МЕТАЛЛИЧЕСКИХ МОСТОВ И ИХ МЕСТО

В МОСТОСТРОЕНИИ

Мостами называют сооружения, служащие для пропуска транспорта над препятствиями, чаще всего над водными преградами. Мост состоит из одного или нескольких пролетных строений и из опор. Металлическими называют мосты, имеющие металлические (выполненные полностью или главным образом из металла) пролетные строения. Некоторые части металлических пролетных строений могут быть железобетонными, деревянными и т. д.

11.1. ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ МОСТОВ

Многие тысячелетия мосты строили только из камня или дерева. Если не принимать во внимание небольшое число старейших висячих мостов, построенных в Азии с применением цепей из кованых железных звеньев, можно считать, что развитие металлического мостостроения началось со второй половины XVIII в. Этот процесс можно разделить на пять основных этапов.

Первый этап, охватывающий конец XVIII и начало XIX вв., характеризуется, прежде всего, строительством чугунных арочных мостов в Европе. На первом этапе получило также развитие строительство цепных висячих мостов (с шарнирными цепями из плоских звеньев).

Второй этап приходится на середину XIX в. Массовость строительства, рост подвижных нагрузок и динамических воздействий потребовали устройства балочных металлических мостов, причем чугун был постепенно вытеснен сварочным железом. Появились мосты со сплошными балками и со сквозными многорешетчатыми фермами, заимствовавшими первоначально конструктивную форму от деревянных конструкций — ферм Тауна. Почти единственным способом соединений элементов оказываются заклепочные соедн-нения.5

Третий этап (конец XIX в.) связан, прежде всего, с успехами строительной механики. Металлические конструкции отличаются четкостью работы, близкой к идеальным моделям строительной механики. Металлические мосты оказались первым видом металлических конструкций, получившим массовое распространение. Разработка методов расчета обусловила переход от эмпирически найденных решений к конструкциям, обоснованным расчетом. Многорешетчатые фермы были заменены фермами с простой и шпренгельной решеткой появились неразрезные пролетные строения. Характерно увеличение шарнирно-консольными конструкциями, в результате которого на рубеже XIX и XX вв. появились гигантские мосты. Для третьего этапа характерна также замена сварочного железа литым железом — непосредственным предшественником современных сталей.

Четвертый этап (начало XX в. до второй мировой войны) — период быстрого совершенствования и развития разнообразных систем и схем пролетных строений металлических мостов. Развивается вариантное проектирование, почти для каждого моста сопоставляется большое число вариантов различных систем и очертаний. Балочные пролетные строения в основном имеют переменную высоту и очертания, отвечающие огибающим эпюрам моментов. От поветвевого монтажа на сплошных подмостях переходят к современному монтажу из элементов заводского изготовления. Материалом пролетных строений становится малоуглеродистая сталь. Прочные позиции завоевывает принцип концентрации материала.

Пятый, современный этап (после второй мировой войны) можно назвать периодом совершенствования технологии и деталей конструкций, а также торжества принципа совмещения функций в конструктивной форме. Изготовление металлических конструкций постоянных мостов становится полностью индустриальным. Широкое развитие, получают типизация и унификация пролетных строений. Широкое распространение получает прогрессивный способ монтажа навесной сборкой . В балочных пролетных строениях уверенно переходят на очертания с параллельными поясами. Малоуглеродистые стали, вытесняются хладостойкими, коррозиестойкими и экономичными низколегированными сталями. Массовое распространение получают сталежелезобетонные пролетные строения, появляются пролетные строения с совместной работой стальной ортотропной плиты проезжей части и главных балок и современные коробчатые мосты, а также вантово-балочные пролетные строения — новая конструктивная форма, появившаяся в ФРГ и быстро распространившаяся по всему миру.

11.2. ВИДЫ СОВРЕМЕННЫХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ МОСТОВ

В зависимости от уровня пропуска транспорта мосты и пролетные строения могут быть с ездой поверху, понизу и посередине (рис. 1.1). На больших мостах транспорт пропускают иногда в два яруса; такие мосты называются двухъярусными.

При классификации по назначению следует различать железнодорожные, автодорожные, городские, пешеходные и трубопроводные мосты.

Система моста определяет внешние особенности его работы с позиций строительной механики, прежде всего характер возникающих от вертикальных нагрузок опорных реакций. Соответственно различают следующие системы:

балочные — в случае возникновения только вертикальных опорных реакций (см. рис. 1.1, системы 1, 2, 5, 6,8,9);

арочные — в случае возникновения распора, стремящегося раздвинуть опоры, и наличия основных несущих элементов арочного очертания (см. рис.1.1, система 4)

рамные — в случае возникновения аналогичного распора и выполнения верхних элементов опор жестко соединенными с пролетным строением (см. рис. 1, система 5);

висячие — в случае возникновения распора, стремящегося сблизить анкерные массивы или опоры (см. рис.1.1, система 7).

В зависимости от особенностей взаимодействия пролетов каждая из перечисленных систем (и прежде всего балочная) может быть разрезной, неразрезной, шарнирно-консольной и т. д.

Конструкции пролетных строений проще всего разделить на сплошностенчатые, сквозные и комбинированные (см. рис. 1.1). Особого внимания заслуживают висячие и вантовые комбинированные конструкции.

Железнодорожные металлические мосты чаще всего устраивают с ездой понизу, причем применяют балочную систему (разрезную или неразрезную) и сквозную решетчатую конструкцию. Для автодорожных и городских мостов наиболее характерна езда поверху с применением также балочной системы (неразрезной или разрезной) и сплошностенчатой конструкции.

К особым видам металлических мостов относятся: разводные мосты, допускающие пропуск судов при недостаточной высоте подмостового габарита; виадуки, перекрывающие долины на болылой высоте (отличаются весьма высокими промежуточными опорами, расположенными вне водной преграды); путепроводы при пересечениях дорог в разных уровнях; эстакады, служащие (взамен насыпи) для пропуска дороги над поверхностью земли, но при сохранении пространства под дорогой пригодным для использования; разборные мостовые металлические конструкции, допускающие многократное применение во временных мостах; наплавные и поплавковые мосты, в которых пролетные строения опираются на плавучие опоры или заанкеренные за дно подводные поплавки.

Рис.1.1 Основные виды пролетных строений с ездой поверху (а),

понизу (б) и посередине (в).

1-3-сплошностенчатые; 4,7-9-комбенированые;5,6-сквозные.

11.3. МЕСТО МЕТАЛЛИЧЕСКИХ МОСТОВ В МОСТОСТРОЕНИИ И МЕТАЛЛОСТРОИТЕЛЬСТВЕ

Главным преимуществом металлических пролетных строений перед железобетонными является значительно меньшая масса, что серьезно упрощает транспортирование и монтаж, уменьшает объемы опор и оснований и позволяет особенно эффективно перекрывать большие пролеты

К главным недостаткам металлических пролетных строений по сравнению с железобетонными относятся существенно больший расход стали и необходимость периодического возобновления окраски. Суммарный объем применения железобетонных пролетных строений в настоящее время значительно больше, чем металлических. Это относится, прежде всего, к автодорожным, и особенно — к городским мостам. В железнодорожных мостах с ездой понизу, а при пролетах свыше 30 м также и с ездой поверху заметно, преобладает применение металлических пролетных строений.

Район строительства, условия размещения заказа на заводе изготовителе (металлических или железобетонных конструкций), оснащение и опыт монтажной организации, и другие конъюнктурные условия часто оказываются решающими при выборе основного материала конструкции. В настоящее время железобетонные предварительно напряженные автодорожные и городские мосты оказываются иногда выгодными для пролетов до 200—300 м. С другой стороны, металлические пролетные строения в труднодоступных районах выгодны даже при пролетах 15—24 м.

Объем металлического мостостроения в общем, объеме металлостроительства занимает очень небольшую часть.

Значение металлического мостостроения для металлостроительства в целом никак не определяется тоннажем изготавливаемых и монтируемых конструкции.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: