Особенности конструкций консольных мостов

Министерство Образования  РФ

Новосибирская Государственная  Архитектурно-художественная Академия

Кафедра ПЗ и СХС

 
 
 
 
 
 
 
 

Реферат на тему:

Особенности конструкций  консольных мостов

 

Выполнил: студент 311 группы

Афонин В.С.

Проверил: Лихачёв Е.Н.

Содержание

 

Консольные  мосты. Определение

Консольные  и другие балочные системы, используемые в конце XIX века, история их развития

Список использованной литературы

 

Консольные  мосты. Определение

 

Консольными мостами называются мосты, пролетные строения которых свешиваются за пределами опор. Пролетное строение Консольных мостов состоит из анкерной части, находящейся между опорами, и части, свешивающейся от опоры до конца фермы (консоли). Расстояние между опорой и концом консоли, а также между двумя консолями перекрывается подвесными пролетными строениями. [2] Консольные мосты применяются преимущественно при больших пролетах. Такие мосты в силу своей статической определимости нечувствительны к неравномерной осадке опор (как и разрезные системы). Консольно-балочная схема обладает также специфическим преимуществом над другими балочными схемами, а именно, возможностью регулирования усилий на стадии проектирования соответствующим выбором рационального вылета консоли. Кроме того, в консольно-балочной схеме упрощаются узлы сопряжения балок с опорами. По характеру распределения внутренних усилий по всей длине конструкции консольные системы близки к неразрезным. Однако размещение шарниров в пролёте (на весу) способствует перелому профиля моста, а следовательно - созданию очага ударного воздействия от движущегося транспорта. Недостатком консольно-балочных схем является то, что устойчивость их зависит от устойчивости базового пролета. Это значит, что выход из строя базового пролета приведет к прогрессирующему обрушению всего сооружения. Этот недостаток можно сгладить путем чередования базовых и зависимых пролетов по длине сооружения. [3]

 

 

Консольные системы:

 

 

Консольные  и другие балочные системы, используемые в конце XIX века, история их развития

 

В период развития металлических  конструкций балочная система мостов, отличаясь простотой и универсальностью, удобными для практических целей, стала  играть роль ведущей.

Перед висячими системами  балка имела то преимущество, что  ее жесткость допускала возможность  быстрого приспособления к непрерывно растущим нагрузкам мостов. Поэтому  прочнее всего привилась она  на железнодорожном транспорте с  его интенсивным ростом перевозок. Достоинства балки, по сравнению  с аркой, заключались в возможности  обходиться более легкими опорами, обеспечивая притом минимальное  возвышение проезда над пересекаемым путем при самых разнообразных  пролетах.

Массовое применение металлических  балок вскоре заставило конструкторов  обратить внимание на рационализацию, удешевление и архитектурные  качества именно этих систем. Успехи, достигнутые  в строительстве простейших балочных конструкций, автоматически отражались и на других более сложных системах.

В дальнейшем при рассмотрении не только металлических, но и появившихся  позже железобетонных мостов в поле нашего зрения постоянно будут оставаться три основные системы:

·разрезная

·неразрезная

·консольная

 

Схема балочной разрезной  системы.

 

Разрезные системы получили наибольшее распространение среди балочных металлических мостов. Причиной этого была простота и определенность их конструкций, независимость друг от друга пролетных строений, удобство [7] изготовления и монтажа. Безопасность разрезных ферм в случае неожиданных осадок и движения опор служит также доводом в их пользу. Легкость смены, восстановления, перевозки, применения типовых ферм сделали эти системы весьма удобными для использования на железных дорогах, где и сейчас они имеют наибольшее распространение.

Хотя простейшее очертание  ферм, придаваемое им параллельными  поясами, является с архитектурной  стороны вполне удачным, строители  не раз старались из экономических  соображений приблизить очертание  балок к эпюре изгибающих моментов. Исходя из этого, были выработаны типы ферм с криволинейным очертанием верхнего, нижнего и обоих поясов.

Фермы разнообразных форм с криволинейным очертанием обоих  поясов не получили распространения: помешал  их большой вес. Большое применение нашли фермы с одним криволинейным  поясом. Было перепробовано множество  очертаний, начиная от гиперболического и кончая параболическим, эллиптическим  и круговым, вплоть до полигонального. Можно заметить, что наиболее красивым типом заполнения оказывается ромбическое, рамное и треугольное. Легко заметить также, что каждый тип заполнения имеет свою особенную интонацию, подчеркивающую характер и размах энергии, с которой та или иная ферма  несет соответственную нагрузку. Это становится особенно ясным при  сравнении ферм, имеющих одинаковые очертания при разных способах заполнения, которые воспринимаются по-разному.

Найдя распространение главным  образом на мостах железнодорожного типа, эти фермы на фоне естественного  пейзажа производят довольно живописное впечатление. Так выглядит, например, параболическая ферма с нижним криволинейным  поясом, опирающаяся на высокую опору. Ее тонкие, едва касающиеся опоры концы, висящие на большой высоте, внушая беспокойство за устойчивость и прочность  сооружения, подчеркивают смелость и  живописность решения (виадук Митвейде).

С течением времени выяснилось, что экономия металла от криволи-нейности поясов имеет существенное значение только при больших пролетах, так  как достигается ценой усложнения изготовления и сборки ферм. Очертания  рядовых сооружений стали делать возможно простыми, признав наиболее целесообразным для ферм малых и  средних пролетов устройство параллельных поясов, что подтвердила и практика. В железнодорожных же мостах больших  пролетов криволинейные очертания  верхнего пояса удерживаются до сих  пор. [7]

 

Неразрезные балочные системы:

 

Неразрезные фермы вследствие совместной работы их пролетов легче и жестче разрезных. Поэтому они могут иметь меньшую высоту и более тонкие, легкие опоры. Однако распространение подобных ферм долго тормозилось боязнью возможных аварий от неравномерной осадки опор. Кроме того, они требуют точного изготовления, более сложного монтажа и имеют уникальный характер. Поэтому-то они и применяются реже разрезных ферм. Вслед за первыми металлическими неразрезными мостами со сплошной стенкой стали устраиваться сквозные многорешетчатые фермы с параллельными поясами. Этому способствовал переход к коробчатому типу поясов с жесткой решеткой, значительно улучшивших конструкцию ферм.

Как уже говорилось, в своей  основе система многорешетчатых  ферм была предложена и разработана  в дереве знаменитым русским изобретателем  И.П. Кулибиным, но в то время не была понята консервативным и не доверяющим русским изобретателям царским  правительством. Осуществленные за границей решетчатые и раскосные фермы  вновь вернулись к нам, но уже  под чужим именем - систем Тауна  и Гау, именем которых их иногда называют у нас до настоящего времени. Расчет и полное исследование этих ферм были произведены не за границей, а у  нас замечательным строителем-инженером  Д.И. Журавским, который пишет в  своей работе: "Исследование балок, состоящих из брусьев, раскошенных  и связанных между собой, было сделано в России прежде, чем это  было напечатано на английском, французском  и немецком языках"

Консольные системы, обладая всеми преимуществами неразрезных, сверх того не боятся осадки опор. Они удобны для сборки, но сложнее неразрезных и не так жестки. Поэтому эти системы особенно выгодны при больших пролетах, мало чувствительных к подвижной нагрузке, а также для мостов под обыкновенную дорогу, где интенсивность временной нагрузки невелика, и потому снижение жесткости конструкции не опасно. На мостах больших пролетов они позволяют с выгодой применять навесную сборку. Экономические качества их в общем те же, что и неразрезных систем. [7]

Из металла консольные мосты стали выполняться с  тех пор, как созрела зародившаяся в начале века идея шарнирного соединения ферм. Очень много сделал для распространения  консольных систем русский инженер  Семиколенов. Один из первых консольных мостов в Гассфурте, очерченный по эпюре  изгибающих моментов, имел еще слишком  сложный и вычурный вид.

В дальнейшем консольные, как  и неразрезные мосты, конструировались применительно к самым разнообразным  схемам. Консольным мостам в последнее  время придают также ступенчатый  силуэт.

При сооружении консольных мостов удалось достигнуть очень больших  пролетов. Таков Фортский мост в  Англии.

Хотя очертание главных  ферм этого моста по эпюре моментов и не представляет новизны, но крупный  масштаб, рациональность конструкции, продуманность всех деталей, применение оригинального трапецеидального сечения  и хорошие пропорции выделяют его из общего ряда других мостов.

Достоинства консольно-балочной системы:

Известно, что консольно-балочной системе присущи достоинства  как разрезных, так и неразрезных  балок (простота, повышенная жесткость, нечувствительность к неравномерным  осадкам опор). [7] Использование неразрезных  и консольных пролетных строений дает экономию за счет уменьшения размера  промежуточной опоры вследствие размещения только одной опорной  части (вместо двух при разрезных  балках), а также центральной передачи давления пролетного строения на опору. Неразрезные и консольные балки  целесообразно применять при  пролетах длиной 30-40 м и более, причем экономия возрастает с увеличением  пролетов. Однако следует иметь в  виду, что для железнодорожных  и автомобильных мостов длиной менее 33 м целесообразно использовать разрезные балки, которые можно  изготовить целиком и установить на опоры кранами.

К достоинствам неразрезных  и консольных систем следует также  отнести возможность использования  их в сложных условиях при сооружении эстакад в больших городах  и на автострадах, проложенных в  гористой местности.

Непременным условием применения неразрезных систем является устройство достаточно надежных и жестких оснований  опор, не допускающих их неравномерной  осадки. В тех случаях, когда условия  заложения не позволяют их предохранить от осадки, применяют консольные пролетные  строения. Возможны одно - и двухконеольные схемы пролетных строений. Мосты  с консольными балками имеют  те же преимущества, что и с неразрезными, но в отличие от них не реагируют  на неравномерные осадки опор. [7]

Недостатком консольно-балочных схем является то, что устойчивость их зависит от устойчивости базового пролета. Это значит, что выход из строя базового пролета приведет к прогрессирующему обрушению всего сооружения.

Этот недостаток можно  сгладить путем чередования базовых  и зависимых пролетов по длине  сооружения, а также введением  коэффициента надежности по ответственности gn³1 для конструкций базового пролета [1].

Помимо этого к недостаткам  консольных систем следует отнести  возможность переломов изогнутой  оси балки в шарнирах, сложность  их устройства и необходимость особых наблюдений при эксплуатации.

Материалы:

консольный мост конструкция  балочная

Для сооружения пролетных  строений с неразрезными и консольными  балками наряду с металлическими конструкциями широко применяют  железобетон с ненапряженной  и предварительно напряженной арматурой [10]

Особенности конструирования:

Для расположения в месте  сопряжения опорных частей высоту концов консоли и подвесного пролета  обычно уменьшают вдвое, причем для  восприятия поперечной силы необходимо эту часть значительно армировать и, кроме того, ее рекомендуется выполнять  не как ребристую, а в виде сплошной плиты. Длина консоли 1к не должна превышать 0,2-0,3 длины анкерного пролета 1г балки. Это делается для уменьшения прогиба конца консоли и снижения влияния ударов при переходе нагрузки от консоли к подвесной балке. Длина k подвесной балки принимается  в пределах 0,6-0,8 длины анкерного  пролета 1.

Консольные мосты могут  быть многопролетными. Каждая балка, консольная или подвесная, имеет по одной  неподвижной и подвижной опорной  части. При назначении длин пролетов консольных и подвесных балок  необходимо иметь в виду обеспечение  устойчивости консольных балок против опрокидывания.

В автодорожных мостах широкое  распространение получили однопролетные  консольные сооружения. Такая конструкция  экономична, так как не требует  создания устоев, а консоли разгружают основной пролет. Длину консолей подбирают  таким образом, чтобы изгибающий момент в середине пролета от постоянной нагрузки был равен нулю. Для сопряжения моста без устоя применяют  железобетонные плиты, прикрепленные  к концу пролетного строения.

Высоту неразрезных и  консольных главных балок с ненапряженной  арматурой в пролете назначают  в зависимости от его длины: для  железнодорожных мостов - 1/16 - 1/20/, для  автодорожных - 1/20-1/35 /.

В автодорожных мостах из предварительно напряженного железобетона для неразрезных  балок применяют высоту 1/27-1/40 и  даже до 1/47/. В консольных мостах с  шарниром в середине пролета высоту сечения назначают 1/37-1/64/.

На средних опорах высота неразрезных и консольных балок  обычно увеличивается на 20-40 % против высоты посередине пролета посредством  устройства вутов* с уклоном не круче 1: 3, а для больших пролетов нижней грани балок придают криволинейное  очертание. Это дает наиболее рациональное изменение сечений, соответствующее  изменению эпюры изгибающих моментов, и улучшает внешний вид. [10]

Криволинейное очертание  нижней грани балки в последнее  время применяется часто, несмотря на некоторое осложнение опалубки и  нестандартную форму блоков при  сборной конструкции. Увеличение высоты балки на промежуточной опоре  обусловливается необходимостью восприятия несколько большего отрицательного изгибающего момента в опорном  сечении и менее выгодными  условиями работы балки на опоре  в связи с тем, что сжатая зона не усилена плитой и сечение работает как прямоугольное. При этом увеличивается  плечо внутренней пары, и, следовательно, может быть снижено количество рабочей  арматуры над опорой. Требуемая площадь  сжатой зоны бетона также уменьшается.