Визначення зусиль в опорах мостів

Проміжні опори мостів розраховуються на сили, що діють уздовж і поперек мосту. При цьому зусилля не підсумуються, а розглядається роздільний їхній вплив.

При розрахунку проміжних опор балкових мостів враховуються наступні види силових впливів (рис. 2.26): власна вага опори , опорні тиски від ваги пролітних будов і мостового полотна і ,опорні тиски від тимчасового рухомого навантаження і ,сили гальмування і ,вітрові навантаження , тиск льоду ( відповідають рівню низького льодоходу, – високого), навантаження від навалу суден , поперечні удари рухомого навантаження і в мостах на горизонтальних кривих — відцентрова сила. Постійні навантаження обчислюються по попередньо призначених розмірах і щільності матеріалів. Пролітні будови, як правило, проектуються раніше, ніж опори, тому опорні тиски від ваги пролітної будови і тимчасового навантаження бувають уже відомими.

Рис. 2.26. Схема прикладання навантажень до проміжної опори мосту

Устої розраховуються тільки на навантаження, що діють у напрямку уздовж мосту. При розрахунку устоїв (рис. 2.27) до навантажень, що враховується при розрахунку проміжних опор, додаються: вертикальний тиск від ваги ґрунту на обрізах і похилих площинах устоїв, горизонтальний тиск ґрунту від власної ваги насипу і тимчасового навантаження на призмі обвалення Е. При обсипних устоях вважають, що тиск льоду сприймається конусом і на устій не передається. Якщо проектом передбачені заходи, що запобігають можливість розмиву конуса, допускається враховувати пасивний відпір ґрунту з боку конуса. Навал суден, як правило, на устій неможливий.

Рис. 2.27. Схеми до визначення зусиль в устоях: а – схема прикладання навантажень; б – епюри тиску ґрунту від його власної ваги і тимчасового навантаження на призмі руйнування

Всі основні навантаження, що діють безпосередньо на опори мосту, або передаються через пролітні будови, наведені в параграфі 2.9.1. Крім цього, при відповідних умовах у розрахунках опор повинні враховуватися гідростатичний тиск води, сили тертя в опорних частинах, а в статично невизначених системах – просідання устою, вплив морозного випучування ґрунту та температурні кліматичні впливи. У мостах розпірних систем на опори передається розпір пролітної будови від постійних і тимчасових навантажень на ньому.

Гідростатичний тиск враховується шляхом зменшення тиску від власної ваги частин споруди, розташованих нижче рівня води. Однак при розрахунках зручніше приймати його у вигляді активної сили, що діє вгору і змінюється залежно від розрахункового рівня води (УМВ або УВВ):

(2.9)

де — об’єм частини споруди, що перебуває у воді; — питома вага води.

Питома вага ґрунту з урахуванням гідростатичного зволоження

, (2.10)

тут – коефіцієнт пористості; – питома вага ґрунту.

Вага ґрунту визначається залежно від нашарувань ґрунтів і положення підошви фундаменту. Рівень води (УВ) приймають найвищий або щонайнижчий, невигідний для розглянутого розрахункового випадку.

При визначенні зусиль в опорах поздовжнє навантаження від гальмування або сили тяги переноситься у рівеньпроїзної частини при розрахунку устоїв і у рівень опорних частин при розрахунку проміжних опор. При цьому дозволяється не враховувати додатковий вертикальний тиск або момент, пов'язані із цим переносом. Поздовжнє зусилля від гальмування передається на нерухомі опорні частини, а через них на опори в розмірі 100 % від повного поздовжнього зусилля, що діє на пролітну будову. У зв'язку з можливим в експлуатації заклинюванням рухливих опорних частин і наявністю інших, не врахованих прямим шляхом впливів, умовно вважають, що ковзними опорними частинами на опору будепередаватися 50 %, а катковими, валковими або секторними – 25 % усього поздовжнього зусилля.

При постановці на опорі двох різнойменних опорних частин (рухомої і нерухомої) зусилля від рухомих опорних частин не враховується, крім випадку розташування в розрізних пролітних будовах нерухомих опорних частин з боку меншого прольоту. Зусилля на таку опору приймається рівним сумі поздовжніх зусиль, переданих через опорні частини обох прольотів, але не більше зусилля, переданого з боку більшого прольоту при нерухомому його обпиранні.

У нерозрізних пролітних будовах при відповідному обґрунтуванні дозволяється зусилля, що передається на опору від нерухомих опорних частин, зменшувати на значення сил тертя в рухливих опорних частинах при мінімальних коефіцієнтах тертя, приймаючи це зусилля не менш отриманого при розподілі повного поздовжнього зусилля між всіма опорами пропорційно їх жорсткостям. При обпиранні пролітних будов на опори через нерухомі або пружно податливі гумові опорні частини поздовжнє навантаження між опорами розподіляється з урахуванням жорсткості опор і гумових опорних частин.

Нормативний опір від тертя в рухомих опорних частинах враховується у вигляді горизонтального реактивного зусилля

, (2.11)

де – нормативне значення коефіцієнта тертя в опорних частинах, отримане як середнє з можливих екстремальних значень; — вертикальна складова опорної реакції від дії розглянутих навантажень із коефіцієнтом надійності .

Реактивне поздовжнє зусилля, щовиникає в гумових опорних частинах внаслідок опору їхньому зрушенню, обчислюється за формулою

(2.12)

де — площа гумових шарів; — модуль зсуву гуми; — переміщення в опорних частинах; — сумарна товщина шарів гуми. Розрахункові реактивні поздовжні зусилля встановлюють при перевірці на міцність за значеннями і , при перевірці залізобетонних конструкцій на тріщиностійкість за значенням модуля

(2.13)

Опори, на яких установлені рухомі і нерухомі опорні частини повинні бути перевірені на дію розрахункових сил тертя, що виникають внаслідок температурних переміщень від постійних навантажень, з врахуванням і при розрахунках міцності і при розрахунках тріщиностійкості. Зусилля тертя при дії постійних і тимчасових (без динаміки) навантажень слід враховувати при розрахунку конструкцій опорних частин і прилягаючих до них частин опори та пролітної будови, а також при розрахунку опор на скельній основі.

З урахуванням можливості заклинювання опорних частин в експлуатаційних умовах при розрахунку опор однопролітних балкових мостів з ковзними плоскими й тангенціальними опорними частинами, а також устоїв багатопролітних розрізних балкових мостів приймається гальмова сила або сила тертя в опорних частинах від власної ваги пролітної будови при його температурних деформаціях, залежно від того, яка з них приймає більше значення. Для проміжних опор багатопролітних розрізних мостів при рівних прольотах сила тертя (температурна) не враховується, при нерівних прольотах враховується різниця сил тертя.

Сили морозного спучення приймаються за СНиП по проектуванню основ і фундаментів, а просідання основи — з розрахунку фундаменту за деформаціями. Розрахункові значення навантажень при виконанні конкретних розрахунків повинні прийматися з урахуванням коефіцієнтів, наведених у параграфі 2.9.1. При цьому для масивних опор і частин опор, що перебувають у ґрунті, динамічний вплив навантаження не враховується.

Навантаження й впливи вводяться в розрахунок опор у найбільш невигідних сполученнях. При складанні сполучень варто мати на увазі, що спільна дія ряду навантажень неможлива (див. табл. 2.1), а одночасне досягнення всіма навантаженнями сполучення максимальних значень малоймовірно. Тому їх комбінують із урахуванням коефіцієнтів сполучень (див. параграф 2.9.1). При розрахунку опор розглядається кілька сполучень. Сполучення навантажень підбираються так, щоб можна було одержати в розрахунковому перерізі опори максимальні зусилля: нормальні сили, горизонтальні сили, згинальні моменти.

Іноді більш небезпечним може виявитися сполучення навантажень, при якому, хоча й жодне із зусиль не досягає максимуму, однак всі вони (або частина їх) досить великі. При розрахунках стійкості положення проти перекидання і зрушення та у розрахунках міцності позацентрово стиснутих опор можуть виявитися більше небезпечними сполучення, що викликають мінімальну нормальну силу.

Для розрахунку зусиль у перерізах опор і фундаментів сполучення, що включають у себе горизонтальні навантаження, спрямовані поперек і уздовж осі мосту, розглядають окремо (навантаження, що діють уздовж і поперек мосту не підсумують).

Варто мати на увазі, що якщо всі навантаження і їхні плечі щодо центра ваги розрахункового перерізу визначені, то для більшості можливих сполучень легко встановити, чи можуть вони бути найбільш невигідними. Так, поперечні удари коліс варто вводити в розрахунок, якщо їхній момент більше, ніж сума моментів від вітру і відцентрової сили. Сполучення з навантаженням від навалу суден розглядають, якщо момент від цього навантаження більше моменту від тиску льоду на опору.

Якщо не очевидно, яке з можливих сполучень навантажень є самим невигідним для опори, зусилля, що виникають у її перерізах і елементах варто визначати від декількох сполучень навантажень.

Характерні сполучення зусиль для розрахунку проміжних опор і устоїв мостів наведені в [3].

Від кожного розрахункового сполучення навантажень визначаються зусилля в розрахункових перерізах опор: поздовжня сила, рівна алгебраїчній сумі вертикальних навантажень, прикладених вище розрахункового перерізу, згинальний момент від вертикальних і горизонтальних сил щодо осі, що проходить через центр ваги розрахункового перерізу, і поперечна сила, рівна сумі проекцій всіх сил на горизонтальну вісь.

Як розрахункові розглядаються перерізи на обрізі фундаменту, у місцях зміни розмірів опори, на рівні обпирання ригеля.

Опори мостів розраховують на міцність і стійкість форми тіла опори, загальну стійкість положення проти перекидання й зрушення (за першою групою граничних станів), тріщиностійкість, поворот, крен, зсув верху (за другою групою граничних станів). Відповідні перевірки повинні бути виконані для фундаментів опор і їхніх основ.

Дата добавления: 2015-07-19