 —

кильсон; 13 — флор; 14 — холостой шпангоут; 15 — скуловой лист обшивки

Для сборки транспортных и иных плашкоутов применяют инвентарные

металлические понтоны закрытого типа (табл. 20).

Таблица 20

Техническая характеристика инвентарных металлических понтонов

Характеристики

Марка понтона

КС-63 УП-78 П-12 НЖМ-56 ПМ-70 ТПП

Габаритные размеры, м:

длина 7,2 6,0 12,0 9,0 6,75 5,97(4,94)

ширина 3,6 3,0 3,0 2,6 2,85 2,4

высота 1,8 1,4 1,5 1,2 1,4 1,0

Масса, т:

без соединительных

элементов

6,28 4,57 11,5 4,0(3,7) 4,54 1,05(1,0)

соединительных

элементов

0,52 0,4 0,5 - - -

Водоизмещение полное, т 45 24,5 52,6 28,0 26,9 14,3(11,8)

Нагрузка наибольшая на

понтон, кН

260 160 340 120 240 80

Нагрузки местные пре-

дельные, кН:

в любой точке 30 35 87 - - -

шпангоута

в бортовых узлах 380 200 440 90 150 70

Примечание. Размеры и масса в скобках указаны для средних секций понтонов.

Понтоны первых трех марок в табл. 20 предназначены для мостостроения, а

последние три конструкции могут заимствоваться из имущества мостовых парков для

временных и краткосрочных наплавных мостов.

Понтоны КС-63 (ранее выпускались понтоны КС, КС-У, КС-3, КС-ЗМ) и УП-78

имеют болтовые соединения на накладках (рис. 58, г), что обеспечивает несущую

способность стыков, близкую к несущей способности основных сечений понтонов. В

транспортных плашкоутах понтоны собирают, как правило, плашмя (при высоте борта

1,8 м или 1,4 м).

К числу недостатков понтонов КС-63 и УП-78 следует отнести значительное

количество болтовых соединений, необходимость устройства стапелей для сборки и

разборки плавучих систем на берегу, а также невозможность движения автомобилей

непосредственно по палубе понтона из-за малой толщины листа обшивки (4 мм).

Понтоны П-12 имеют замковые соединения, позволяющие собирать и разбирать

плавсистемы на воде (рис. 58, е). Замок может воспринимать предельное усилие

растяжения 170 кН.

Рис. 58. Понтоны и детали их соединения между собой:

а — УП-78; б— КС-63; в — П-12; г — болтовой стык понтонов КС-63 и УП-78; д —

вариант нижнего самозахватного сцепа для сборки и разборки понтонов КС-63 и УП-78

на плаву; е — замковый стык понтонов П-12; 1 — кильсон; 2 — шпангоут; 3 — бортовой

элемент; 4 — торцевой элемент; 5 — палуба; 6 — борт; 7 — торец; 8 — стыковая планка;

9 — стыковая накладка; 10 — планка; 11 — конический самозахватный штырь; 12 —

верхний замок; 13 — штанга

Количество замковых соединений по торцу понтона — 7, по борту — 11. Палуба

понтона (толщина обшивки 8 мм) выполнена в виде ортотропной плиты для

непосредственного пропуска по ней автотракторной техники.

Рис. 59. Графики предельно допускаемых усилий М

доп

и Q

доп

на понтоны:

1 — основное сечение понтона; 2 — сечение по стыку

При конструировании плашкоутов, кроме расчета на плавучесть и остойчивость [24]

—[26], необходимо выполнить проверку прочности плашкоута как балки на упругом

основании по общему изгибу (рис. 59) и по местным сосредоточенным нагрузкам (рис.

58, а—в).

Плашкоуты из понтонов оснащают кнехтами, кранцами и транцами для швартовки,

лебедками и киповыми планками для расчаливания и перемещения на небольшие

расстояния, аварийными якорями и насосами для откачки воды при повреждении

обшивки понтонов.

Необходимую для перемещения плавучих средств мощность буксиров определяют по

формуле

6yкс

= (W+N)/P, (31)

где W — расчетная сила давления ветра на надводную часть плавсистемы,

принимаемая при максимальной скорости ветра v = 10 м/с, исходя из интенсивности

давления 180 Н/м

площади надводной части плавсистемы; N — расчетная

гидродинамическая нагрузка на подводную часть плавсистемы; Р — удельная сила тяги

буксира, принимаемая равной 100-150 Н/л. с. (120-200 Н/кВт).

Гидродинамическое давление воды на подводную часть плавсистемы принимается

равным

N = N

, (32)

где N

— лобовое давление воды, Н, равное

= 500 φ

(33)

— сила трения воды по поверхности плавающего тела, Н, определяемая по

формуле

Nт = fSv

(34)

где φ

— коэффициент, принимаемый равным 0,75 для закругленного очертания судна

и 1,0 — для прямоугольного очертания; F — подводная площадь по миделю (наиболее

широкому поперечному сечению), м

; v — максимальная относительная скорость

перемещения воды и плавсредства, м/с; f = 0,17 — коэффициент трения воды по

металлической поверхности судна; S — площадь смоченной поверхности (поверхность

трения воды), м

Значения F и S для плашкоутов и барж принимаются равными

F = tB; S = L(2t+B), (35)

где t, В и L — соответственно осадка, ширина и длина судна, м.

Помимо давления текущей воды учитывают нагрузку от воздействия волн: 300 Н/м

для рек шириной 300—500 м и 1200 Н/м — при ширине 500 м и более.

8. ПОДЪЕМНО-ТРАНСПОРТНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Одним из основных факторов, обеспечивающих высокую производительность,

надежность и безопасность монтажных работ, является технически грамотное

применение малого подъемно-транспортного оборудования. К числу таких

вспомогательных машин и механизмов, применяемых на любом строительстве мостов,

относятся: лебедки, такелажное оборудование, строповочные устройства, домкраты и др.

8.1. Лебедки и такелажное оборудование

Лебедки — простые грузоподъемные машины, состоящие из приводного барабана и

стального каната, наматываемого на барабан при рабочем ходе лебедки и сматываемого с

барабана при холостом ходе. Лебедки могут быть с ручным или механическим приводом

(рис. 60, а, б). Кроме того, используют фрикционные лебедки, у которых есть тормоз,

позволяющий быстро освобождать барабан для свободного разматывания каната (рис. 60,

в). Такие лебедки необходимы в сваебойных агрегатах со свободно падающей ударной

частью, в установках для подводного бетонирования способом ВПТ; их устанавливают на

кранах. Во всех механических лебедках скорость перемещения каната постоянна, если в

редукторе нет коробки передач.

Основными характеристиками лебедок, помимо скорости навивки каната, являются

грузоподъемность (максимальное тяговое усилие), канатоемкость, т. е. длина каната,

который может быть уложен на барабане, и диаметр каната.

Рис. 60. Схемы лебедок:

а - барабанная с ручным приводом; б — электрореверсивная; в - фрикционная; 1 -

рукоять; 2, 4 - зубчатые передачи; 3 - храповик; 5 - барабан; 6 - редуктор; 7 - тормоз; 8 -

электродвигатель; 9 - фрикционная муфта; 10 — тормоз ленточный; 11 — гайка

Отечественной промышленностью выпускаются лебедки ручные монтажные под

диаметр каната 6,2-21 мм с тяговым усилием 2,5 - 50 кН и канатоемкостью 35-200 м (см.

[24]). В мостостроении такие лебедки (ТЛ-ЗА или ТЛ-5А) применяют для оборудования

плавсистем.

Из электрических лебедок используют преимущественно марки ПЛ-5-68 и ЛК-8 с

тяговым усилием 50 и 80 кН, скоростью навивки каната 30 и 6 м/с, канатоемкостью 450 и

200 м, диаметром каната 21 и 28 мм соответственно. Электрические лебедки, как правило,

применяют для перемещения грузов по горизонтали.

В такелажных устройствах в качестве тягового органа используют стальные канаты.

Канаты изготавливаются путем свивки отдельных проволочек из углеродистой стали.

Они могут быть одинарной и двойной свивки, односторонней, крестовой и комбиниро-

ванной свивки (рис. 61). Шагом свивки каната называется расстояние между двумя

метками, в которое укладывается число витков, равное числу прядей в канате. Канаты

крестовой свивки более устойчивы к раскручиванию.

Рис. 61. Свивка канатов:

а — параллельная; б — крестовая; в — комбинированная; l — шаг свивки

По расположению проволок канаты бывают с точечным касанием проволок между

слоями прядей (ТК), с линейным касанием (ЛК), а также с точечным и линейным

касанием проволок в прядях (ТЛК). Канаты типа ТЛК наиболее прочные и

износостойкие, рекомендуются для такелажных устройств.

Диаметр каната подбирают по разрывному усилию Р, определяемому в зависимости

от нормативного усилия натяжения каната S:

P = Sk ≤ [P], (36)

где k — коэффициент запаса прочности каната [24, табл. 2.1]; [Р] — предельно

допустимое разрывное усилие по ГОСТ или сертификату завода-изготовителя.

Срок службы стального каната колеблется от нескольких недель до нескольких лет.

Он зависит от его конструкции, условий работы и хранения. При появления обрывов

проволок канаты подлежат браковке согласно «Правилам устройства и безопасной

эксплуатации грузоподъемных кранов».

Для закрепления концов стальных канатов к различным частям подъемных или

тяговых механизмов и строповки пользуются различными приемами (рис. 62). При этом

используют стандартные детали крепления канатов (коуши, сжимы, зажимы, клиновые

втулки и пр.).

Имеющиеся лебедки развивают относительно небольшие тяговые усилия (до 50-80

кН). Но в ряде технологий, таких как продольная и поперечная передвижка, подъемка

пролетных строений и др., возникает необходимость в приложении значительно больших

сил. Увеличение тягового усилия во много раз при неизменном тяговом усилии лебедки

возможно за счет применения специального механизма — полиспаста.

Рис. 62. Различные способы крепления каната:

а — канатной втулкой; 6 — клиновой втулкой; в — сращиванием каната; г —

зажимами с коушем

Полиспаст представляет собой систему из подвижных и неподвижных блоков,

последовательно огибаемых канатом (рис. 63). Блоки полиспаста собирают на единых

осях в две обоймы: подвижную и неподвижную. Один конец каната закрепляют на

подвижной (рис. 63, б, г) или неподвижной (рис. 63, а, в) обойме, а второй (обегающий)

— на барабане лебедки.

Применение полиспастов дает нам выигрыш в силе, так как при этом увеличивается

передаточное число механизма. Но мы проигрываем в скорости, поскольку канат должен

несколько раз пройти через блоки, прежде чем выйдет «на финишную прямую» — к бара-

бану лебедки.

Рис. 63. Схемы одинарных полиспастов:

а, б — с ветвью, сходящей с неподвижного блока; в, г — с ветвью, сходящей с

подвижного блока

Основной характеристикой полиспаста является его кратность, т. е. отношение

скорости v

бap

навивания каната на барабан к скорости v

гр

, перемещения груза

i = v

бap

/ v

гр

, (37)

или, иначе, кратность полиспаста равна числу ветвей каната, на которые

распределяется нагрузка, приложенная к подвижной обойме. У полиспаста, показанного

на рис. 63, а и в, i = 4; на рис. 63, б — i = 3; на рис. 63, г - i = 5.

Усилие в любой нитке полиспаста S

определяется по формуле

= (f-1) f

i-k

Q/ (f

-1

)= a

Q, (38)

где f— коэффициент, учитывающий потери от трения в подшипниках блока и

жесткости каната ( f = 1,02 для блоков на подшипниках качения и f = = 1,04 — для блоков

на бронзовых втулках); k — номер нитки (ветви) полиспаста; i — кратность полиспаста;

Q— тяговое усилие или вес груза, кН.

Для выбора каната, блоков полиспаста и подбора лебедки необходимо определить

усилие натяжения ветви каната, сходящей с последнего блока и идущей к барабану

лебедки. При известной схеме полиспаста можно решить обратную задачу, т. е.

определить тяговое усилие полиспаста Q пo усилию в канате лебедки S

Q = S

/α

. (39)

Рис. 64. 50-тонный полиспаст (11 нитей)

Рис. 65. Примеры многорольных блоков

Например, для полиспаста по схеме на рис. 63, г при S

= 50 кН i = 5, f = 1,04 – α

=(1,04 - 1) · 1,04

(5-1)

/(1,04

-1) = 0,216; Q = 50/0,216 = 230 кН.

Диаметр блока, огибаемого стальным канатом, должен соответствовать условию

D ≥ de, (40)

где d — диаметр каната; е — коэффициент, принимаемый по табл. 2.2 [24].

Полиспасты (пример см. на рис. 64) обычно выполняют из стандартных

многорольных блоков (рис. 65).