Дерево как материал для мостов (стр. 7 )

Следовательно, чем выше ферма, тем легче пояса, но при этом увеличиваются длина раскосов и тяжей и затраты материала на эти элементы. Кроме того, высота ферм связана с величиной панели. Наиболее благоприятный угол наклона расходов к вертикали 40–45°, однако угол наклона определяет величину панели, от которой зависит, в свою очередь, конструкция проезжей части. При величине панели более 2–3 м. проезжая часть существенно усложняется. Чем ниже ферма, тем меньше панель при том же угле наклона раскосов, причем необходимо еще обеспечить достаточную жесткость фермы, прогиб которой возрастает с уменьшением высоты.

При целесообразной высоте ферм больших пролетов не удается одновременно получить малую панель и благоприятный угол наклона раскосов. В этих случаях уменьшают панель вдвое при помощи стоек при езде поверху (рис. 3.32, б) или подвесок при езде понизу (рис. 3.32, в). Стойки подвески передают нагрузку на раскосы в местах их пересечения. Эти дополнительные элементы работают только на местную нагрузку, находящуюся в пределах данной панели.

Конструкция ферм небольших пролетов из брусьев сравнительно проста. Ферма моста под железную дорогу с расчетным пролетом 21,12 м. имеет 11 панелей по 1,92 м (рис. 3.33). Высота фермы между осями поясов 3,5 м (1/6пролета). Нижний и верхний пояса состоят из четырех брусьев, уложенных в один ряд с просветом 2 см. для проветривания и пропуска тяжей, причем плоскости просветов поясов совпадают. Сечение брусьев верхнего пояса 20×24 см, нижнего 20×30 см.

Рис. 3.33 – Пролетное строение с фермами Гау–Журавского под железную дорогу: а – фасад: б – поперечные разрезы; в – план верхних связей; 1 – щебень; 2 – узловая подушка

Для обеспечения равномерной работы брусьев пояса между ними устанавливают дубовые шпонки и пояса стягивают горизонтальными болтами. Стыки брусьев располагают вразбежку, стыкуя в каждой панели один брус. Стыки нижнего пояса перекрывают металлическими накладками со шпонками (рис. 3.34). В верхнем сжатом поясе устройство такого стыка не требуется; при тщательной пригонке торцов брусьев и расположения стыка в узле достаточно перекрыть его обычными металлическими накладками на болтах для обеспечения жесткости, так как усилие передается через торцы.

Рис. 3.34 – Варианты стыков нижнего пояса в фермах Гау–Журавского: 1 – сварной шов; 2 – накладка; 3 – шпонка

Глубина врубки всех подушек в пояса 4 см, хотя горизонтальная составляющая усилия в раскосе, передающаяся на пояса, у опор значительно больше, чем в середине пролета. Цельные по всей ширине пояса подушки имеют длину 1 м.

Под гайки тройных тяжей круглого сечения d = 30–50 мм. уложены подгаечники из швеллеров № 24 длиной 80 см. Тонкая стенка швеллера во избежание изгиба вдоль фермы усилена плоской подкладкой, общей для всех тяжей. Швеллеры уложены на парные брусья подушек, пропущенных по всей ширине моста и связанных по концам двумя парами горизонтальных болтов.

Горизонтальные связи расположены в плоскости верхних и нижних поясов и представляют собой горизонтальную крестовую решетку со сжатыми диагоналями и растянутыми стяжками. В верхних связях концы диагоналей из брусьев (20×20 см) упирают в дубовые подушки, а в нижних связях врубают в пояса и притягивают болтами к поперечным узловым брусьям. Роль стяжек выполняют поперечные брусья с тяжами. В плоскости опорных стоек расположены вертикальные поперечные связи, передающие давление ветра с верхних связей на опоры. Диагонали врублены в поперечные брусья, уложенные на опорные узловые подушки. В пролете в четырех местах предусмотрены промежуточные поперечные связи.

Расстояние между осями ферм, принятое равным 2,20 м, обычно значительно больше расстояния между рельсами и возрастает с увеличением пролета. Чтобы пояс не работал на местный изгиб в пределах панели, нагрузку передают на ферму только в узлах, через два поперечных бруса сечением 24×24 см, на которые опирают прогоны. На прогоны укладывают поперечины.

Для растянутых стыков нижнего пояса рекомендуется вместо накладок со шпонками применять металлические накладки на глухих точеных нагелях (рис. 3.34, б) или деревянные накладки со сквозными цилиндрическими нагелями (рис. 3.34, а).

Фермы Гау–Журавского применяют редко в связи с большим расходом лесоматериала и металла, а также необходимостью монтажа фермы из отдельных элементов на месте.

Фермы с металлическими нижними поясами использовали при восстановлении мостов в период Великой Отечественной войны. В обычных условиях применение таких ферм нецелесообразно вследствие значительных затрат металла и относительно небольшого срока службы пролетного строения.

Опоры мостов под пролетные строения с фермами

Деревянные опоры, поддерживающие пролетные строения с фермами, могут быть свайными, рамно–свайными, ряжевыми, а в отдельных случаях при отсутствии постоянно действующих водотоков – рамно–лежневыми и рамными с бетонными столбами в основании.

Для восприятия значительного вертикального давления, силы торможения и ветрового давления опоры должны обладать необходимой прочностью, устойчивостью и жесткостью, что достигается увеличением количества свай или стоек и развитием размеров опор в продольном и поперечном направлениях.

Конструкция опор зависит от величины пролета, вида езды, высоты моста и характера водотока. При невысоком уровне меженных вод и высоте моста до 5–6 м. опора башенного типа отличается от опор мостов с малыми пролетами лишь увеличением количества коренных свай (рис. 3.35, а). Число свай определяют из условия прочности с учетом продольного изгиба и смятия между насадкой и сваями. Довольно часто несущая способность свай по прочности и передаче давления на грунт оказывается большей, чем предельное усилие, допускаемое по условиям смятия между насадкой и сваями. В этом случае увеличивают сечение или количество свай либо применяют для насадки древесину с большим сопротивлением на смятие поперек волокон (дуб). Учитывая трудность получения дубовых брусьев или бревен, обычно увеличивают количество свай.

Расстояние между крайними рядами свай в продольном направлении определяют из условия обеспечения устойчивости опоры при действии тормозных сил, а в поперечном направлении – из условия поперечной устойчивости при действии ветра. Системой продольных и поперечных связей опору превращают в жесткую пространственную конструкцию.

Устройство опор при большой глубине воды затруднительно, так как для обеспечения жесткости конструкции необходимо устанавливать подводные связи. В этом случае применяют металлические тяжи (рис. 3.35, б), прикрепляемые к сваям так, чтобы после их забивки место крепления тяжа находилось выше дна. Верхние концы тяжей снабжают нарезкой. Такие тяжи можно устанавливать в продольном и поперечном направлениях.

Рис. 3.35 – Схемы опор под пролетные строения с фермами: 1 – муфта

Подводные связи устраивают и в виде деревянных подкосов (рис. 3.35, в). Перед забивкой к свае прибалчивают коротыш (прируб), а с противоположной стороны сваи несколько выше коротыша забивают костыль. После забивки на сваю надевают хомут, который опускают вместе с раскосом, зацепляя за костыль. Затем раскос поворачивают в проектное положение и прикрепляют вверху к другой свае. В рассмотренных случаях необходимо знать глубину забивки свай.

Свайные опоры обладают необходимой прочностью и устойчивостью, однако устройство большого количества врубок в местах сопряжения элементов, производимое вручную, требует больших затрат труда и времени. Более целесообразно применять рамно–свайные опоры, для которых на месте забивают сваи, срезают их несколько выше уровня меженных вод и устанавливают насадки. Рамы для верхней части опоры изготовляют на стройдворе и устанавливают на свайное основание краном. Устройство рамно–свайных опор позволяет значительно сократить сроки строительства и его трудоемкость по сравнению со свайными опорами.

Схемы рамно–свайных опор зависят от ширины и высоты моста. При большой высоте надводная часть опоры состоит из нескольких ярусов рам.

Башенная опора под железнодорожные пролетные строения с фермами (рис. 3.36) имеет две рамы высотой по 5 м. В поперечном направлении каждая рама состоит из двух средних вертикальных и четырех наклонных стоек. Рамы связаны диагональными схватками, соединенными со стойками на врубках, притянутых болтами. Все элементы выполнены из круглого леса. При высоте надводной части 10 м. расстояние между крайними сваями в поперечном направлении 6,7 м. является минимальным для обеспечения поперечной устойчивости. Рамы соединены друг с другом и с насадками свайного основания при помощи болтов и металлических планок. Непосредственное сопряжение насадок с нижними лежнями рам нельзя признать удачным, так как возможно лишь при точной забивке свай, поэтому целесообразнее укладывать на насадки продольные лежни и на них устанавливать рамы.

Рис. 3.36 – Свайно–рамные опоры под железнодорожные пролетные строения

По фасаду опора имеет четыре ряда свай, расстояние между парами которых составляет 3,9 м. Столь широкая расстановка свай вызвана большой высотой опоры и необходимостью обеспечения ее устойчивости и жесткости при действии тормозных сил. Все четыре ряда рам связаны в жесткую систему продольными схватками.

Значение связей в рамных опорах большее, чем в свайных опорах. Забитые в грунт сваи обладают некоторой сопротивляемостью горизонтальным силам, в то время как в рамной конструкции соединения рам друг с другом и со свайным основанием относительно слабые.

При широкой расстановке свай по фасаду между концами пролетных строений на опоре остается промежуток, который перекрывают прогонами, опирающимися на поперечные балки ферм или специально установленные на верхнюю часть опоры стойки.