Диссертация (Обоснование применения в мостостроении комбинированных систем в виде арки с затяжкой и пересекающимися гибкими подвесками), страница 2

Одновременно с этим отсутствуюттребования и рекомендации к проектированию указанных систем.Исследование данного вопроса обеспечит возможность внедренияпролетных строений комбинированных систем с наклоннымиподвесками, успешно зарекомендовавших себя за рубежом, как5высокоэффективные, технологичные и экономичные решения, впрактику современного отечественного мостостроения. Это, в своюочередь, позволит расширить спектр применяемых в РоссийскойФедерации систем мостов больших пролетов, увеличит количествопредлагаемых вариантов мостовых сооружений и в будущем дастстимул к дополнительным исследованиям в области пролетныхстроений комбинированных систем с гибкими подвесками.Основные положения диссертации, выносимые на защиту: Результаты сравнения НДС комбинированных пролетныхстроений с наклонными подвесками и с вертикальнымисвязями.

Выводы об эффективности применения сетокподвесок; Зависимости влияния поведения элементов конструкцииот изменения основных параметров проектированиясооружения; Общиеположенияконструкцийметодологиипролетныхстроенийпроектированиякомбинированныхсистем, рациональное назначение основных параметровпри проектировании конструкции; Оценкаэкономическойэффективностиприменяемыхсистем по сравнению с традиционными решениями вобласти пролетных строений комбинированных систем.6ГЛАВА I.

ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА ПРОЕКТИРОВАНИЯ ИСТРОИТЕЛЬСТВА КОМБИНИРОВАННЫХ СИСТЕМПРОЛЕТНЫХ СТРОЕНИЙ1.1Общие сведения о пролетных строениях комбинированных схем.Практика отечественного проектирования и строительстваКомбинированныесхемыпредставляютсобойсочетаниянескольких простых систем. Чаще всего комбинированные системыобразуют путем сочетания балки или фермы с полигональнымпоясом,аркой,шпренгельнойсистемойилиотдельнымидополнительными стержнями.Вбольшинствеслучаевприменениетрадиционныхкомбинированных систем не приносит преимуществ по сравнениюс простыми системами в отношении затрат металла.

Однакосовременные технологии проектирования и расчета позволяютговорить о разработке новых решений в пролетных строениях,эффективно снижающих затраты на основные материалы пристроительстве.Анализ аспектов проектирования и расчетов комбинированныхконструкций подобных типов приведен в работах и исследованияхЕ.Е. и М.Е. Гибшмана, В.И. Попова, С.А. Ильясевича, К.Г.Протасова, А.В.

Теплицкого, А.А. Петропавловского, А.А. Герцога.В СССР в процессе поиска экономически эффективныхрешений были разработаны системы, которым при строительствепридаютначальныеусилия,обратныепознакуусилиям,возникающим в стадии эксплуатации пролетного строения. Вкачестве примера можно привести систему, предложенную Г.Д.Поповым–неразрезнаябалка,усиленнаяснизунадпромежуточными опорами дополнительными поясами. Применениеэтой системы нашлось при проектировании моста через р.

Оку,моста через реку Иртыш в Омске, построенного в 1978 г.7Рис.1.1. Комбинированная система, предложенная Г.Д. Поповым.Наиболеераспространеныкомбинированныесистемы,вкоторых сочетаются балочная и арочная системы, причем и балки, иарки могут быть как сплошностенчатыми, так и сквозными. Вслучае езды понизу образуется система, в которой распор аркивоспринимается балкой. Тогда по характеру воздействия на опорысистема внешне работает как балочная безраспорная. Это позволяетзначительноуменьшитьстоимостьопор,посравнениюстрадиционной арочной системой. Свойства системы, внешний вид,характер работы арки и балки во многом зависят от соотношенияжесткости ее компонентов.Если выполняется соотношение EIа/EIб>80..100, т.е.

жесткостьна изгиб арки значительно превышает жесткость балки, то балка восновном работает на восприятие распора арки и называетсязатяжкой, а система – аркой с затяжкой. Наличие арки определяетсохранение в такой конструкции особенности распорных арочныхсистем – S-образного прогиба. Работа арки и ее конструкция малоотличается от обычных арочных мостов. Но масса пролетногостроения по сравнению с арочным распорным увеличивается из-задополнительного расхода металла на устройство затяжек.

Крометого, уменьшение распора из-за деформаций затяжки приводит кувеличению изгибающих моментов и утяжелению самих арок.8Рис.1.2. Схемы комбинированных арочных конструкций – Арка сзатяжкой.Если сечение затяжки увеличивать, развивая ее в жесткуюбалку, то саму арку можно облегчить, сделать гибкой, способнойвосприниматьтолькопродольнуюсжимающуюсилу.Присоотношении изгибных жесткостей балки и арки EIб/EIа>80..100поперечная сила и изгибающий момент воспринимаются восновном балкой. При этом возникает новая система, называемаягибкой аркой с жесткой затяжкой.Арка, работающая только на сжатие, принимается всегда сосплошной стенкой. Продольное усилие в арке изменяется по длинепролета сравнительно мало, что облегчает подбор сечений арки.Значительная мощность балки жесткости позволяет осуществитьвнеузловое прикрепление поперечных балок проезжей части, чтоможет быть использовано для унификации стержней арки ибалочной клетки проезжей части.При загружении полупролета балка жесткости принимает Sобразную форму изгиба.

Если бы арка, подвески и балка жесткостине испытывали продольных деформаций, то изгиб балки был быкососимметричен, с точкой перегиба в середине пролета, авеличины изгибающих моментов разных знаков были бы всимметричных относительно середины пролетах, сечения балки –одинаковы.Продольныедеформацииэлементоввызываютсмещение всех промежуточных сечений балки жесткости, а9следовательно,преобладаниеположительныхизгибающихмоментов над отрицательными.С целью уменьшения расчетных моментов целесообразнопринять меры к уравниванию величины моментов разных знаковсозданиемотрицательногомоментапутемэксцентричногоприложения к балке распора арки.Рассматриваемая система получила сравнительно широкоераспространение, особенно в железнодорожных мостах.Жесткая балка, работающая на изгиб и растяжение, даетвозможность внеузлового прикрепления балок проезжей части итем самым оптимизации балочной клетки по минимуму массы.

Присредних пролетах наличие арки позволяет облегчить сечение балки,упростить изготовление, особенно в сварном варианте. Наличиебалки жесткости облегчает монтаж при надвижке и сборке наотдельных опорах крупными блоками.Рис.1.3. Комбинированная арочная схема – Гибкая арка с жесткойзатяжкой.Следуетобозначитьтакжекомбинированнуюсистему,предложенную профессором К.Г. Протасовым, состоящую изфермы с треугольной решеткой, нижний пояс которой выполнен ввиду жесткой балки.

Она способна воспринимать изгибающиемоменты от внеузлового прикрепления поперечных балок проезжейчасти. В такой конструкции, как и в арке с жестким нижнимпоясом, можно выбрать независимо оптимальные размеры, какпанели треугольной решетки фермы, так и панели проезжей части,10не используя дополнительные элементы в виде подвесок, стоек ишпренгелей.Рис.1.4. Комбинированная система профессора Протасова.Если в ней применить ферму с полигональным верхним поясом,то получится система, исключающая появление S-образногопрогиба от загружения временной нагрузкой.

Данная системапозволяет добиться почти постоянных значений усилий в панеляхверхнего пояса по его длине.Очертание оси арки по параболе приводит к относительнонебольшим расчетным усилиям в раскосах. Это облегчаетконструкции узлов, элементов решетки и верхнего пояса. При этомеслипостояннаянагрузкасущественновышевременнойвертикальной, что характерно для большепролетных автодорожныхмостов, большинство раскосов решетки оказываются растянутымипри любом положении временной нагрузки, что позволяетвыполнить их гибкими. Данная конструкция была предложенапрофессором Н.И. Поливановым. Эволюция схемы меняет еестатические свойства, превращая ее в решетчатую ферму сполигональным верхним и жестким нижним поясами.

При этомсущественно повышается ее вертикальная жесткость, благодаряисключению возможности ее S-образного прогиба от временныхнагрузок, занимающих часть пролета. Постепенное уменьшениевысоты такой фермы от середины пролета к опорам обеспечиваетмалое изменение усилий по длине верхнего пояса, а расположениеего узлов по параболе приводит к относительно небольшимрасчетным усилиям в раскосах решетки.

Кроме того, если11постоянная нагрузка существенно больше временной вертикальной,то большинство раскосов решетки оказывается растянутым прилюбом положении временной нагрузки. Недостатком такой схемыявляется невозможность стандартизации длин элементов решетки, атакженаличиепереломоввовсехузлахверхнегопояса,усложняющих конструкцию этих узлов. Однако следует сказать,что в условиях современных подходов к проектированию изаводскому изготовлению блоков металлоконструкций данныйнедостаток носит весьма условный характер.Общее достоинство комбинированных систем, в составекоторых имеется жесткая балка – возможность независимойкомпоновки конструкций проезжей части пролетного строения отконструкции несущих элементов самих систем.Включение балки в состав комбинированной системы при ездепонизу создает удобства при продольной надвижке как самойбалки, так и пролетного строения в целом, перевозке и установкепролетных строений в пролет на плаву, а также при сборке впролете на временных опорах.Арочные комбинированные системы с балкой жесткостидолжны быть тщательно запроектированы по прогибам призагружении временной нагрузкой части пролета, когда аркаработает в основном на постоянную нагрузку.