Файл: Жербин М.М. Высокопрочные строительные стали (характеристики, область применения, расчет и проектирование).pdf

и воспринимают максимальные расчетные

А=41,2. В ногах опорной базы сжимающие усилия составляют 5 = —398' т.

Изготовление труб осуществлялось на Ждановском заводе тяжелого машинострое­ ния и является одним из первых опытов из-, готовления сварных труб из высокопрочной стали для строительных металлоконструк­ ций.

Стыки трубчатых поясов из стали 14ХГН2МД сваривались встык на подклад­ ках с предварительным подогревом до тем­ пературы 150—160°С (рис. V. 2). Все мон­ тажные стыки также сваривались. После механической обработки усиления шва и рентгенографии производилась термообра­ ботка стыка — низкий отпуск при нагреве до 400°С в течение часа. Элементы решетки приваривались к поясам впритык без фасонок. Такое выполнение узлов башни являет­ ся наиболее прогрессивным и максимально уменьшает концентрацию напряжений. При помощи фасонок решались только примыка­ ния радиальных стержней диафрагм, креп­ ления площадок под оборудование и конст­ рукции технологических помещений.

Полный расход стали на сооружение со­ ставил 2239 т, из них трубчатых элементов из высокопрочной стали 673 т, или 33%; из стали 20 — 777,2 т.■

117

Вкачестве другого примера применения высокопрочных сталей

ввысоких башенных конструкциях можно привести проект под­ держивающего каркаса башни трубы Углегорской ГРЭС по про­ екту ГПИ Укрпроектстальконструкция. Опора представляет со­ бой свободно стоящую решетчатую башню высотой 291,0 м, к которой на отметке 281,0 м подвешены три газоотводящих ство­ ла диаметром 7,8 м и высотой 320 м каждый (рис. V. 3).

Несущие конструкции башни имеют форму шестигранной призмы, вписанной в плане в окружность диаметром 32 м.

Призматичёская часть жестко защемлена в основании и под­ держивается на отметке 101,0 только от горизонтальных переме­ щений разнесенной базой с тремя опорными ногами. Точки опирания ног в плане на фундаменты расположены по окружности диаметром 100 м.

Все элементы металлической конструкции башни выполнены

из трубчатых профилей.

Для наиболее напряженных участков поясов призматической части до отметки 181,0 использовалась сталь высокой прочности класса СбО/45 марки 16Г2АФ. Остальные участи поясов призма­ тической части и пояса базы выполнены из низколегированной стали повышенной прочности марки 09Г2С класса С46/33. Для элементов решетки (распорок и раскосов) приняты стали 09Г2С и ВСтЗопб. Распределение сталей по основным элементам кон­ струкции дано на рис. V. 3, б.

Основными несущими элементами башни являются пояса, максимальные расчетные сжимающие усилия в которых состав­ ляют 2970 т (между отметками 61,0 и 131,0). Сечение поясов при­ нято трубчатое, диаметром 1220 мм, толщины труб в зависи­ мости от величины расчетных усилий изменяются в пределах от 26 мм в наиболее нагруженных участках до 18 мм в менее на­ груженных. В верхней части башни от отметки 181,0 используют­ ся трубы также диаметром 1220 мм, но из низколегированной стали 09Г2С толщиной от 16 до 12 мм. Использование для всех участков поясов одного диаметра труб с варьированием в зави­ симости от величины расчетных усилий только толщинами сте­ нок является оправданным, так как упрощает осуществление как заводских, так и монтажных стыков. Расчетные длины сжатых элементов поясов призматической части, башни одинаковы — 10000 мм. Гибкость наиболее нагруженных участков равна X— =23,4; коэффициент продольного изгиба при стали класса С60/45 ф=0,94. Таким образом, использование прочностных свойств принятой высокопрочной стали в основных сжатых эле­ ментах высокое.

Пояса базы изготовлены из труб диаметром 1820 мм с толщи­ ной стенок 20 мм. Расчетное сжимающее усилие в поясах базы составляет S = —2050 т. Сталь принята 09Г2С. Применение в поясах базы стали класса С46/33 взамен высокопрочной объясня­ ется значительной расчетной длиной поясов и высокой гибкостью,

119

при которой эффективность использования высокопрочного ме­ талла значительно снижается. Этим же и объясняется приме­ нение для поясов труб такого большого диаметра — 1820 мм.

Все вышесказанное свидетельствует о том, что в данной кон­ струкции оказалось эффективным применение трех марок ста­ лей: высокопрочной класса С60/45, низколегированной класса С46/33 и углеродистой класса С38/23.

Общие затраты стали на это сооружение составили 3315 т, в том числе количество высокопрочной стали 16Г2АФ — 719 т, или 22,1%.

§ 22. Применение высокопрочных сталей в мостах

Имеющийся практический опыт использования в мостостро­ ении высокопрочных сталей показывает возможность получения ощутимой экономии в затратах металла и уменьшения собствен­ ного веса пролетных строений, который занимает существенную часть общего комплекса действующих на мост нагрузок. Однако широкое применение сталей высокой прочности в мостовых кон­ струкциях осложняется, во-первых, сравнительно низкой уста­ лостной прочностью высокопрочного металла, и во-вторых, слож­ ностью обеспечения необходимой жесткости и устойчивости как отдельных элементов конструкции, так и сооружения в целом при выполнении их из высокопрочных сталей.

Так как мосты представляют собой сооружения, испытываю­ щие систематические переменные нагрузки, то вопрос о выборе марки высокопрочной стали с наиболее высокими значениями усталостной прочности и создание конструкций с минимальными концентраторами напряжений стоит очень остро.

Соблюдение нормированных в мостостроении относительных прогибов пролетных строений (в соответствии со СН 200—62 максимальные прогибы пролетов для железнодорожных мостов 1/800 I, для городских и автородорожных мостов на дорогах I, II, III и IV категорий — 1/400 I) в балочных мостах средних и больших пролетов неизбежно влечет перерасход металла главных балок и снижение эффективности использования высокопрочных сталей. В зарубежной практике нормированные прогибы мостов допускаются несколько большие, в связи с чем и эффективность применения таких сталей повышается.

Внашей стране стали высокой прочности в мостостроении пока еще широкого применения не нашли. Тем не менее в качестве примеров можно привести три строящихся мостовых перехода: через реку Смотрич в Каменец-Подольоке, через реку Старый Днепр в Запорожье и Северный мост через Днепр в Киеве.

Впервом случае русло реки перекрывается стальным рамным трехпролетным строёнием общей длиной 178,8 м (рңс. V. 4). Га­ барит моста Г-14, расчетные нагрузки: автомобильная Н-30 и

колесная НК-80.

120

Металлическое пролетное строение представляет собой две трехпролетные (балки (средний пролет 76, боковые 51,35 м), поддерживаемые жестко соединенными с ними наклонными нога­ ми. Расстояние между опорами ног 148,84 м. В пролетном стро­ ении предусмотрено использование трех марок сталей — высоко­ прочной 14Х2ГМР класса С70/60 для наиболее напряженных участков нижнего пояса главных балок, повышенной прочности марки 14Г2 класса С46/33— для все прочих ответственных эле­ ментов и углеродистой стали класса С38/23 марок ВМСтЗоп и ВМСтЗпс — для вспомогательных.

Главные балки выполнены коробчатого сечения с расстоянием между осями 8300 мм и имеют переменную высоту по длине от 3300 мм на средних до 1700 мм на крайних опорах и в середине среднего пролета.. Ширина главных балок принята 2000 мм и постоянна по всей длине моста. Нижние пояса главных балок, выполненные из стали 14Х2ГМР, имеют переменную' толщину по длине, изменяющуюся от 28 мм в местах сопряжения с на­ клонными ногами до 12 мм в средней части. Все прочие элементы главных балок, в том числе вертикальные стенки, выполнены из стали 14Г2. Таким образом, в рассматриваемой конструкции мы имеем дело с бистальными балками — в нижней их части, д значит, и с появлением при первом загружении пластических деформаций в нижней части стенок.

В продольном направлении нижние .пояса главных балок под­ креплены ребрами из полос переменного сечения по длине, изме­ няющегося от 200X14 до 180X12 мм.

Помимо этого, главные балки укрепляются поперечными диа­ фрагмами из листов толщиной 10 мм, устанавливаемых через 4,0 м в местах крепления поперечных балок ортотропной плиты (рис. V. 5). Толщина стенок главных балок изменяется в пре­ делах 12—16 мм.

Проезжая часть решена в виде стальной ортотропной плиты — (сталь 14Г2), подкрепленной в продольном направлении ребрами трапецеидального сечения с шагом 550 мм.

Большая жесткость коробчатых главных балок на кручение позволила отказаться как от вертикальных, так и горизонтальных связей, ограничившись устройством только вертикальных связей между опорами.

Все заводские и монтажные соединения элементов выполнены на сварке.

В рассматриваемом мостовом переходе использование высоко­ прочной стали 14Х2ГМР является опытным и поэтому ее при­ менение ограничено и составляет всего 90 т.

В строящемся автодорожном мосте через Старый Днепр в Запорожье (по проекту ЦНИИПпроектстальконструкции) пред­ усматривается значительно большее количество высокопрочной стали. Весь мостовой переход длиной 320,0 м разбивается на две эстакады — левобережная четырехпролетная длиной 51,2 м и

122