Пролетные строения с фермами Гау — Журавского

Тема 4.3. Деревянные решетчатые фермы.

Основные схемы главных ферм и связей. Для перекрытия про­летов от 20 до 40—50 м применяют пролетные строения с фермами. Гау — Журавского. Они имеют крестовую решетку (рис. 9.1, о). Пояса и раскосы делают деревянными, стойки же из стальных тяжей. В некоторых случаях при отсутствии хорошего лесоматериала для увеличения надежности ферм в сборных конструкциях нижний (растянутый) пояс, а иногда и оба пояса делают стальными.

Раскосы ферм Гау—Журавского сопрягаются с поясами при помощи узловых подушек, упираясь в них торцами. Такое сопря­жение способно передавать только сжимающие усилия. Поэтому в зависимости от знака поперечной силы в каждой панели рабо­тает только тот раскос, в котором возникает сжимающее усилие. Под действием постоянной нагрузки и при полном загружений всей длины ферм временной нагрузкой на сжатие работают восходящие раскосы, являющиеся основными. Встречные раскосы, в кото­рых при этих загружениях не возникает усилий, называют обрат­ными. Обратные раскосы включаются в работу на сжатие при таких положениях на мосту временной нагрузки, которые вызыва­ют перемену знака поперечной силы в соответствующей панели. Так как раскосы ферм Гау — Журавского всегда работают только на сжатие, то в стойках всегда возникают только растягивающие усилия, что позволяет делать их из стальных тяжей. В опорных панелях, где поперечная сила однозначна, обратные раскосы ста­вят для уменьшения свободной длины основных раскосов. При езде понизу главные фермы всегда делают без крайних стоек и первых панелей верхнего пояса. Для уменьшения свободной длины опорных раскосов ставят дополнительные полураскосы (см. рис. 9.1, а).

Для плотного прилегания торцов раскосов к узловым подуш­кам тяжи ферм натягивают гайками, имеющимися на обоих кон­цах каждого тяжа. В процессе эксплуатации их периодически под­тягивают. Подтягиванием тяжей можно также устранить провесы ферм, образующиеся с течением времени под действием вертикаль­ной нагрузки и от усушки дерева.

Высоту ферм Н с ездой поверху принимают от V? до '/э пролета, а с ездой понизу */5—¹/₆ пролета. Если фермы имеют один (ниж­ний) или оба металлических пояса, то высота их может быть не­сколько меньшей.

Угол наклона а раскосов ферм назначают от 45° до 60°.

Усилия от временной нагрузки и веса конструкции проезжей части передаются главным фермам в их узлах с помощью попе­речных балок. По конструктивным и экономическим условиям це­лесообразен шаг L поперечных балок порядка 2,5—4 м. Поэтому в пролетных строениях с ездой поверху и пролетами до 20—30 м главные фермы имеют простую крестовую решетку (см. рис. 9.1,а). При пролетах же 30—40 м для уменьшения длины панели часто применяют решетку с дополнительными стойками (рис. 9.1, б). Е фермах с ездой понизу тоже часто применяют дополнительные стойки из стальных тяжей, уменьшающие длину панелей проезжей части.

Для пространственной жесткости пролетных строений главные •фермы соединяют между собой связями.

В пролетных строениях с ездой поверху, как правило, вдоль верхних и нижних поясов главных ферм располагают продоль­ные связи (рис. 9.2, а). Кроме горизонтальных продольных свя­зен, необходимы I! поперечные связи в вертикальных плоскостях на опорах пролетного строения (опорные поперечные свя­зи), а также и вдоль пролета через каждые 5— 8 м. Продольные связи представляют собой горизонтальные фермы, поясами кото­рых служат пояса главных ферм, решетка же состоит из раскосов (диагоналей) и поперечных схваток. В пролетных строениях с не­большими пролетами можно допускать устройство только одной системы продольных связей вдоль верхнего (сжатого) пояса при условии постановки достаточного количества промежуточных по­перечных связей. В случае большого количества главных ферм в. пролетном строении достаточно их связывать продольными связя­ми попарно (рис. 9.2, б). Промежуточные поперечные связи, необ­ходимые для поперечной жесткости пролетного строения и улуч­шения распределения временной нагрузки на главные фермы, на­до всегда ставить по всей ширине поперечного сечения пролетного строения (рис. 9.2, б).

В пролетных строениях с ездой понизу для передачи ветровых опорных реакций верхних продольных связей на опоры моста уст­раивают поперечные ветровые рамы, расположенные в плоскостях опорных раскосов. Подкосы, создающие жесткость верхних узлов ветровых рам, придают им вид порталов, поэтому опорные ветро­вые рамы называют портальными (рис. 9.2, г).

Конструкция главных ферм и проезжей части. Деревянные пояса ферм составляют из двух-трех бревен или брусьев, распо­лагаемых, как правило, в одном уровне. Между ветвями поясов делают зазоры для пропуска металлических стоек-тяжей. Для уп­рощения конструкции сечение деревянных поясов принято делать одинаковым на всей длине ферм. В продольном направлении каж­дая ветвь состоит из нескольких стыкованных между собой частей. Так как стыковые соединения растянутых поясов трудно сделать абсолютно надежными, рекомендуется располагать стыки так, что­бы в каждой панели одна из ветвей непременно проходила непре­рывно (рис. 9.3, а). Во многих эксплуатируемых мостах стыки пе­рекрыты накладками из полосовой стали толщиной 8—12 мм.

Вертикальные накладки имеют шпонки из приваренных к ним стальных брусочков (рис. 9.3, б). Сварные швы, прикрепляющие шпонки, накладывают по продольным кромкам полосовой наклад­ки (рис. 9.3, б, г).

Шпонки должны плотно входить в пазы, вырезанные в соеди­няемых элементах. Для этого пазы надо делать тщательно, в точ­ном соотношении с размерами и расположением шпонок в наклад­ках. Стыковые накладки плотно притягивают болтами. Из-за труд­ности пригонки накладок с большим количеством шпонок в каж­дой полунакладке рекомендуется делать не более трех шпонок. Главный недостаток стыков со шпоночными (гребенчатыми) на­кладками— это опасность скалывания древесины между шпонка­ми от неточной их пригонки и трещин, вызванных усушкой. Поэто­му в настоящее время рекомендуется проектировать более надеж­ное перекрытие стыков с помощью металлических нагелей. Стыки, перекрытые двусторонними деревянными накладками на стальных нагелях, недолговечны из-за быстрого растрескивания накладок. При металлических наладках делать их двусторонними не удает­ся, так как невозможно достигнуть совпадения дыр для постановки сквозных нагелей. Поэтому стальные накладки делают односторон­ними (рис. 9.3, в), просверливая через них отверстия для одно-срезных — глухих нагелей (штырей) и стяжных болтов. Целесо­образны также клеештыревые стыки.

В фермах с металлическими поясами из уголковой или швел­лерной прокатной стали (рис. 9.3, д) стыки поясов перекрывают металлическими же накладками из полосовой или уголковой стали.

Раскосы ферм Гау — Журавского изготавливают из бревен или, реже, из брусьев. Основные раскосы состоят из двух ветвей, об­ратные из одной. В месте взаимного пересечения раскосы стяги­вают между собой болтами. Своими концами раскосы упираются в узловые подушки, обычно из брусьев, расположенных волок­нами перпендикулярно к плоскости ферм (рис. 9.4, а, д). В этом случае давление раскосов действует на подушки поперек волокон, что неблагоприятно для древесины. Поэтому их готовят из более прочного леса: дуба, отборной сосны.

При небольших усилиях, передаваемых раскосам, подушки делают с гладкой поверхностью, примыкающей к поясам, а при больших усилиях — с зубцами (см. рис. 9.4, а, д) для лучшей передачи поясу горизонтальной состав­ляющей усилия основного раскоса. Торцы раскосов закрепляют против смещения металлическими штырями. Если нет дуба, то узловые подушки можно сделать металлическими, сваренными из листовой стали (рис. 9.4, б). В фермах с металлическими поясами узловые подушки тоже металлические приваривают непосредст­венно к поясу (рис. 9.4, в).

Тяжи изготавливают из круглой стали диаметром от 20 до 100 мм. Для удобства установки и последующего натяжения оба конца тяжей нарезают для закрепления гайками. Чтобы нарезка не ослабляла расчетное сечение тяжа, на его концы приваривают куски более толстой стали (рис. 9.4, г) впритык или с применением.накладок. Концы тяжей закрепляют гайками и контргайками. При большой длине тяжи приходится составлять из нескольких кусков, соединенных между собой электросваркой.

Для распределения усилий от тяжей на ветви пояса ставят подгаечные брусья. Чтобы гайки не вдавливались в древесину,.под них подкладывают металлические шайбы (см. рис. 9.4, а, б, д). Для того чтобы элементы сквозных ферм работали на продоль­ные усилия и в них не возникали изгибающие моменты, необходи­мо давление от проезжей части передавать в узлах ферм. Наибо­лее употребительно устройство проезжей части с поперечными балками, укладываемыми в узлах главных ферм. Балки из двух.ветвей располагают по возможности в пределах ширины узловой подушки. Для равномерной передачи давления от поперечной бал­ки на ветви пояса применяют центрирующие опорные подушки (см. рис. 9.4, а).

В пролетных строениях с ездой понизу из-за большого расстоя­ния между главными фермами поперечные балки приходится де­лать мощного сечения. В большинстве случаев их изготавливают многоярусными составного сечения на колодках (рис. 9.4, д) или пластинчатых нагелях. При большой ширине моста поперечные балки устраивают в виде решетчатых ферм. Так как верхняя по­верхность узловых подушек главных ферм узка для размещения на ней поперечных балок, то на подушки укладывают деревянные подкладки (см. рис. 9.4, д).

Тротуары обычно опирают на выпущенные концы верхнего яру­са поперечных балок или на бревенчатые коротыши, прикреплен­ные к концам поперечных балок.

Пример конструкции пролетного строения с фермами Гау — Журавского и ездой поверху приведен на рис. 9.5. Ширина проез­жей части па мосту 7 м. Пролетное строение имеет в поперечном сечении три главные фермы расчетным пролетом по 31,5 м и вы­сотой 4 м.

Пояса образованы из двух бревен диаметром 28 см. Стыки вет­вей нижних поясов расположены в смежных панелях вразбежку и перекрыты металлическими шпоночными накладками. Стыки верхних поясов тоже расположены вразбежку и перекрыты деревянными накладками на металлических нагелях. Раскосы из бре­вен диаметром 18—20 см сопряжены с поясами при помощи дубо­вых двухбрусчатых подушек. В средних узлах подушки имеют гладкую поверхность, прилегающую к поясам, а ближе к опорам, где усилия в раскосах увеличиваются, подушки зубчатые. Тяжи имеют диаметры от 28 до 56 мм.

Конструкция проезжей части моста из двойного настила (верх­них дощатый, нижний из пластин) опирается на ряд прогонов. У оси пролетного строения прогоны сближены, так как пластины нижнего настила имеют здесь стыки. Прогоны лежат на попереч­ных балках из двух бревен, опирающихся через центрирующие подушки на верхние пояса главных ферм. Бревна поперечных ба­лок уложены комлями к оси пролетного строения и стыкованы вполдерева над средней фермой. Поперечный уклон проезжей час­ти создан естественной комичностью этих бревен и подтеской их в местах опирания на центрирующие подушки. Продольные связи состоят из парных поперечных схваток, прикрепленных по бокам от узлов к поясам, и раскосов, уложенных на эти схватки. Попе­речные схватки верхних связей прикреплены к поясам снизу, а нижних связей — поверх нижних поясов. В опорных сечениях и че­рез каждые две панели по длине пролетного строения установлены вертикальные поперечные связи в виде диагональных бревен, упертых торцами в продольные подушки, врезанные в поперечные схватки верхних и нижних продольных связей.

В местах опирания концов главных ферм нижние их пояса уси­лены подбалками.

Сборные конструкции ферм. Блоки сборных конструкций долж­ны иметь размеры, позволяющие удобно доставлять их к месту строительства моста. Фермы из блоков могут иметь стыки в узлах или же в серединах панелей. В первом случае (рис. 9.6, б) каждый из блоков представляет собой законченную часть фермы, после соединения которых образуется целая ферма. Во втором случае (рис. 9.6, а) раскосы в стыкуемых панелях надо доставлять от­дельно и устанавливать на место при сборке ферм из блоков, В сборных фермах рационально делать металлические пояса, уп­рощающие устройство стыков блоков.

Конструкция сборных пролетных строений расчетным пролетом 21,5 м, приведенная на рис. 9.6, е, имеет главные фермы с метал­лическими поясами из прокатных швеллеров № 26, деревянные брусчатые раскосы и стойки из тяжей. Каждая ферма образуется из трех блоков (по схеме рис. 9.6, а) со стыками поясов в серединах панелей. Конструкция проезжей части имеет деревянные неразрёзные поперечины, опирающиеся в узлах главных ферм. Раскосы упираются своими торцами в приваренные к поясам поперечные стальные листы (рис. 9.6, в). В стыках блоков нижние пояса пере­крыты двусторонними горизонтальными листовыми накладками (рис. 9.6, д), а стыки верхних поясов — листовой и швеллерной па-кладками (рис. 9.6, г). Накладки прикрепляют к поясам точеными болтами диаметром 20 мм. Поперечные связи устроены на опорах.

и в середине пролета. Продольные связи— деревянные и располо­жены они в уровне нижних поясов ферм.

В нашей стране построен ряд мостов со сборными пролетными строениями. Однако такие конструкции распространены пока мало, хотя заслуживают более широкого применения.

Дата добавления: 2014-12-07