Тема 7.2. Конструкция пролетных строений со сплошными главными балками.

Виды металлических пролетных строений со сплошными главными балками, области применения

По статической схеме пролетные строения со сплошными бал­ками могут быть разрезными, неразрезными и балочно-консольными.

Разрезные пролетные строения со сплошными балками (рис. 11.1, а) устраивают редко при пролетах до 42 м. Высота балок у них составляет 1/12... 1/15 пролета. При наличии крана необходи­мой грузоподъемности установка этих пролетных строений на опоры кранами — наиболее простой способ их монтажа. При уста­новке нескольких балочно-разрезных пролетных строений их можно соединить в неразрезную систему и надвигать по постоянным опо­рам мостов.

При пролетах более 42 м экономически целесообразнее стано­вятся неразрезные балки (рис. 11.1, б), В настоящее время при про­летах до 147 м неразрезные балки обычно имеют постоянную вы­соту по длине всех пролетов. Это позволяет упростить их изготов­ление и осуществлять монтаж пролетных строений надвижкой с конвеерно-тыловой сборкой на подходах. Высота неразрезных ба­лок составляет от 1/20 пролета при пролетах 63 м до 1/40 пролета при пролете 147 м. Длины крайних пролетов в неразрезных про­летных строениях при этом из условия равенства изгибающих мо­ментов в соседних пролетах следует назначать в пределах 70... 75 % от длины средних пролетов.

Однако если исходить из условия экономного расхода матери­ала, то уже при пролетах 84 и 105 м возникает целесообразность применения пролетных строений с переменной высотой по дли­не пролета. Над промежуточными опорами высоту целесообразно увеличить (рис. 11.1, в) для восприятия возрастающих отрицатель­ных изгибающих моментов. В этом диапазоне пролетов целесооб­разно ломаное очертание нижнего пояса, при этом почти на 75 % средней части пролета высота может быть постоянной. Пролетные строения такого вида устанавливают на опоры с помощью плаву­чих средств или методом навесного монтажа, так как продольная их надвижка невозможна.

При пролетах 105 м и более высоту неразрезных балок по сооб­ражениям экономии материала целесообразно изменять по всей длине (рис. 11.1, г). Обычно высоте придают криволинейное очертание, что усложняет изготовление балок и их монтаж, но улуч­шает их архитектурные качества.

Увеличение высоты балок в приопорных зонах вызывает рез­кое изменение жесткости, что существенно влияет на перерасп­ределение изгибающих моментов и позволяет уменьшить высоту балок в середине пролета.

Пролетные строения с переменной высотой балок по длине пролета обычно возводят методом навесного монтажа, что также существенно увеличивает отрицательные моменты на опорах и приводит к дополнительному увеличению высоты балок на опо­рах. Высота неразрезных балок с переменной высотой над опора­ми обычно в 1,5...2 раза больше высоты в пролете. В середине пролета таких балок их высота может составлять до 1/60 пролета.

Балочно-консольные пролетные строения со сплошными глав­ными балками в настоящее время не применяют, так как они ухудшают эксплуатационные характеристики пролетных строений дополнительным количеством деформационных швов. Кроме того, в настоящее время при любых грунтовых условиях освоена техно­логия возведения фундаментов для опор, исключающих возмож­ность их неравномерных и больших осадок, что исключает основ­ную причину, вызвавшую необходимость применения балочно-консольной системы.

Тип поперечных сечений пролетных строений со сплошными главными балками зависит от конструкции проезжей части, габа­рита пролетного строения и величины пролета. Основными несу­щими элементами поперечных сечений являются балки двутавро­вого или коробчатого сечений (рис. 11.2). Главные балки чаще вы­полняют коробчатого сечения с прямоугольным или трапецие­видным сечением. Трапециевидная форма сечения коробчатых ба­лок имеет преимущества по архитектурным и аэродинамическим соображениям. Кроме того, она позволяет иметь опору меньшей ширины.

Верхний пояс главных балок может быть стальным или желе­зобетонным. В первом случае получается стальное, а во втором — сталежелезобетонное пролетное строение. Рациональным являет­ся решение конструкции, при котором плита проезжей части вклю­чается в работу главных балок на общее действие нагрузки. При металлической плите проезжей части это обеспечивается легко. При железобетонной плите проезжей части возникают трудности с включением ее в работу главных балок в зоне отрицательных моментов, в связи с необходимостью обеспечения ее трещино-стойкости.

Количество главных балок в поперечном сечении пролетного строения зависит от габарита моста и величины пролета главных балок. При увеличении пролетов имеется тенденция к уменьше­нию количества главных балок (при больших пролетах выгоднее иметь небольшое количество более мощных балок). В последние десятилетия наметилась тенденция к применению в металличе­ских пролетных строениях как с железобетонной, так и металли­ческой проезжей частью сплошных стальных коробчатых (прямо­угольных и трапециевидных) балок, которые хорошо сопротив­ляются кручению, более равномерно, чем двутавровые, распре­деляют временную нагрузку. В широких мостах в поперечном сече­нии возникает необходимость применения большего количество главных балок.