Мосты с неразрезными пролетными строениями

Неразрезные пролетные строения имеют ряд особенностей, благодаря которым они находят все более широкое применение в современной практике. Уменьшение расчетных положительных моментов и прогибов позволяет уменьшить высоту ферм по сравнению с разрезными пролетными строениями. Линия прогиба неразрезных пролетных строений под нагрузкой имеет плавное очертание. Усилия в элементах неразрезных ферм, возникающие при навесной и полунавесной сборке, близки к усилиям от расчетной эксплуатационной нагрузки, в связи с чем при монтаже вообще не требуется усиление или оно минимально.

Эффективность и экономичность неразрезных пролетных строений по сравнению с разрезными возрастает с увеличением доли постоянной нагрузки в общей величине расчетной нагрузки, т. е. растет с увеличением пролетов.

За период с 1953 по 1966 гг. за рубежом построено девять крупных мостов с неразрезными пролетными строениями пролетами от 244 до 480 м. Последний пролет является наибольшим в мире для неразрезных ферм и принадлежит городскому мосту, сооруженному в 1958 г. через р. Миссисипи в Нью-Орлеане (рис. 193). Трехпролетные неразрезные фермы этого моста имеют средний пролет 480 м и боковые 260 и 180 м. Монтаж среднего пролета осуществлялся от опор к середине навесным способом, поэтому на постоянную нагрузку фермы в среднем пролете работают как две консоли по 240 м.

При очень больших пролетах в неразрезных фермах одному из поясов часто придают криволинейное или полигональное очертание, увеличивая высоту ферм над опорами в соответствии с эпюрой расчетных изгибающих моментов. Этим достигается более плавное изменение усилий в поясах ферм и улучшается внешний вид моста. Однако при криволинейных верхних поясах затруднено перемещение по ним сборочных кранов в процессе навесной сборки. Существенным недостатком таких конструкций является также увеличение числа элементов ферм различных длин. Для заводского изготовления удобнее параллельное очертание поясов, несмотря на возникающую в этом случае резкость изменения сечений поясов и связанные с этим некоторые усложнения при конструировании узлов. В проектах последнего времени применяются в основном фермы с параллельными поясами.

В неразрезных пролетных строениях используются такие же типы решеток, как и в разрезных. Так как неразрезные фермы, как правило, применяют для перекрытия больших пролетов, в них часто используют шпренгельные решетки.

В элементах неразрезных ферм при неравномерной осадке опор возникают дополнительные усилия. Однако возражения против применения неразрезных систем, обусловленные боязнью неравномерной осадки опор, в большинстве случаев недостаточно обоснованы. Наибольшие дополнительные напряжения ?? в поясах двухпролетной неразрезной фермы расчетным пролетом L и высотой h от осадки ? средней опоры можно найти по формуле:

Как показывают расчеты, дополнительные напряжения, особенно при,больших пролетах, незначительны. Например, для пролета L = 100 м и h/L = 1/10 при осадке средней опоры на 1 см дополнительные напряжения в поясах всего 20 кГ/см². Кроме того, современные методы расчета позволяют определять величины ожидаемых осадок опор. Возможно применение конструктивных мер по регулированию высотного положения опорных частей в процессе эксплуатации моста.

Неразрезные пролетные строения по сравнению с разрезными отличаются меньшими возможностями стандартизации элементов для удобства изготовления. В неразрезной системе затруднена увязка модульных размеров с разбивкой на пролеты, фермы отличаются большим разнообразием сечений элементов.

Изготовление неразрезных пролетных строений раньше производилось исключительно по индивидуальным проектам с общей сборкой на заводе для пригонки монтажных отверстий. В настоящее время проектирование неразрезных пролетных строений в СССР ведут, используя длины элементов и типы сечений, принятые в типовых проектах разрезных ферм. При этом в максимальной степени удается использовать кондукторное хозяйство мостовых заводов.

В проектах типовых пролетных строений 2x110 и 3x110 м высота ферм, величина панели, угол наклона раскосов, типы сечений элементов и проезжая часть приняты аналогично разрезным пролетным строениям L = 110 м.

В конструкции городского моста, предназначенного для пропуска автомобильной нагрузки Н-30 и двух полос трамвая при ширине проезжей части 22,5 м использовано неразрезное пролетное строение 99 + 165 + 99 мм (рис. 195), изготовленное из сварных элементов с монтажными соединениями на высокопрочных болтах. Материал элементов главных ферм, проезжей части и связей — низколегированная сталь 10Г2СД, а ограждающих устройств и смотровых приспособлений — М16С.

В поперечном сечении моста поставлено шесть ферм высотой 9 м (см. рис. 194). Пояса ферм коробчатого сечения, раскосы Н-образные (табл. 10).

Стыки всех стержней размещены в узлах, где предусмотрено прямое перекрытие всех стыкуемых элементов (рис. 195).

Поперечные балки высотой 474 мм прикреплены к узловым фасонкам с помощью двух вертикальных уголков. На поперечные балки уложены ортотропные плиты проезжей части, состоящие из горизонтального листа ? = 12 мм и прокатных уголков 160x100x12, приваренных к листам длинными полками. Горизонтальный лист проезжей части прикрепляется к свесам верхнего горизонтального листа верхнего пояса главных ферм, вследствие чего ортотропная плита включается в совместную работу с главными фермами, а верхние пояса воспринимают местную нагрузку в пределах панели. Однако благодаря совместной работе с ортотропной плитой напряжения изгиба в верхнем поясе незначительны.

На рис. 196 показано пролетное строение 3x132 м из термоупрочненной стали 10Г2СД, разработанное Гипротрансмостом в 1965 г. Геометрические размеры ферм и типы сечений элементов такие же, как и в типовых пролетных строениях III серии. В расчете учтена совместная работа проезжей части с поясами главных ферм. Применение стали повышенной прочности и объединение балок с нижними поясами позволило снизить расход металла на 10%. по сравнению с аналогичным пролетным строением из стали 15ХСНД.

Для включения продольных балок в совместную работу с поясами поставлены специальные сквозные диафрагмы, состоящие из диагоналей «д» и распорок «р», двутаврового сечения, прикрепленные к стенкам продольных балок с помощью уголков «к» и фасонок «м», а к поясу ферм—горизонтальными фасонками «п» (рис. 198). При этом достигнута экономия площади сечения нижних поясов на 20% .

Продольные балки с учетом их совместной работы с поясами усилены продольными ребрами жесткости (рис. 197).

В приведенной конструкции диафрагмы отделены от продольных, связей и поперечных балок, и прикрепление элементов диафрагм к поясам ферм осуществлено вне узлов. Недостатком такой конструкции следует считать размещение одного из узлов прикрепления диафрагм к продольной балке вблизи середины ее пролета, вследствие чего в сечении с максимальным изгибающим моментом возникают дополнительные усилия.

Другая конструкция диафрагм для объединения продольных балок с поясами главных ферм применена в проекте опытного болтосварного пролетного строения 2x110 м из термоупрочненной стали МК-40 проектировки Гипротрансмоста. Основные размеры конструкции приняты такими же, как и в типовых пролетных строениях III серии. В конструкции этого пролетного строения диафрагмы образуются развитием части диагоналей продольных связей — вместо тавров небольшой высоты применены двутавровые элементы высотой, равной высоте пояса. Для уменьшения эксцентриситета в передаче усилий с нижних поясов ферм на продольные балки элементы диафрагм размещены в уровне нижних поясов ферм и прикрепляются к ним фасонками в плоскости нижнего и верхнего горизонтальных листов (рис. 199). Прикрепление диафрагм к продольным и поперечным балкам осуществляется с помощью фасонок и парных уголков.