Файл: Толмачев, К. Х. Регулирование напряжений в металлических пролетных строениях мостов.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 04.04.2024
Просмотров: 64
Скачиваний: 0
ция. Высота балки в середине пролета составляет Vse, прогиб от статической временной нагрузки всего лишь V1450 пролета.
Ввисячих мостах наиболее рационально используется материал
вкабеле, работающем на растяжение, поэтому при проектировании
ипостройке стремятся уменьшить момент в балках жесткости за счет более сильного загружения кабеля.
Ниже приведены схемы возможных приемов разгрузки балок
жесткости |
трехпролетного |
висячего |
моста с воспринятым распо |
ром (рис. |
21, а). Как видно из схем, уменьшение изгибающих мо |
||
ментов к |
балке жесткости |
может |
быть достигнуто постановкой |
Рис. 21. Схемы регулирования напряжений в висячих мостах с воспринятым распором:
1 — шарнир
временных шарниров в середине среднего пролета (рис. 21, б), а также в середине среднего и в крайних пролетах (рис. 21,в). Как
показала практика, применяя временные шарниры, можно не толь ко уменьшить изгибающие моменты, но и легко отрегулировать натяжение подвесок и тем самым устранить возможность возникно
вения добавочных моментов.
В зависимости от времени замыкания шарниров находится сте пень разгрузки балки жесткости. Изгибающие моменты в местах расположения шарниров могут быть устранены или только от соб ственного веса металлических конструкций, или от большей части
постоянной нагрузки, включая вес проезжей части моста.
На рис. 21, г приведена схема регулирования путем поддомкра чивания концов балок с временной опоры. Регулированием не толь ко устраняют положительные моменты, но и вызывают моменты,
40
обратные по знаку моментам в балке жесткости при эксплуатацион ных условиях.
Интересным примером временных шарниров для освобождения
сечений балки жесткости от изгибающих моментов и постоянной на грузки является монтаж Крымского моста через р. Москву в
Москве. Пролетное строение Крымского моста представляет собой
трехпролетную висячую систему с |
неразрезной балкой жесткости |
с пролетами 47,25 + 168.0 + 47,25, |
воспринимающей распор. |
Рис. 22. Линии прогибов балки жесткости Крымского висяче го моста в Москве в процессе его постройки:
1 — линия прогибов после раскружаливания цепи; 2 — линия прогибов после раскружаливания балок жесткости; 3 — линия прогибов после
укладки железобетонной плиты проезжей части
Балка жесткости работала от постоянной нагрузки в период освобождения ее от подмостей, имела временные шарниры, которые по длине балки жесткости располагались следующим образом,
шарниры 7 и 71 (рис. 22) в береговых пролетах балки — на рас стоянии 10,5 м от опоры пилона и один шарнир 25 — в серединесреднего пролета.
Перед началом раскружаливания цепи регулировали подвески.
Сначала раскружаливали цепь в крайних пролетах. Она дала не который провес, что сказалось на изменении очертания цепи в сред нем пролете и даже вызвало некоторый подъем балки жесткости После этого полностью освободили клетки над речной частью цепи, и вслед за этим убрали подмости балки жесткости. В результате балка жесткости дала прогиб, изображенный на рис. 22. Причем линия прогибов получила перелом в шарнирах, чем достигнуто
нулевое значение моментов в месте их расположения. Регулирование по схеме, изображенной на рис. 21, г, было удач
но применено при монтаже пролетного строения висячего моста через р. Рейн на автомагистрали между Дуйсбургом и Гомбергом.
4й
Основная часть этого моста представляет собой висячую систему с воспринятым распором (рис. 23) с пролетами 128,4 + 285,5 + + 128,4. Средний пролет перекрыт двумя консольными вылетами балки жесткости 2/г = 2 X 124,14 м, поддерживаемыми кабелями. На балки жесткости опирается подвесная балка, свободно лежащая
на двух |
опорах. Монтаж балок жесткости вели навесным способом |
с обоих |
берегов независимо друг от друга. Выбранный порядок |
монтажа пролетного строения преследовал цель свести к нулю из гибающие моменты на участках балки жесткости, поддерживаемых кабелем.
Рис. 23. Эпюра изгибающих моментов в балке жесткости висячего моста через р. Рейн
Изгибающий момент в любом сечении балки жесткости равен
Л4Х |
= |
X |
- Hsz. |
А |
|
6 |
Поэтому для достижения поставленной цели распору Hg, возника ющему от постоянной нагрузки в собранной системе, соответствую щими монтажными приемами должна быть придана такая величи
на, чтобы разгружающий ее изгибающий |
момент в каждом сече |
||
нии был бы равен моменту |
Л7°, т. |
е. |
|
Hgz *= М°. |
|
||
В этом случае очертание кабеля будет соответствовать эпюре |
|||
опорного изгибающего момента |
(см. |
рис. 23). |
|
В разбираемом примере |
опрокидывающий момент в пилоне, |
создаваемый постоянной нагрузкой, равняется 73 300 тм. При вы соте пилона, равной 33,0 м, распор от постоянной нагрузки
„ 73 300
^g = —= 2220 пг.
оо
Гак как при монтаже нагрузка составляет лишь часть от полной постоянной нагрузки, то величина распора составляла — 1937т.
42
Разность V=HS — Xg — 283 т должна быть компенсирована предварительным напряжением.
Необходимое предварительное напряжение можно было бы по лучить выгибом балки жесткости кверху до устройства проезжей части и монтажа подвесной балки и созданием положительного мо мента необходимой величины, т. е.
Мх = Vz.
Рис. 24. Схемы деформаций балки жесткости висячего моста в процессе ее монтажа с применением наклонных вант
Однако такой прием потребовал бы постройки временной опоры в средине пролета, что по условиям судоходства было недопустимо.
Поэтому предварительное напряжение осуществлялось в про цессе навесной сборки балки жесткости в среднем пролете. При на весной сборке со свободным выносом консоли /2= 124,14 м в сече нии балки возникли бы большие перенапряжения. Для устранения этого балки жесткости во время сборки поддерживались наклон ными вантами (рис. 24). Постановкой вант не только устранялась
необходимость в постройке временных монтажных опор, но и соз давалась возможность для предварительного напряжения балок жесткости. Соответствующим натяжением вант балки жесткости
выгибались кверху, что обеспечивало включение кабеля в работу, вызывая в нем необходимые усилия.
Таким образом, не только сводились к нулю изгибающие мо менты в балке жесткости от постоянной нагрузки, но и вызывались моменты обратных знаков, которые позволили уменьшить усилия в балке жесткости от временной нагрузки.
Регулирование напряжений путем видоизменения эпюр изгибаю щих моментов с успехом может быть применено и при проектиро-
43
вании и постройке арочных металлических мостов. Наиболее рас
пространенным является перераспределение изгибающих моментов в арках при помощи постановки временного шарнира. Собираемая таким образом двухшарнирная арка во время монтажа будет ра ботать как трехшарнирная с распределением моментов по соответ ствующей эпюре (рис. 25, а). При чем при трехшарнирной стати ческой схеме арка будет подвер
гаться части постоянной нагрузки qi. Момент в замковом сечении в этом случае будет равен нулю.
После устранения временного шарнира на вторую часть посто янной q\i и на временную нагруз ку Р арка будет работать как двухшарнирная. Распределение изгибающих моментов будет опре деляться соответствующей эпю рой (рис. 25, б).
|
В |
конечном итоге напряжен |
|
ное состояние арки будет харак |
|
|
теризоваться величиной продоль |
|
|
ных сил и изгибающими момента- |
|
Рис. 25. Эпюры моментов в трех |
распределяющимися по сум- |
|
шарнирной и двухшарнирной |
марной эпюре моментов. |
|
арках |
Таким приемом регулирования |
|
|
будет |
достигнуто значительное |
уменьшение изгибающего момента в замковом сечении. Момент в замковом сечении будет возникать только от второй части постоян ной и от временной нагрузок Мо.
В четверти пролета будет возникать момент (см. рис. 25)
величина которого при помощи постановки временного шарнира в центре тяжести замкового сечения снижается незначительно. Уменьшение изгибающего момента может быть достигнуто распо ложением временного шарнира с некоторым эксцентриситетом е, тогда
т-^-н'це,
где Н’ц— распор арки от нагрузки q\.
Способ перераспределения изгибающих моментов между сече
ниями арок путем постановки временных шарниров был много
кратно применен при постройке арочных металлических мостов.
Однако большее число примеров применения этого способа регу лирования имело целью уменьшить влияние постоянной нагрузки преимущественно на усилия в замковом сечении арок.
44
Остановимся более подробно на примере регулирования, кото рым преследовались более обширные цели.
В 1935 г. |
построен мост |
(Западный мост) |
через |
оз. Мэлар в |
|||
Стокгольме. |
Мост имеет в |
основном два |
пролета: |
=■■ 204 м и |
|||
L2 — 168 м, |
перекрытых металлическими |
арками с |
заделанными |
||||
пятами. Пологость этих арок равна: |
|
|
|
||||
|
/Lr—f2'. L2—\ : 8,3. |
|
|
||||
Высота арок в замках большего |
пролета |
/г31 |
— 2,5 м и меньшего |
||||
пролета 1г32 = 2,0 лк Высота арок в пятовом сечении |
соответствен |
||||||
но равна: Л.,1^4,6 м, hai |
— 4,0 м. |
Особенность этого моста заклю |
|||||
чается в том, что арки в |
пятовых сечениях |
заделаны. |
Это необыч |
ное конструктивное решение в сочетании с оригинальным методом сборки арок вызвало необходимость проведения мероприятий по регулированию их напряженного состояния.
Собранные на берегу полуарки подвозили к пролетам на пла
ву и поднимали при помощи башен, установленных в середине каждого пролета. В процессе установки на опоры арки имели вре менные шарниры как в пятах, так и в замке, т. е. в момент опуска ния на опоры арки работали как трехшарнирные.
Наличие временных шарниров позволяет осуществить регули рование для достижения необходимого положения кривой давле
ния, а также для устранения монтажных напряжений. Порядок
проведения работ по регулированию напряжений схематически изо
бражен на рис. 26.
В первый момент арка находилась в состоянии, показанном на
рис. 26, а, которое характеризуется тем, что полуарки |
опираются |
|
на временные опоры в замковой и пятовой частях. |
Опорное дав |
|
ление на опоры в замковой части равно 264 т и в |
пятовой — 304 т. |
|
При таком состоянии полуарки, работая как свободно |
лежащие |
балки, прогнулись на 48 см с соответствующим поворотом торцов
пятовых сечений. Нижний пятовый опорный балансир плотно при касался к арке, но еще не испытывал давления. В верхнем балан сире имелся зазор 16 мм.
Следующее состояние (рис. 26,6) имело целью устранение про гибов полуарок. Это достигнуто тем, что арки в замковом сечении
были опущены на 401 мм, после чего были включены в действие го
ризонтально расположенные в замковом сечении домкраты. Раз витием при помощи домкратов горизонтального распора Н = 449 т было достигнуто уменьшение прогибов полуарок, устранение зазо ра в верхнем балансире пятового сечения и соответствующее умень шение поворота торца замкового сечения каждой полуарки.
Дальнейшее увеличение распора приводит к разгрузке нижнего балансира и к загрузке верхнего балансира пятового сечения арки.
При достижении в верхнем балансире давления 1512 т получается полное раскружаливание арки. Этим характеризуется состояние, по казанное на рис. 26, в, которое фиксирует в арке выгодное положе ние кривой давления. Это дает возможность жестко соединить меж ду собой полуарки в замковом сечении. При всех дальнейших на-
45
?6'4 T |
264 т |
Рис. 26. Регулирование напряжений в арках моста через озеро Мэлар в Стокгольме
Рис. 27. Схема сборки арочной фермы моста через р. Саби:
1 — рама; 2— гидравлический домкрат
46
грузках арка работает как бесшарнирная (рис. 26,г). .После уста новки стоек и укладки настила достигается очертание арки по па раболе, которое и было предусмотрено расчетом.
Приведем еще один пример устранения монтажных усилий при сборке арочной фермы.
В 1935 г. был открыт для движения мост через р. Саби в южной части Родезии (Южная Африка). Главный пролет моста перекрыт портальной металлической аркой пролетом L — 324 м при стрелке f = 65,8 м (f: L — 1:5). Высота арки в замке 11,1 м. Высота порта ла 14,0 м. При навесной сборке моста был применен интересный ме тод регулирования напряжений1.
Навесная сборка велась с обоих берегов. Установленные первые панели арочной фермы были заанкерены. при помощи тросов
(рис. 27). В таком положении осуществлялась навесная сборка до седьмой панели. Продолжать дальше сборку не представилось возможным, так как при значительном вылете в сечениях фермы возникал большой изгибающий момент, вызывающий недопустимы? усилия в поясах фермы. Поэтому после сборки седьмой панели со бранные части пролетного строения со стороны каждого берега были заанкерены с помощью тросов. Это дало возможность не сколько разгрузить собираемые фермы и снять тросы, поставлен ные ранее при окончании сборки первой панели.
Равномерность усилий в тросах, уравновешенность веса и по ложение собираемой арки регулировали гидравлическими и пнев матическими домкратами, действовавшими на рамы, через которые-
перегибались тросы. Тросами полуарки удерживались до окончания сборочных работ. Перед сборкой последних замковых панелей обе полуарки действием домкратов через рамы на тросы были повер нуты вокруг опорных шарниров настолько, что верхняя точка пор
тальной рамы прошла путь 0,76 м, что соответствовало углу пово рота полуарки около 3°.
Таким регулированием была достигнута разгрузка полуарок от монтажных усилий и создана возможность установки замковых панелей. По окончании сборки замковых панелей обе полуарки
были опущены и замкнуты.
Пример сборки арки моста через р. Саби в южной части Роде зии иллюстрирует метод регулирования, которым достигается раз грузка пролетного строения от монтажных усилий и обеспечивает ся проектное очертание арки.
1 Civ. Eng. L. № 335.
Eng. News Record, т 116. 1936, № 7. Bauingenieur. 1936, № 3/4. „Стройиндустрия", 1936, № 6.