Главная Минимаркер Мосты и тоннели Минимаркер Проектирование деревянных и железобетонных мостов Минимаркер Конструктивные формы арочных пролетных строений

Конструктивные формы арочных пролетных строений

Страница 2 из 4

После выбора расчетной схемы арочного пролетного строения и очертания оси арки проектировщик назначает тип сечения арки или свода, ориентировочно устанавливает его размеры, а также выбирает конструкцию проезжей части и сопряжения ее с арками или сводом.

Основным конструктивным элементом арочного пролетного строения может быть арка, не обладающая значительной поперечной устойчивостью и жесткостью, или свод, горизонтальная жесткость и сопротивление действию горизонтальных нагрузок которого обеспечиваются за счет его ширины без применения специальных связей.

Поперечное сечение арок бывает прямоугольным (рис. 10.6, а), двутавровым (рис. 10.6, б) или коробчатым (рис. 10.6, в, г, д). Двутавровое и коробчатое сечения арок применяют при значительных пролетах, когда требуется увеличить сопротивление сечения действию изгибающих моментов. Высота сечения арок может быть ориентировочно назначена в пределах 1/30–1/60L при сплошном прямоугольном сечении и 1/25–1/40L при двутавровом или коробчатом сечениях. Величины, близкие к 1/40L, принимаются для автодорожных мостов больших пролетов (100 м. и более).

Типы поперечных сечений отдельных арок

Рис. 10.6 – Типы поперечных сечений отдельных арок

Коробчатое сечение (см. рис. 10.6, в) применяли, как правило, при значительных пролетах, так как в монолитных конструкциях его размеры должны быть достаточными для прохода людей и извлечения внутренней опалубки. Кроме того, необходим доступ к внутренним поверхностям для осмотра во время эксплуатации. Однако в сборных конструкциях, когда поверхности монтажных элементов проходят надлежащий контроль во время изготовления, это требование нельзя считать обязательным во всех случаях. Замкнутое коробчатое сечение лучше незамкнутого (см. рис. 10.6, г), так как его крутильная жесткость во много раз выше.

В сборных мостах большого пролета коробчатое сечение может быть образовано из отдельных плоских плит заводского изготовления (см. рис. 10.6, а).

Высоту сечения арок часто назначают переменной по длине. В трехшарнирной арке наибольшие изгибающие моменты возникают в четвертях пролета, поэтому часто высоту сечения арок принимают наибольшей в четверти пролета, уменьшая ее к опорам и замку. В двухшарнирной арке моменты в четверти пролета несколько больше, чем в замке, но для улучшения внешнего вида арки высоту сечения в замке не уменьшают. Здесь можно принять высоту сечения постоянной на всем среднем участке между четвертями пролета.

Высоту сечения бесшарнирных арок в большинстве случаев уменьшают от пят к замку в 1,2–1,5 раза. Необходимо помнить, что в бесшарнирных арках величина изгибающих моментов в сечениях значительно зависит от закона изменений моментов инерции сечений по длине. Уменьшая высоту сечения у пят, можно резко снизить изгибающие моменты в пятах и сократить расход материалов на пролетное строение. Однако конструкция арки при этом получается более сложной.

При индустриальном изготовлении монтажных элементов сборных арок может оказаться целесообразным назначить высоту сечения постоянной по всей длине арки или на значительной части длины, чтобы получить стандартные монтажные элементы. Сборные арки при значительном радиусе кривизны оси можно составлять из прямолинейных монтажных элементов.

Для обеспечения достаточной горизонтальной жесткости ширина сплошного свода или расстояние между осями крайних арок должны быть, как правило, не менее 1/20L и не менее 1/5–1/6f. В мостах под автомобильную дорогу ширина проезжей части обычно больше этих величин. В этом случае в поперечном сечении может быть несколько арок с расположением стоек над каждой аркой и ребер над каждой стойкой (рис. 10.7, а). Для концентрации материала в меньшем числе мощных конструктивных элементов, что почти всегда приводит к экономии материалов, можно ограничиться двумя арками, если при сборной конструкции не получаются слишком тяжелые монтажные элементы.

Поперечные сечения арочных мостов под автомобильную дорогу

Рис. 10.7 – Поперечные сечения арочных мостов под автомобильную дорогу

Пролет плиты, работающей на изгиб в поперечном направлении между ребрами, невыгодно назначать слишком большим, поэтому количество ребер может быть больше, чем число арок и стоек (рис. 10.7, б). Нагрузка от ребер в этом случае передается на стойки посредством поперечных балок. Необходимо учитывать также, что при загружении панели надарочного строения с одной стороны от поперечной балки в ней будут появляться крутящие моменты.

В арочных мостах с ездой поверху при больших пролетах целесообразны своды коробчатого сечения. Такой свод, состоящий из верхней и нижней плит и вертикальных стоек (рис. 10.8), хорошо сопротивляется изгибу как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскости, так как материал поперечного сечения его удален от обеих главных осей, а также кручению ввиду замкнутости сечения. Если применяют сборную конструкцию, монтируемую на инвентарных кружалах, сечение может быть составлено из плоских плит заводского изготовления, как и для коробчатых арок. Стойки надарочного строения целесообразно опирать на коробчатый свод над продольными стенками или поперечными диафрагмами.

Поперечное сечение коробчатого свода

Рис. 10.8 – Поперечное сечение коробчатого свода

Проезжую часть вместе со стойками или подвесками обычно выполняют в виде рамной конструкции. При этом надарочное строение опирают на отдельные стойки или на поперечные стенки, если применяют свод.

В средней части пролета должно быть устроено сопряжение проезжей части надарочного строения со сводом или арками. Его выполняют с опиранием проезжей части на свод или арки на некотором расстоянии от середины пролета (рис. 10.9, а). В этом случае на среднем участке длиной с проезжая часть представляет собой надстройку на своде или поддерживается поперечными балками, установленными между арками. Длина среднего участка зависит от пологости арки и от высоты сечений проезжей части и арки. Боковые участки разделяют на равные панели длиной d.

Сопряжение проезжей части со сводом или арками

Рис. 10.9 – Сопряжение проезжей части со сводом или арками

В сборных пролетных строениях для сокращения числа типов монтажных элементов проезжую часть опирают на свод или арки только в средней точке, разбивая на равные панели весь пролет (рис. 10.9, б).

Надарочное строение должно быть отделено от устоев или соседних пролетных строений деформационными швами, допускающими свободу перемещений при действии нагрузок или изменении температуры.

К особой группе арочных мостов с ездой поверху относят арочные виадуки. Их сооружают вместо высокой насыпи, обычно в горных условиях, с устройством, как правило, нескольких пролетов одинаковой длины при большой высоте опор.

В арочных пролетных строениях с ездой посередине основной несущей конструкцией служат раздельные арки. Проезжую часть в средней части пролетного строения подвешивают к аркам с помощью подвесок, а у опор устанавливают на арки через стойки. Проезжую часть располагают целиком между арками или выносят отдельные полосы движения на консоли (рис. 10.10). Тротуары обычно располагают на консолях.

Арочный мост с ездой посередине под четыре железнодорожных пути

Рис. 10.10 – Арочный мост с ездой посередине под четыре железнодорожных пути

Проезжую часть в виде плит, а чаще в виде плиты с ребрами, опирают на поперечные балки, прикрепленные к подвескам или стойкам. Арки соединяют между собой связями, состоящими из распорок. Особое внимание обращают на передачу на опоры горизонтальных нагрузок, действующих на арки и проезжую часть. Верхние связи между арками воспринимают горизонтальную нагрузку и передают ее на концевые узлы связей, где расположены жесткие распорки. На высоте габарита проезда по мосту связи прерываются. Дальнейшая передача горизонтальных нагрузок вниз обеспечивается поперечными рамами, состоящими из жестких распорок, участков арок от распорок до начала нижних связей, расположенных под проезжей частью, и нижних связей. Достаточность сечений этих элементов для работы на горизонтальные нагрузки проверяют расчетом.

Плиту и ребра проезжей части следует освободить от передачи на них распора арок, иначе они будут работать на растяжение, что нерационально. Для этого в проезжей части устраивают разрезы так, чтобы взаимные перемещения точек пересечения проезжей части с аркой могли происходить свободно.

При небольшой ширине проезжей части (например, в однопутных железнодорожных мостах) жесткость ее в горизонтальной плоскости может оказаться недостаточной. В этом случае прибегают к устройству специальных ветровых поясов, которые могут быть включены в состав проезжей части. Ветровые пояса обеспечивают работу проезжей части на поперечные горизонтальные нагрузки.

Расстояние между подвесками (панель проезжей части) при пролетах 80 м. и более можно принимать равным 8–10 м. Окончательно этот размер уточняют при составлении и сравнении вариантов. Следует избегать такой разбивки проезжей части на панели, при которой получают слишком короткие жесткие стойки, чтобы в них не возникали значительные изгибающие моменты.

Подвески в мостах с ездой посередине работают в основном на растяжение, причем растягивающие усилия воспринимаются арматурой. Иногда подвески выполняют из стальных тяжей без бетона, которые не воспринимают изгибающих моментов и поэтому не могут быть использованы для передачи горизонтальных усилий. В современных конструкциях для подвесок применяют, как правило, предварительно напряженный железобетон.

В арочных пролетных строениях с ездой понизу распор арок передают на специальные элементы – затяжки. По характеру воздействия на опоры пролетное строение является балочным. Арки с затяжками могут быть трех видов: жесткие с гибкими затяжками (рис. 10.11, а), гибкие с балками жесткости (рис. 10.11, б) и жесткие с жесткими затяжками (рис. 10.11, в).

Виды статических схем арок с затяжками

Рис. 10.11 – Виды статических схем арок с затяжками

Изгабающие моменты возникают в арках и в затяжках в любом случае так как шарниров в конструкции не устраивают. Однако если жесткость затяжки мала по сравнению с жесткостью арки (при соотношении моментов инерции арки и затяжки не менее 80), работа системы приближается к работе схемы с неполными шарнирами в местах прикрепления подвесок к арке и полными шарнирами в узлах затяжки. Такая система, называемая аркой с гибкой затяжкой, один раз статически неопределима. Затяжка в системе работает на центральное растяжение аркана сжатие с изгибом. Напротив, если затяжка имеет значительно большую жесткость, чем арка, то работа пролетного строения пои действии вертикальных нагрузок становится близкой к работе системы с полными шарнирами в узлах арки. В этом случае систему называют гибкой аркой с балкой жесткости (арка центрально сжата, балка работает на растяжение и изгиб). Аналогичная схема может быть принята и для пролетного строения с ездой поверху.

При меньшем отношении моментов инерции арки и затяжки (<80) p="">

Наиболее экономичны пролетные строения с жесткой аркой и жесткой затяжкой. Правильно выбирая соотношение между жесткостями арки и затяжки с учетом оптимального расхода материалов, способа сооружения моста и архитектурных требований, можно получить конструкцию, обладающую преимуществами обеих рассмотренных разновидностей арок с затяжками.

Величину изгибающих моментов в арках и затяжках можно уменьшить если применить наклонные подвески (рис. 10.11, г). Однако получаемая экономия материалов до 10–15% достигается ценой усложнения конструкции.

Поперечное сечение гибкой арки целесообразно принимать в виде вытянутого в ширину прямоугольника, который имеет достаточную площадь при небольшом моменте инерции. Для жесткой арки или жесткой затяжки лучше двутавровое поперечное сечение, способное работать на значительные изгибающие моменты. При больших пролетах может оказаться целесообразным и коробчатое сечение.

 

 


© 2013 - 2017 Учебно-образовательный портал "Все лекции"
Материалы, представленные на страницах нашего сайта, созданы авторами сайта, присланы пользователями, взяты из открытых источников и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Все авторские права на материалы принадлежат их законным авторам.
Разработка сайта - Скобелев Алексей





Яндекс.Метрика