Главная Минимаркер Мосты и тоннели Минимаркер Проектирование деревянных и железобетонных мостов Минимаркер Расчет деревянных опор

Расчет деревянных опор

Страница 3 из 5

При проектировании деревянные опоры проверяют на устойчивость, а их элементы и сопряжения – на прочность.

Для расчета на прочность необходимо определить давление на опору от постоянной и временной нагрузок. Постоянная нагрузка состоит из веса мостового полотна и веса прогонов, а временную принимают в виде эквивалентной нагрузки от подвижного состава.

Давление на опору для половины ширины балочного моста

05022014_f23

где р – интенсивность постоянной нагрузки на 1 пог. м половины ширины моста; n – коэффициент перегрузки от постоянной нагрузки; k – эквивалентная нагрузка при длине загружения 2l с наибольшей ординатой в середине пролета; nвр – коэффициент перегрузки от временной нагрузки; ω0 –площадь линии влияния, которая с учетом разрезности прогонов над опорой имеет вид треугольника высотой 1.

Если расчет ведут на всю ширину моста, то принимают соответствующие величины постоянной и временной нагрузок.

В опоре с вертикальными сваями, количество и оси которых совпадают с расположением прогонов, нагрузка на половине ширины моста распределяется на две сваи (рис. 4.3, а). Сваю проверяют на сжатие с учетом продольного изгиба. Условие прочности выражается формулой

05022014_f24

где N – усилие, действующее на сваю; Fбр – площадь сечения сваи; Rc – расчетное сопротивление древесины на сжатие; φ – коэффициент продольного изгиба, зависящий от гибкости сваи.

Расчетная гибкость

05022014_f25

где l0 – свободная длина сваи, равная 0,8 расстояния от насадки до грунта при отсутствии стыка сваи или от насадки до стыка сваи (в башенных опорах свободную длину сваи принимают равной расстоянию между узлами связей); r – радиус инерции сечения сваи, равный (для круглых сечении r = d/4)

05022014_f26

При гибкости l ≤ 75 коэффициент 05022014_f27, при гибкости более 75 05022014_f28.

На ту же силу N проверяют смятие между насадкой и сваей. При соединении насадки со сваей при помощи штыря (рис. 4.3, б) площадь смятия равна площади сечения сваи за вычетом площади штыря.

Схема к расчету опоры

Рис. 4.3 – Схема к расчету опоры

Напряжение смятия

05022014_f29

где Rсм – расчетное сопротивление на смятие поперек волокон; mсм=1 – коэффициент условий работы древесины на смятие насадок в сопряжении со стояками или сваями; Fнт – расчетная площадь смятия.

Проверяют также смятие между насадкой и прогоном, принимая для этого сопряжения коэффициент условий работы, равный 1.

Если расположение прогонов и свай не совпадает, необходима проверка насадки на изгиб на участке между сваями исходя из предпосылки разрезности насадки над сваями.

В поперечном направлении моста на опору действуют ветер и горизонтальные толчки подвижного состава, поэтому необходимо обеспечить устойчивость опоры на опрокидывание. Проверку устойчивости положения при действии ветра производят для двух случаев: при нахождении на мосту порожнего состава и при отсутствии поезда на мосту.

В первом случае принимают интенсивность давления ветра 100 кгс/м2, во втором – 180 кгс/м2. Давление ветра на подвижной состав определяют как для полосы высотой 3 м. с приложением силы на уровне 2 м. над головкой рельса.

Расчетную площадь проезжей части и прогонов принимают в виде сплошной полосы высотой от головки рельсов до низа прогонов, опоры из одиночного ряда или со сближенными сваями – в виде плоскости шириной по контуру опоры, башенной опоры – в виде площади в пределах контура с коэффициентом 0,5. Точки приложения сил принимают в центре тяжести соответствующих площадей.

Опрокидывающий момент относительно точки O при нахождении на мосту поезда (рис. 4.4)

05022014_f30

где 100 – нормативное давление ветра, кгс/м2; n=1,5 – коэффициент перегрузки для ветровой нагрузки; hп – высота подвижного состава; l – длина участка моста, с которого передается давление ветра на опору; Н1, Н2, H3 – расстояния от центров тяжести соответствующих площадей до точки опрокидывания; hпp – высота проезжей части от низа прогона до головки рельса; h0 – высота опоры от точки опрокидывания до верха насадки; b – ширина опоры по контуру.

Схема к определению устойчивости опоры

Рис. 4.4 – Схема к определению устойчивости опоры

Момент, удерживающий опору от опрокидывания, создается собственным весом опоры и прилегающих участков пролетного строения и весом подвижного состава, расположенного на этом участке:

05022014_f31

где P1 – вес порожнего подвижного состава интенсивностью 1 тс на 1 пог. м пути на длине l (коэффициент перегрузки и динамический коэффициент не учитывают), Р2 – вес мостового полотна и прогонов на длине l с коэффициентом перегрузки 0,9; Р3 – вес опоры с коэффициентом перегрузки 0,9; В – ширина опоры между крайними сваями.

Для обеспечения устойчивости моста необходимо, чтобы

05022014_f32

где m=0,85 – коэффициент условий работы на опрокидывание.

При невыполнении этого условия увеличивают ширину опоры В.

В таком же порядке проверяют устойчивость при отсутствии поезда на мосту, однако при определении опрокидывающего момента не учитывают давление ветра на подвижной состав, а удерживающего момента– вес состава. Интенсивность давления ветра при этом принимают 180 кгс/м2.

Для проверки поперечной устойчивости опоры при действии горизонтальных ударов подвижного состава определяют величину опрокидывающего момента, принимая это воздействие в виде поперечной равномерно распределенной нагрузки интенсивностью 0,6 тс на 1 пог. м пути, приложенной на уровне головки рельса:

05022014_f33

где hн – высота от головки рельса до точки опрокидывания.

Если этот момент больше, чем от ветровой нагрузки, то необходима дополнительная проверка.

В опоре с укосинами определяют усилие, передающееся на укосину, и проверяют ее сечение на сжатие с учетом продольного изгиба. Необходимо также проверить на смятие врубки укосины в сваи.

Равнодействующая горизонтальных сил, приложенных на уровне верха укосины,

05022014_f34

где Н – высота опоры от нижнего до верхнего конца укосины.

Усилие в укосине

05022014_f35

где α – угол наклона укосины к вертикали.

В распространенных опорах рамно–свайного типа на наклонные стойки рам, кроме вертикальных сил, передаются дополнительные усилия от давления ветра. Вертикальная нагрузка передается на стойки через насадку. Величину ее определяют в зависимости от расположения прогонов с учетом разрезности насадки над стойками.

Усилие в стойке

05022014_f36

где α – угол наклона стойки к горизонтали.

Давление ветра на подвижной состав и пролетное строение заменяют силой, приложенной в плоскости верхней насадки рамы, и моментом в виде двух равных непротивоположно направленных вертикальных сил V0 (рис. 4.4).

Силу V0 определяют по формуле

05022014_f37

где W1 – ветровое давление на подвижной состав; W2 – ветровое давление на проезжую часть и прогоны; hпр – высота от подошвы рельса до оси верхней насадки.

Усилие от давления ветра на опору делят пополам, полагая, что оно действует на верхнюю и нижнюю насадки. Прибавив к усилию от давления ветра на подвижной состав, проезжую часть и прогоны половину усилия от давления ветра на опору, получим силу, действующую в плоскости верхней насадки.

Исходя из предположения, что момент всех сил относительно точки О уравновешивается реактивными усилиями в сваях Ra и Rб, получим

05022014_f38

Усилия в стойках пропорциональны расстояниям до оси опоры:

05022014_f39

откуда

05022014_f40

Ветровая нагрузка Н, приложенная в верхнем узле рамы, распределяется поровну между стойками, поэтому на половину рамы действует сила H/2. Момент двух сил H/2 и пары сил V0 относительно точки О

05022014_f41

где h – высота рамы; с – расстояние силы V0 до оси моста.

При величине реактивной силы в средних сваях Rб усилия в средних стойках будут равны 05022014_f42,

где β – угол наклона стойки к вертикали.

На верхнюю насадку от средних стоек, кроме двух вертикальных сил Rб с плечом 2b, передаются две горизонтальные составляющие Rб, tg β.

При этом на каждый крайний верхний узел действуют горизонтальная сила

05022014_f43

и вертикальная сила

05022014_f44

Из условия равновесия узла усилие в стойке

05022014_f45

где α – угол наклона стойки; γ – угол наклона диагонали к вертикали.

Для правого узла значения усилия те же, но с обратным знаком.

По усилию в диагонали следует проверить ее сечение и прикрепление к стойкам. При проверке стойки суммируют усилия от вертикальных нагрузок и от ветра.


© 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