Грузоподъемность опоры по условию прочности насадки на изгиб в сечении над сваей определяют по формуле
,(21)
где Pэ - допускаемая для опоры эквивалентная нагрузка при загружении двух смежных пролетов, кгс/см; W - момент сопротивления насадки в сечении над сваей с учетом загнивания и ослабления врубкой, см3; Кп - коэффициент на породу леса; l - расчетный пролет пролетного строения, см; ???? - сумма площадей участков линии влияния момента в насадке над сваей (рис. 16) берется из таблицы приложения 12 или 13; ??z - сумма ординат под продольными рядами колес линии влияния момента в насадке над сваей (см. рис. 16) берется из таблицы приложения 12 или 13; qо - постоянная нагрузка в кгс на 1 см2 площади моста от веса пролетного строения и проезжей части; nвр - коэффициент перегрузки временной нагрузки.
Рис. 16. Схемы к определению усилий в свайной опоре:
а - схема опоры; б - линия влияния изгибающего момента Мв в насадке; в - линия влияния давления на сваю В
Б. Определение грузоподъемности опоры по условию прочности насадки на смятие. При сопряжении сваи с насадкой последняя работает на смятие поперек волокон. Расчетное напряжение древесины на смятие волокон в 4-5 раз меньше сжатия и изгиба вдоль волокон. Площадь смятия в сопряжении бывает небольшая, поэтому эта проверка необходима.
Грузоподъемность опоры по условию прочности насадки на смятие определяют по формуле
,(22)
где Fсм - площадь смятия насадки при сопряжении со сваей, см2; ???? - сумма площадей участков линии влияния давления на сваю (см. рис. 16) берется из таблицы приложения 12 или 13; ??z - сумма ординат под продольными рядами колес линии влияния давления на сваю (см. рис. 16) берется из таблицы приложения 12 или 13.
Остальные обозначения указаны выше.
В. Определение грузоподъемности опоры по условию прочности свай или стоек на сжатие с продольным изгибом. Сваи чаще всего загнивают на уровне меженных вод, где рабочее сечение значительно уменьшается. Кроме того, сечение сваи бывает ослаблено в стыке.
Грузоподъемность опоры по условию прочности свай или стоек на сжатие с учетом продольного изгиба определяют по формуле
,(23)
где ?? - коэффициент продольного изгиба, который принимают по табл. 3 § 39; F - площадь сечения сваи или стойки, см2, которую принимают без учета ослаблений, если они не превышают 25 %. Если ослабления превышают 25 %, то принимают условную площадь F = Fн, где Fн - площадь ослабленного сечения.
Г. Определение грузоподъемности опоры по условию прочности свай на сжатие по ослабленному сечению. В старых мостах с большим загниванием свай на уровне меженных вод может оказаться более опасной работа свай на сжатие в ослабленном сечении без учета продольного изгиба.
Грузоподъемность опоры в этом случае определяют по формуле
.(24)
Пример 7. Балочный мост со сближенными прогонами имеет расчетные пролеты по 5,50 м. Опоры однорядные из пяти свай, сосновые, расстояние между сваями поперек моста - 1,50 м, диаметр свай - 24 см, диаметр насадки - 28 см. Глубина воды в межень у опоры - 1,00 м, на высоте 0,5 м от межени расположены стыки свай вполдерева, высота стоек опор от стыка до низа насадки - 3,80 м. Насадка соединена со сваями посредством врубок и шипов 6 ?? 6 см, глубина врубки в насадку составляет 4,5 см (рис. 17). Сваи связаны на уровне стыков горизонтальной схваткой и диагональными схватками.
Обследованием моста установлено, что сваи на уровне межени имеют загнивание по всему периметру на глубину 3 см. Выше межени сваи, схватка и насадка загниваний не имеют.
Рис. 17. К примеру определения грузоподъемности свайной опоры:
а - схема опоры; б - деталь конструкции узла В сопряжения насадки со сваей
По мосту предполагается эксплуатировать автомобили МАЗ-503 с колеей 190 см.
Грузоподъемность опоры по условию прочности насадки на изгиб в сечении над сваей определяем по формуле (21):
= 29,6 кгс/см = 2,96 тс/м,
где W = 1640 см3 - момент сопротивления насадки в узле В определен по таблице приложения 2 с учетом врубки и гнезда под шип; qо - постоянная нагрузка на 1 см2 проезжей части моста определяется по таблице приложения 9:
qо = 0,30??0,6 = 0,18 тс/м2 = 0,018 кгс/см2.
Грузоподъемность опоры по условию прочности насадки на смятие определяем по формуле (22):
= 24,7 кгс/см = 2,47 тс/м,
где Fсм = 346 см2 - площадь смятия насадки при сопряжении ее со сваей шипом будет (см. рис. 17):
Fсм = 452 - 2??41 - 36 = 346 см2.
Площадь сваи с учетом загнивания по всему периметру на глубину 3 см определяем путем уменьшения ее диаметра на 6 см.
Fн = 254 см2.
Ослабление сваи загниванием составляет больше 25 %, поэтому в расчете на сжатие с продольным изгибом принимаем условную площадь
F = Fн = ??254 = 339 см2.
Грузоподъемность опоры по условию прочности свай на сжатие с учетом продольного изгиба определяем по формуле (23):
= 75,8 кгс/см = 7,58 тс/м,
где ?? = 0,680 принят по табл. 3 § 39.
Грузоподъемность опоры по условию работы свай на сжатие по ослабленному сечению определяем по формуле (24):
= 84,1 кгс/см = 8,41 тс/м.
Грузоподъемность опоры определяется наименьшей допускаемой эквивалентной нагрузкой, полученной 2,47 тс/м из условий работы насадки на смятие.
В таблице эквивалентных нагрузок приложения 5 при определении грузоподъемности опор необходимо пролет брать удвоенный, так как давление на опору передается с двух смежных пролетов. Расчетные формулы (21-24) выведены для линии влияния с длиной загружения, равной двум пролетам. Но в формулы пролет подставляется обычный.
Из таблицы приложения 5 видно, что при пролете (длине загружения) 2 ?? 5,5 - 11 м для автомобиля МАЗ-503 эквивалентная нагрузка составляет 2,05 тс/м Она меньше допускаемой, равной 2,47 тс/м. Следовательно, автомобили МАЗ-503 по мосту пропускать можно.
3. МОСТЫ С ФЕРМАМИ
Определение грузоподъемности пролетных строений с дощато-гвоздевыми фермами
§ 55. При пролетных строениях с дощато-гвоздевыми фермами сначала определяют грузоподъемность поперечин, затем главных ферм. Грузоподъемность поперечин определяют так же, как в балочных мостах (см. § 48).
Дощато-гвоздевые фермы имеют большое количество швов, в которых может задерживаться влага и пыль. Условия проветривания недостаточные, поэтому эти фермы часто подвергаются загниванию, особенно в условиях теплого и влажного климата. В вертикальных швах загнивают пояса, стыковые накладки, стенка.
Грузоподъемность дощато-гвоздевых ферм определяется из условий прочности: нижнего пояса в ослабленном сечении; нижнего пояса в середине пролета; стыка нижнего пояса.
Невыгоднейшее расположение для расчетной фермы подвижной нагрузки поперек моста учитывают коэффициентом поперечной установки. Для автомобильной нагрузки величину коэффициента поперечной установки определяют:
при одном автомобиле на мосту (рис. 18, а) по формуле
;(25)
при двух автомобилях на мосту (рис. 18, б) по формуле
,(26)
где d - расстояние между осями ферм; ?? - расстояние соседних колес от смежных ферм; Е - колея автомобиля, который намечается пропускать по мосту.
При определении грузоподъемности сначала определяют допускаемую нагрузку, а по ней марки автомобилей, которые можно пропускать по мосту.
А. Грузоподъемность дощато-гвоздевых ферм по условию прочности нижнего пояса в ослабленном сечении. Сечение пояса по длине пролета выбирают с наибольшим загниванием или другими дефектами. Грузоподъемность нижнего пояса в сечении на расстоянии х от опоры определяют по формуле
,(27)
где Pэ - допускаемая эквивалентная нагрузка, кгс/см; Fн - площадь сечения нижнего пояса, см2, с учетом ослабления и загнивания; h - расчетная высота фермы (расстояние между осями поясов), см; q - постоянная нагрузка на 1 см главной фермы, кгс; l - расчетный пролет главной фермы, см; Ка - коэффициент поперечной установки автомобильной нагрузки, определяемый по формуле (25) или (26); х - расстояние от опоры до сечения пояса или стыка с наибольшим загниванием, см.
Б. Грузоподъемность дощато-гвоздевых ферм по условию прочности нижнего пояса в середине пролета. Кроме ослабленного сечения, нижний пояс фермы необходимо проверять на прочность в середине пролета. Грузоподъемность нижнего пояса в середине пролета удобно определять по формуле
,(28)
Рис. 18. Схемы к определению коэффициента поперечной установки для ферм:
а - один автомобиль на мосту; б - два автомобиля на мосту
В. Грузоподъемность дощато-гвоздевых ферм по условию прочности стыка нижнего пояса. Стык по длине пролета выбирают с наибольшим загниванием или другими дефектами, влияющими на его прочность, но ближе к середине пролета. В дощато-гвоздевых фермах стыки нижнего пояса делают на гвоздях или нагелях. Обычно стыком перекрывается только часть досок пояса, а остальные стыкуются в другом сечении. На стык должна передаваться та часть полного усилия пояса, которая соответствует перекрываемой стыком площади пояса. Грузоподъемность стыка нижнего пояса определяют по формуле
`,(29)
где Рэ - допускаемая эквивалентная нагрузка по условию прочности стыка, кгс/см; Тн - расчетная несущая способность одного среза нагеля или гвоздя, кгс, определяемая согласно указаниям § 40 и 41 с учетом коэффициента на породу леса; mс - количество срезов одного нагеля; mн - количество нагелей в полунакладке; ?? - коэффициент, который показывает, какая часть полного усилия пояса должна передаваться на стык.
Коэффициент ?? равен отношению площади сечения досок, перекрываемых стыком, к полному сечению пояса.
Определение грузоподъемности узловых поперечных балок в мостах с решетчатыми фермами
§ 56. Проезжая часть в мостах с решетчатыми пролетными строениями (например, Гау-Журавского) опирается на поперечные балки, которые располагаются в узлах ферм. При определении их грузоподъемности необходимо учитывать продольную невыгоднейшую установку подвижной временной нагрузки, при которой рассчитываемая балка будет испытывать наибольшее давление. На рис. 19 показаны невыгоднейшие продольные установки автомобильной и гусеничной нагрузок для узловой поперечной балки А. Балку А выбирают с наибольшим загниванием. Грузоподъемность определяют по прочности на изгиб в середине пролета с наибольшим расстоянием между главными фермами.
Рис. 19. Схемы к определению наибольшего давления на узловую поперечину в мостах с решетчатыми фермами:
а - схема невыгоднейшей установки автомобиля для поперечной балки А; б - загружение линии влияния давления на балку А автомобильной нагрузкой; в - загружение линии влияния давления на балку А гусеничной нагрузкой
А. Автомобильная или колесная нагрузка при езде поверху. При автомобильной или колесной нагрузке грузоподъемность узловых поперечных балок определяется по формуле
,(30)
где d - расстояние между осями главных ферм, см (берется наибольшее); ап - длина панелей главной фермы, см.
Б. Гусеничная нагрузка при езде поверху. При гусеничной нагрузке грузоподъемность узловых поперечных балок определяется путем проверки прочности балок на пропуск конкретной машины.
При опорной длине гусеницы сг ?? 2ап напряжения в узловых балках проверяют по формуле
?? = ,(31)
где Рг - давление от одной гусеницы, кгс, на 1 пог. см ее длины; сг - опорная длина гусеницы, см; bг - ширина гусеницы, см.
При опорной длине гусеницы сг > 2ап напряжения в узловых балках проверяют по формуле
?? = ,(31)
Определение грузоподъемности пролетных строений с фермами Гау-Журавского
§ 57. При определении грузоподъемности пролетных строений с фермами Гау-Журавского сначала определяют грузоподъемность элементов проезжей части (поперечин, прогонов, узловых поперечных балок), а затем грузоподъемность главных ферм.
Фермы Гау-Журавского подвергаются загниванию в стыках поясов, в узлах сопряжения раскосов с поясами, в местах прикрепления связей. Кроме загнивания, снижение грузоподъемности ферм может происходить за счет сколов и трещин по рабочим площадкам в шпоночных стыках нижнего пояса, в зубьях узловых подушек. Металлические тяжи подвергаются коррозии, и рабочее сечение их уменьшается.
Грузоподъемность ферм Гау-Журавского обычно определяется прочностью следующих элементов: 1) нижнего пояса в ославленном сечении; 2) нижнего пояса в середине пролета; 3) стыков нижнего пояса; 4) узловых подушек на скалывание; 5) узловых подушек на смятие; 6) металлических тяжей.
Невыгоднейшее расположение для расчетной фермы подвижной нагрузки поперек моста учитывается коэффициентом поперечной установки. Для автомобильной нагрузки величина коэффициента поперечной установки определяется по формуле (25) или (26) § 55.
Грузоподъемность ферм Гау-Журавского по условию прочности нижнего пояса в ослабленном сечении определяют по формуле
,(27а)
где х - расстояние от опоры до верхнего наиболее удаленного от опоры узла данной панели (рис. 20).
Остальные обозначения формулы (27а) указаны в § 55.
Грузоподъемность ферм Гау-Журавского по условию прочности нижнего пояса в середине пролета определяют по формуле
,(28а)
Грузоподъемность ферм Гау-Журавского по условию прочности древесины на скалывание между шпонками в стыке нижнего пояса определяют по формуле
,(33)
где Fск - суммарная площадь скалывания древесины между шпонками в полунакладках стыка, см2; ?? - коэффициент, который показывает, какая часть полного усилия пояса должна передаваться на стык.
Рис. 20. Схема к определению усилий в ферме Гау-Журавского
В числовом коэффициенте формулы (33) учтен коэффициент условий работы 0,7 согласно § 633 СН 200-62.
Грузоподъемность ферм Гау-Журавского по условию прочности металлических накладок стыка нижнего пояса определяют по формуле
,(34)
где Fм - суммарная площадь сечения металлических накладок стыка с учетом ослаблений отверстиями для болтов и коррозией, см2.
Если стыки нижнего пояса в фермах Гау-Журавского перекрыты не металлическими шпоночными накладками, а деревянными на нагелях, то грузоподъемность стыка определяют по формуле (29) § 55.
