Диссертация (Обоснование применения в мостостроении комбинированных систем в виде арки с затяжкой и пересекающимися гибкими подвесками), страница 4

Это приводит к небольшим изменениям значенийизгибающих моментов в зонах пят арок, однако в виду общейконструктивнойсложностиустройства данныхузлов, такоерешение может быть оправдано. Узел пят арок, так или иначе,требует детального трехмерного расчета и конструирования,особенно в металлическом выполнении при наклоне арок идопускает определенные усиления, связанные с изменениемзначений действующих моментов в арках.Рекомендуемое значение стрелы арки находится между 15% и20% от длины пролета.

Следует сказать, что Твейт в своих трудахрекомендует не превышать 15% значение стрелы арки, связывая этос эстетическим восприятием конструкции в целом. Данный подход,поменьшеймере,дискуссионен,посколькуэстетическоевосприятие конструкции зависит помимо самого пролета, отокружающих условий и требований, и ссылаться при назначениитакого важного параметра исключительно на архитектуру вероятноневполненекорректно.Приэтомвсетчатыхарках,запроектированных и построенных в Японии, высота стрелы аркисоставляет15-17%арки,изчегоТвейтделаетвыводоприемлемости значения в 16%.Проводя практический анализ данных конструкций из опытапроектированиярусловогопролетногостроениявсоставемостового перехода через р.

Обь по Оловозаводскому створу в г.Новосибириске(проектразработанЗАО«Институт«Стройпроект»), наиболее приемлемым оказалась высота арок 1920% от пролета. Данный фактор связан с достаточно значительнойдлиной пролета – 380 м и определенными отличиями материалов и22интенсивностейвременныхнагрузок,принимаемыхпонормативным документам РФ и зарубежным.Твейт и другие инженеры за рубежом при проектированииконструкцийподобноготипарекомендуютпримененияжелезобетонной затяжки, конструктивно представляющей собойплитупроезжейчасти,вкоторойрастягивающееусилиевоспринимается канатами преднапряжения.Необходимосделатьпояснение,чтовработахТвейтаполучаемая экономия металлоконструкций сетчатых арок посравнению с другими металлическими мостами во многомобъясняется конструированием затяжки из железобетона, в видуотсутствия в ней компонент изгибных усилий.

Конструкциясетчатой арки действительно позволяет добиться практическиполногоотсутствиярастягивающиемоментовнапряжениявзатяжке,воспринимаютсяаоставшиесяпредварительнообжатым сечением.Рис.1.15. Схема поперечного сечения затяжки, предлагаемаяТвейтом под автодорожный мост небольшого габарита под 2полосы движения.Аргументация данного решения заключается в повышениижесткости затяжки за счет материала, снижение объема трудозатратна монтаж стыков конструкций затяжки. При этом при большейширинепроезжейнапрягаемуючастиарматуруиТвейтврекомендуетнаправленииприниматьпоперекосипроектируемого пролетного строения.

Применяемый бетон в этомслучае имеет призменную прочность не ниже 50 МПа на сжатие.23Рис.1.16.Конструкцияжелезобетоннойзатяжкипролетныхстроений.Предлагаемое решение имеет очевидные плюсы, связанные сэкономией металлоконструкций и относительно малой высотызатяжки.Однакожелезобетоннаяконструкциязатяжкисущественно затрудняет монтаж пролетного строения, посколькудопускает только эксплуатационные граничные условия на всехстадиях работы (шарнирное опирание пролетного строения в пятахарок),либостроительствопролетногостроенияпутембетонирования затяжки на сплошных подмостях.Приэтомэкономияотметаллоконструкцийчастичнокомпенсируется возросшими расходами на арки и подвески, в связисувеличениемсобственноговесазатяжки.Крометого,использование бетона в заведомо растянутых сечениях видитсяцелесообразным при наличии специального обоснования такогорешения.Дополнительныеосложнениявызываетконструирования узла объединения арки и затяжки.24вопросРис.1.17.Примерконструкцииузлаобъединенияаркиижелезобетонной затяжки.Строительствоопалубочнойзатяжкиформой,такжетребующейосложняетсятщательностисложнойсоблюдениятехнологий укладки смеси, стыков блоков, устройства канатовпреднапряженного армирования.

Твейт говорит об эффективностиприведенного решения в рамках строительства мостов под 2 полосыдвижения. Однако под габарит в 6-8 полос движения с полосамибезопасности и тротуарами, с полной шириной проезжей части 3040 м, конструкция железобетонной затяжки требует серьезногоармирования как вдоль, так и поперек оси пролетного строения,конструкция становится чрезвычайно сложной с точки зренияпроектирования, расчета и строительства. С учетом возросшегособственного веса конструкции проектирование железобетоннойзатяжкиподширокиегабаритыпроезжейчастивидитсянецелесообразным.Более традиционным и рекомендуемым решением являетсяконструирование затяжки из металлоконструкций с ортотропной25плитой проезжей части. При проектировании следует обратитьвниманиенавнеузловоеприкреплениеподвесоксеткикпродольным балкам затяжки.

Конструкция металлической затяжкипозволяет в значительной степени упростить проектированиеконструкции в стадиях монтажа, позволяет говорить о возможностираздельного строительства затяжки и арки (например – установказатяжки в проектное положение методом продольной надвижки споследующим монтажом арочных конструкций и установкойподвесок).

Металлическая затяжка в известной степени позволяетварьировать положением точек опирания пролетного строения наразных стадиях конструкции. В качестве примера приводитсяпоперечное сечение руслового арочного пролетного строения вНовосибирске по проекту ЗАО «Институт «Стройпроект».Рис.1.18. Поперечное сечение арочного пролетного строения в г.Новосибирск, разработанный ЗАО «Институт «Стройпроект»Теоретически с целью экономии металлоконструкций возможенвариантконструированиязатяжкикомпозитного(сталежелезобетонного сечения). Однако необходимо учитыватьналичие железобетонной плиты проезжей части в растянутой зонесечения.Данныйподходтребует26разработкиопределенныхконструктивных решений по ликвидации растяжения в плите(выключение ее из совместной работы с балками).

Однако в этомслучаезначительнаячастьнапряженийвоспринимаетсяпродольными балками, что сразу же приводит к необходимомуувеличению несущих сечений. Одновременно с возрастаниемсобственного веса в затяжке возрастает сжимающая сила в арках,что также приводит к возрастанию расходов металла. При этом сконструктивной точки зрения, выключение железобетонное плитыиз совместной работы с продольными балками – в традиционныхисполнениях достаточно сложное решение, что в значительнойстепени усложняет монтаж пролетного строения.

Плиты в этомслучае, как правило, сборные, что сразу же порождает вопрос об ихкреплении (шпильки), устройстве швов, динамике и т.д.Выводы1.41. Современные решения по проектам пролетов данного типапозволяютговоритьомировомопытесооружениякомбинированных пролетных строений больших пролетов –известны примеры пролетных строений до 500 метров. Прирациональных условиях применения данные пролеты могутсоставить конкуренцию более традиционным системаммостов больших пролетов – вантовым и висячим мостам.Мировой опыт применения данных конструкций показываетвысокую степень их эффективности по сравнению с другимирешениями.2.

Пролетные строения различных комбинированных систем сполигональнымверхнимпоясомнаходилиширокоеприменение в опыте мостостроения СССР и России. Опытпримененияданныхмногочисленныхпролетовтрудахнашелотечественныхотражениевавторов–обозначены основные положения проектирования указанныхсхем,рекомендациикрасчетам27иконструированию.Разработаны различные эффективные системы типа «гибкаяарка - жесткая затяжка», «жесткая арка - гибкая затяжка»,предложенырешениятипакомбинированнойсхемыпрофессора К. Протасова, профессора Н. Поливанова,составлены методики по расчетам арочных пролетов (С.Ильясевич,А.эффективногоПерельмутер),примененияобозначеныусловиякомбинированныхсистем,рекомендации по строительству.3. С точки зрения комбинированных схем типа «арка сзатяжкой»необходимоотметить,чтовопытепроектирования и строительства СССР и РФ не получилираспространения системы типа «жесткая арка – жесткаязатяжка».

Одновременно с этим отмечается недостаточностьтехнической информации о пролетах данного типа, малаястепень проработанности исследований в области работыданных схем, критериев проектирования, положений расчетаи т.д.4. В практике отечественного мостостроения к настоящемумоменту отсутствует опыт проектирования и строительствапролетных строений мостов комбинированных систем снаклонными пересекающимися подвесками. В техническойлитературе в работах отечественных авторов приводятсяпримеры и рекомендации к проектированию различныхкомбинированныхсистем,однако,применительноксистемам пролетных строений с гибкими наклоннымиподвесками следует отметить малую степень изученностиконструктивных решений, расчетов, отсутствие системноизложенных основных положений проектирования.5.

Вработахисследованияотечественныхвобластиавторовнепредставленырациональногорасположенияподвесок, определения основных критериев проектированияданных пролетов.286. В научных работах отечественных ученых к настоящемувремени отсутствует информация о сравнении пролетныхстроенийкомбинированныхсистемснаклоннымиподвесками с другими схемами, не обозначены критериисравнения эффективности различных систем в зависимостиот условий проектирования, строительства и эксплуатацииискусственных сооружений.7. С точки зрения расчетов пролетных строений данного типа,какмногократнонастоящеестатическивремянеопределимыхотсутствуютсхем,рекомендациивпоэффективному решению расчетных задач с применениемсовременныхсредствпрограммногообеспечениясминимизацией трудозатрат на проведение расчетов.Наоснованиивышеперечисленн6ыхфактороввидитсянеобходимым провести работу по обобщению существующегозарубежногоопытасформулироватьстроительстваобщиеконструирования,положениярасчета,комбинированныхсистемприменительноусловиямкданныхпролетовпроектирования,аспектовсинаклоннымиспецификеиэксплуатацииподвескамиотечественногомостостроения.В диссертационном исследовании предлагается к рассмотрениюосновные положения методологии проектирования и расчетакомбинированных схем с гибкими наклонными пересекающимисяподвесками на основе проведенных исследований и зарубежногоопыта проектирования конструкций данного типа применительно кнагрузкам, материалам и требованиям нормативных документовРоссийской Федерации.29ГЛАВА II.

ОСНОВНЫЕ КОНЦЕПЦИИ И ОБЩИЕПОЛОЖЕНИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯКОМБИНИРОВАННЫХ ВНЕШНЕ БЕЗРАСПОРНЫХСХЕМ ПРОЛЕТНЫХ СТРОЕНИЙ С ГИБКИМИПОДВЕСКАМИ.2.1Особенности проектирования пролетных строенийкомбинированных систем с гибкими подвескамиОсновныеособенности,связанныеспроектированиемразличных конструкций подобного типа, следующие: Криволинейность очертания верхнего пояса пролетного строения,что в известной степени затрудняет расчет несущих элементов,построение эпюр распределения внутренних усилий; Расчетыведутсявусловияхмногократнойстатическойнеопределимости конструкций; В связи со значительными действующими осевыми силами вэлементах конструкций для сжатых элементов требуется проверкаобщей устойчивости; В условиях циклического неравномерного загружения пролетногостроения временной нагрузкой усилия в элементах связях могутбыть знакопеременными, что приводит к проблеме расчетаусталости конструкций и стыков. Конструктивные сложности устройства стыков элементов (арказатяжка,связи-арка-затяжка),требующиедетализированныхрасчетов в трехмерной постановке; Расчеты требуется вести с учетом стадий монтажа пролетныхстроений;Любаякомбинированнаяконструкциясполигональнымверхним поясом может быть теоретически интерпретирована какразрезная балка, имеющая растянутую и сжатую зоны условногосечения.

При этом вполне естественным фактором является ростзначений действующих изгибающих моментов в сечении приувеличении длины перекрываемого пролета. Очертание верхнего30поясавнекоторойстепениинтерпретируетраспределениеизгибающих моментов по длине пролетного строения, достигаямаксимальной высоты сечения в точке максимума эпюры моментов.Таким образом, можно говорить о некоторой идеализированнойкомбинированной схеме, в которой все конструктивные элементыподвержены воздействию исключительно осевых внутреннихусилий, без компонент изгибающих моментов. Подобная схемапозволяет свести к конструктивному минимуму размеры несущихэлементов, поскольку не требуется увеличения момента инерциисечения с целью восприятия действующих изгибающих моментов.Арка работает на сжатие, затяжка и связи (подвески) – нарастяжение.При этом в процессе рассмотрения различных решенийкомбинированныхконструкцийбольшоевниманиедолжноуделяться анализу расхода основных материалов, что, в конечномсчете, определяет степень экономической эффективности решения.Приведеманализстатическойработынекоторыхкомбинированных внешне безраспорных схем.С точки зрения комбинированных арочных мостов с гибкимиподвесками наиболее распространенная схема пролетного строения– комбинированная с полигональным верхним поясом с системойвертикальных подвесок.