Лекция_6_Основные_положения_проектирования_стальных_пролетных_строений

1.

«Дальневосточный государственный университет
путей сообщения»
«Институт транспортного строительства»
Кафедра «Мосты, тоннели и подземные
сооружения»
Дисциплина: «МОСТЫ НА ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГАХ»
Лекция № 6
Тема: Основные положения проектирования
стальных пролетных строений со сплошными
главными балками.
к.т.н. Цвигунов Д.Г.
2024 год

2.

Основными литературными источниками для
рассмотрения указанных вопросов являются:
1. Боровик Г.М. «ИСКУССТВЕННЫЕ СООРУЖЕНИЯ
НА ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГАХ» Сборник лекций. В двух
частях. Часть 1 Конструкции и проектирование
мостов и труб в условиях сурового климата.
Хабаровск. Издательство ДВГУПС, 2006 г.
2. Осипов В.О. «МОСТЫ И ТОННЕЛИ НА ЖЕЛЕЗНЫХ
ДОРОГАХ» Учебник для
вузов. Москва.
Издательство Транспорт, 1988 г.
3. СП 35.13330.2011 СВОД ПРАВИЛ. МОСТЫ И
ТРУБЫ. Актуализированная редакция СНиП 2.05.0384*

3.

При расчете однопутных железнодорожных
пролетных строений принимают равномерное
распределение вертикальных нагрузок.
Расчетная
схема
представляет
собой
разрезную балку на двух опорах с пролетом lр, на
которую действуют вертикальные равномерно
распределенные нагрузки:
•собственного веса металлических пролетов рм;
•веса мостового полотна рмп;
•временная
вертикальная
нагрузка
интенсивностью
определяемая в зависимости
от класса нагрузки К, длины загружения
= lр и
положения вершины линии влияния
= а / lр
(рис.1).
.

4.

в
tw
lр / 4
0, 5
bf
tf
рп р мп
б
0.5
hw
h
lр
Л.вл.М
tf
а
0, 5
0
1
Л.вл.Q
0
0
рис 1. Расчетная схема главной балки:
а – фасад балки; б – расчетная схема и линии
влияния изгибающего момента и поперечной силы;
в – поперечное сечение балки.

5.

Расчетные изгибающие моменты в одной
главной балке в середине ее пролета определяют
по формулам:
– для расчета на прочность
– для расчета на выносливость
где:
коэффициенты надежности по постоянной
и временной нагрузкам, определяемые по [3];
динамический
коэффициент,
определяемый по [3];
площадь линии влияния изгибающего
момента (рис.1).

6.

Наибольшая поперечная сила в опорном
сечении главной балки:
где
площадь линии влияния поперечной силы
(рис.1).

7.

При подборе сечений двутавровых главных
балок сначала определяют наивыгоднейшую
высоту балки из условия минимально требуемой
площади сечения балки:
где:
коэффициент, учитывающий неравномерность
изгибающего момента по длине балки, равный 1,2–
1,5 ;
;
расчетное
сопротивление
стали
балки,
определяемое по [3];
толщина стенки (рис.1).

8.

Толщину пояса принимают :
мм.
где:
•площадь сечения пояса балки (рис. 1);
•60[50,40]мм – толщина соответственно обычного и
северного А и Б исполнений. Если требуемая толщина
пояса превышает указанные величины, то применяют
пояса, состоящие из двух листов. Ширину пояса
рекомендуют определять:
(рис.1).

9.

Расчет по прочности
балки производят по:
•нормальным напряжениям;
•касательным напряжениям.
сечений
главной

10.

рис. 2. Схема балки к определению главных
напряжений:
а – поперечное сечение балки;
б – эпюры нормальных и касательных напряжений

11.

Расчет по нормальным
состоит в проверке условия:
напряжениям
где
- коэффициент, учитывающий ограниченное
развитие пластических деформаций в сечении и
определяемый по [3];
- момент сопротивления сечения нетто балки,
определяемый с учетом эффективной ширины
пояса по [3];
- коэффициент условий работы;
- расчетное сопротивление стали балки,
определяемое по [3].

12.

Расчет по касательным напряжениям состоит в
проверке условия:
где:
- статический момент полусечения брутто;
значения
минимального
и
максимального касательных напряжений в сечении
стенки, определяемые в предположении упругой
работы [3].

13.

В местах обрыва горизонтальных листов, где
одновременно действуют достаточно высокие
нормальные и касательные напряжения, производят
проверку условия:
где:
- нормальные напряжения в
проверяемой точке сечения;
среднее
касательное
напряжение в стенке балки;
- расчетные изгибающий момент
и поперечная сила в проверяемом сечении;
- момент инерции проверяемого сечения
нетто;
= 1,15.

14.

Расчет
главных
балок
на
общую
устойчивость. В середине пролета разрезных балок
верхние
пояса
работают
на
сжатие.
При
закреплении поясов в отдельных точках возникает
опасность потери устойчивости пояса по изгибнокрутильной форме. Расчет в этом случае состоит в
проверке условия:
где:
- расчетный изгибающий момент в пределах
расчетной длины сжатого пояса;
момент сопротивления сечения брутто
балки для крайнего волокна сжатого пояса;
- коэффициенты, определяемые по [3]
в зависимости от марки стали и гибкости балки из
плоскости стенки.

15.

Расчет на местную устойчивость стенки балки
состоит в проверке устойчивости отдельных
прямоугольных отсеков шириной а, равной
расстоянию между осями поперечных ребер
жесткости, и высотой
равной расстоянию между
осями поясов балки при отсутствии продольных
ребер (рис.3) .

16.

рис. 3. Схема для расчета устойчивости стенки
балки: а – фасад балки с поперечными ребрами
жесткости; б – схема отсека и сечение балки;
1, 2, 3 – номера отсеков

17.

Устойчивость
каждого
отсека
балки
проверяют с учетом трех компонентов ее
напряженного состояния:
•продольных
, поперечных
напряжений;
•касательных напряжений
;
нормальных
Указанные напряжения определяют из
предположения упругой работы материала по
сечению
брутто
изгибаемой
балки,
расположенному в середине отсека стенки (рис. 3).

18.

Проверку устойчивости отсека стенки, имеющей
только поперечные ребра жесткости, выполняют
по условию:
где:
критические
продольное
нормальное,
поперечное
нормальное
и
касательное напряжения, определяемые по [3] в
зависимости
от
марки
стали,
величины
приведенных напряжений, упругости защемления
пластинок, соотношения сторон отсека и др.;
коэффициенты, принимаемые по [3].

19.

Расчет на выносливость сечений балки
выполняют по нормальным напряжениям по
формуле:
- коэффициент, определяемый по формуле:
• = 1 - для железнодорожных мостов;
- коэффициенты, учитывающие марку стали
и нестационарность режима нагружения;
•эффективный
коэффициент
концентрации
напряжений, принимаемый по [3];
- коэффициент, зависящий от длины загружения
линии влияния [11];
коэффициент
асимметрии
цикла
переменных напряжений.

20.

Расчет прикрепления поясов к стенке балки.
Соединения пояса со стенкой и горизонтальных
листов пояса между собой рассчитывают на
горизонтальную сдвигающую силу и вертикальное
давление
временной
подвижной
нагрузки.
Производят
расчеты
на
прочность
сварных
соединений угловыми швами пояса со стенкой балки
при отсутствии (нижний пояс балки) и воздействии
(верхний пояс балки) местного вертикального
давления по металлу шва и по металлу границы
сплавления по [3]. Также производят расчеты
сварных соединений на выносливость, расчет
соединений
высокопрочными
или
обычными
болтами.

21.

Расчет
на
вертикальный
прогиб.
Максимальный упругий прогиб от статической
нормативной
временной
подвижной
вертикальной нагрузки для простой разрезной
балки определяют как:
• - коэффициент временной подвижной
нагрузки;
- эквивалентная временная вертикальна
нагрузка для
и
;
- пролет балки;
- жесткость сечения балки при изгибе.

22.

Расчетный период свободных поперечных
колебаний
железнодорожных балочных
разрезных
пролетных
строений
должен
удовлетворять условию
но не более 1,5 .

23.

Спасибо за внимание!