Важлива професійна примітка та примітка щодо техніки безпеки: Це архівний експертний огляд, а не проект, статичний розрахунок, оцінка існуючого мосту чи інструкції щодо будівництва, перевірки чи відновлення. Оригінальні поділки, прольоти, співвідношення, напруги, матеріали, деталі з’єднань і конструктивні рішення були передані без професійної перевірки і не повинні використовуватися як сучасна специфікація. Проектування та роботи на мостах вимагають уповноважених проектувальників і підрядників, чинних норм і стандартів, геотехнічних і гідрологічних даних, розрахунку постійних і змінних впливів, втоми, вітру, температури, сейсмічності, стійкості, фундаментів, умов монтажу і міцності, а також випробування матеріалів, корозії, з’єднань і фактичного стану конструкції. Доступ до конструкції, робота на висоті, рух транспорту, підйом, зварювання, різання та складання несуть смертельний ризик і вимагають спеціального плану захисту.
Проектування, будівництво та відновлення сталевих мостів не є частиною нової публічної пропозиції Savo Kusić. Поточний фокус: дерев’яні вікна, дерево-алюмінієві вікна, вікна на замовлення і двері. Для проекту вікна чи двері ви можете надіслати запит на пропозицію.
Арочні мости
Існують справжні арочні мости з жорсткими арками, які можуть сприймати всі види ударів, і арочні мости, що складаються зі стрижнів, де жорстка система виходить за рахунок наявності балки жорсткості. Посилена арка (балка Лангера) розраховується в припущенні шарнірних з’єднань, тому арка навантажується тільки нормальними зусиллями. Згинальні моменти сприймає балка жорсткості, яка також виконує роль натягу, якщо арка розташована над балкою.
Арки та балки Лангера є економічнішими, ніж балкові перемички для великих прольотів, тому що рівномірно розподілене повне навантаження сприймає лише опорна лінія арки. За винятком додаткових сил, моменти викликані лише частковим навантаженням, і вони значно менші в арках, ніж у балках.
Мал. 1 — Порти мережі
Мал. 2 — Олов’яні порти
a) Арочні конструкції. Закріплені гавані рідко будуються через труднощі із закріпленням опор. Найпоширенішими є порти на двох шарнірах. Порти з трьома петлями мають перевагу в тому, що рух опор і зміна температури не викликають у них сил. Вони особливо застосовні для низького співвідношення f/l і у випадку ненадійного ґрунту. Жорсткі порти виготовляються у вигляді решіток (рис. 1) або у вигляді металевих кронштейнів (рис. 2). Арочна конструкція розташована над і під проїжджою частиною, заглибленої проїжджої частини уникають з естетичних міркувань. Luci iznad kolovoza dobijaju zatege radi prijema potiska luka. Якщо арка жорстко з’єднана з балками сусідніх отворів (рис. 1 c і e), на статичні розміри можна впливати в широких межах.
b) Балки Лангера мають відносно міцні арки, оскільки довжина вигину дорівнює відстані між вузлами верхнього з’єднання. Рішення з аркою під покриттям (рис. 3d) рідко використовуються в мостах. Брус для ребер жорсткості може бути листовим або гратчастим. За допомогою обох рішень цей промінь можна безперервно продовжувати в сусідні поля, таким чином створюючи безперервні системи або системи Гербера (рис. 3b). На рис. 4 показує поперечний переріз мосту з однією середньою балкою. Несуча конструкція складається зі стрижневої арки, жорстких підвісок і закритої порожнистої коробки як балки жорсткості, яка сприймає крутильні та згинальні моменти.
Мал. 3 — Довші балки
Мал. 4 — Поперечний переріз мосту з однією проміжною основною балкою
c) Рамні перемички. Коли необхідно забезпечити вільну висоту профілю по всій ширині отвору, рами застосовують на двох або трьох стиках з меншою опорною висотою, ніж у простих балок, завдяки дії рами (рис. 5).
e) Обчислення. Зазвичай арки розраховуються в припущенні, що їх вісь не деформується. Проте пружні деформації можуть бути значними. У розчинах із підвішеним натягом статичні значення не змінюються значно через деформацію, тоді як деформація прямих арок і балок Лангера може мати значний вплив на статичні значення.
Мал. 5 — Каркасні мости
Підвісні мости
Гратчасті підвісні мости, які самі по собі є жорсткими, будували дуже рідко. Сучасні підвісні мости мають балку жорсткості, яка обмежує і вирівнює вигин від зосереджених сил. Підвісними мостами з великими прольотами є міст Золоті Ворота поблизу Сан-Франциско (рис. 6a) з прольотом 1280m та Вашингтонський міст поблизу Нью-Йорка (рис. 6b) з прольотом 1067m.
Балки жорсткості листові або гратчасті, постійної висоти або з невеликим збільшенням висоти над середніми опорами. Співвідношення стріли до прольоту зазвичай вибирають у співвідношенні 1/9 до 1/11. Різні аварії показали, що на низькій висоті жорсткість може бути занадто низькою, особливо при малій власній вазі та невеликій ширині мосту.
Мал. 6 — американські підвісні мости: а) міст Золоті Ворота в Сан-Франциско (1937), б) міст Вашингтон у Нью-Йорку (1931), в) міст Флоріанополіс у Бразиліа (1926)
Зірочка
a) Шарнірні ланцюги з розширеними кінцями, які вільно лежать паралельно одна одній і стикаються один з одним у місцях з’єднання з перекриттям ланок із суміжних полів, виготовляють двома способами – з прибитими на кінцях підсиленнями з ламелей або з розширеними кінцями, отриманими куванням (рис. 7). Ланцюг мосту через Рейн побудовано з нікелевої сталі з міцністю на розрив від 5,5 до 6,5 т/см2. У менших американських підвісних мостах ланцюг виготовляється зі звичайної литої сталі, в деяких випадках також із легованої або загартованої сталі.
Мал. 7 — Ланцюг мостів Флоріанополіс
b) Спіральні троси. З яскравого дроту виготовлені замкнуті мотузки. Внутрішні шари дроту захищені покриттям із сплаву свинцю, тоді як зовнішні поверхні окремих проводів покриті захисним шаром.
Спіральні круглі троси в американських мостах складаються здебільшого з дроту, оцинкованого гарячим зануренням і частково обгорнутого подібним чином.
Холоднотягнуті мостові дроти мають міцність на розрив від 12 до 20 т/см2. Міцність до втоми може бути значно знижена, якщо зовнішня поверхня холоднотягнутих дротів знаходиться в поганому стані.
Подовження спіральної мотузки залежить від матеріалу дротів, а також від методу виготовлення мотузки. Пружне розширення в області нормальних допустимих напружень становить від 0,003 до 0,004. Оскільки мотузки постійно, пластично розтягуються за допомогою 0,001 під час першого навантаження, іноді перед використанням мотузки попередньо навантажуються з найбільшою силою і таким чином розтягуються. Переваги цього розтягування обмежені, оскільки значна частина «постійного розтягування» втрачається після ослаблення мотузки під час подальшого встановлення.
Історичні одиниці, назви сталі, захисні покриття, міцність, розширення та методи виготовлення або заливки кабельних головок не є сучасними характеристиками. Стан існуючих ланцюгів, канатів, якорів, кабельних головок і захисних покриттів визначається документацією, оглядом і випробуванням; не можна вивести з цього загального тексту.
Анкерування
Ланцюги від щиколоток закріплюються за допомогою заглушок в опорах, які бетонуються у фундаменті для кріплення.
Спіральні канати мають відповідні головки на кінцях (рис. 8). в якому дроти розплутують у формі віника, а після очищення заливають білим металом. Професійно литі головки мають таку ж міцність, як і мотузка.
Мал. 8 — Кабельні головки: а) проста головка, б) американська головка, в) Рейнська мостова головка
Підвіски та кабельні стяжки
Вішалки виготовлені з круглої сталі, особливо з труб або дротяних канатів (рис. 9 та 11). У випадку закритих канатів кабельні троси покриті кабельними стяжками (рис. 10). У випадку з окремими пучками кабелів підвіски сконструйовані таким чином, що окремі канати можна замінити новими, якщо це необхідно. Мотузкові вішалки прив’язані за допомогою кабельних головок, а невеликі відмінності в довжині вирівнюються прокладками.
Мал. 9 — Підвісний, старий міст через Рейн
Мал. 10 — Кабельні стяжки мосту через Рейн: а) новий міст, б) старий міст
Мал. 11 — Кабельні стяжки та підвісні мотузки
Вежі (пілони)
Вежі підвісних мостів кріпляться знизу на шарнірах, або їх можна закріпити, як це переважно в Америці. Ланцюг міцно кріпиться до веж. Рухома опора необхідна лише тоді, коли на вежі не можна покласти горизонтальні сили, які виникли б із нерухомими опорами.
Для великих підвісних мостів перевагу надають нижнім клиновим вежам. У цьому випадку спочатку можна встановити вежі, потім зірочки та підвіси, а нарешті – балки жорсткості. У самоанкерних підвісних мостах потрібні значні риштування, оскільки статична система починає діяти лише тоді, коли балка жорсткості закрита.
Дорожні опори та дорожня дошка
З огляду на дорожній рух і технічне обслуговування, ми повинні намагатися забезпечити, щоб тротуар на мосту, якщо це можливо, не відрізнявся від тротуару на сполучних частинах дороги чи залізниці. Оскільки тротуар сам по собі не має достатньої жорсткості, він повинен спиратися на систему поверхні у вертикальному напрямку, а також на систему, яка забезпечує йому горизонтальну бічну підтримку. Так звана рейкова дошка спирається на рейкові опори, які в основному складаються з поздовжніх і поперечних опор.
Поперечні опори
Поперечні балки передають рухливі навантаження на основні балки. Вони також є важливою частиною муфт. Поперечні балки лежать безпосередньо на основних балках і при похилих мостах, тому їх проліт дорівнює відстані головних балок. Поперечні опори - це, як правило, листовий метал, для невеликої довжини і звичайні рулонні опори. Корисно, щоб їх висота була в діапазоні від 1/6 до 1/8, хоча у випадку великих мостів і невеликої відстані між поперечними опорами (особливо у випадку тротуарної дошки) ця висота може бути навіть 1/20 діапазон.
Поперечні балки, як правило, розглядаються як прості балки, які жорстко з’єднані з основними балками, так що в поперечному перерізі мосту створюються відкриті або закриті рами. Через це виникають моменти защемлення, які слід враховувати особливо при з’єднаннях.
Мал. 12 — Поперечне з’єднання
Якщо внизу знаходиться тротуар, з’єднання здійснюється за допомогою простих з’єднувальних кутників, або. дорожні пластини, які вставляються в поперечину (мал. 12), або у вертикалі двотаврового профілю, а також замість їх ребер (мал. 13). Рішення на рис. 14 є особливо жорстким, оскільки там консольний лист вбудований як у поперечну опору, так і у вертикальну, так що момент у куті сприймається зрізними болтами. З іншими рішеннями не можна уникнути часткового розриву гвинтів і викривлення кутів з’єднання. З’єднання згідно рис. 12 та 13 значно більше деформуються під дією моменту, ніж згідно рис. 14. Подібні рішення виникають і для інших положень тротуарів. Укладання поперечних опор на основні опори можливе лише при достатній висоті конструкції. Потім основні опори з листового металу повинні бути посилені в місцях дії навантаження.
Мал. 13 і 14 — Варіанти підключення ригеля
Поздовжні опори
Поздовжні опори можуть бути під проїжджою частиною та під пішохідними переходами. Зовнішній прогін, який часто з’єднується з огорожею мосту, називають крайовим поздовжнім прогоном. Поздовжні опори виготовляються з прокатних і листових опор. Їх радіус дії до 12 m. Оскільки поздовжні балки піддаються найбільш безпосередньому впливу рухомого навантаження, їх жорсткість на вигин особливо важлива. Для залізничних мостів орієнтована висота прогону від 1/8 до 1/10. Поздовжні опори з високоякісної сталі взагалі непридатні через великий вигин. У багатьох старих мостах з’єднання поздовжніх прогонів здійснювалося згідно рис. 15. Один з’єднувальний кутник лежить між ніжками рулонної опори, а інший спирається на всю висоту поперечної опори. При таких з’єднаннях виникають значні вторинні напруги, а в багатьох випадках – втомні розриви, а також тріщини в місці розрізу ніжки. З цієї причини такі з’єднання не допускаються на залізничних мостах. Якщо неможливо уникнути розрізання ніжок, ці надрізи слід робити з великим заокругленням, щоб уникнути ризику утворення тріщин.
Мал. 15 — Поздовжнє опорне з’єднання
Дренаж
Осушенню мостів слід приділяти велику увагу. Швидке та повне відведення води є найважливішою передумовою тривалого терміну служби дорожнього покриття, а також самого мосту. Крім збільшення іржавіння та збільшення витрат на технічне обслуговування, місця утримання води також небезпечні через пошкодження морозом. Автомобільні мости, якщо це дозволяє рівень мосту, повинні мати певний поздовжній перепад (не менше 1%), який забезпечував би стік води до водостоку. Вода, забруднена маслом і пилом, відводиться по жолобах. Ці жолоби повинні мати достатній поздовжній нахил і бути доступними, щоб їх можна було регулярно чистити.
Мал. 16 — Дренажні та захисні шари дорожнього покриття
Асфальтові покриття не є абсолютно водонепроникними. Від спеціальної ізоляції під асфальт можна відмовитися, якщо асфальт лежить на бетонній плиті, яка зазнала вібрації, а сама плита є значною мірою непроникною. Якщо покриття недостатньо водонепроникне, щоб частина зливової води пробивалася, слід передбачити утеплення. Для сталевих мостів розглядаються покриття з асфальтобітуму або терра тощо, ізоляційні шари з бітумних ізоляційних мас із твердими вставками з паперу з вовняним повстям або джутовим плетінням, а також ізоляційні шари з металевої фольги з міді або алюмінію. Ізоляційні шари повинні бути захищені від механічних пошкоджень захисними шарами.
Опис водоспадів, жолобів, асфальту, бетонних плит, бітумних мас, повсті, джуту та металевої фольги є історичними. Сучасний дренаж, гідроізоляція, сталевий захист, деталі проникнення та технічне обслуговування розроблені як узгоджена система відповідно до чинних норм, кліматичних умов, дорожнього руху та фактичної конструкції.
Мал. 17 — Деталь дренажу по краю мосту
Муфти
Опори з жерсті мають малу жорсткість у напрямку, перпендикулярному до площини опори, сітки з передбачуваними стиками у вузлах навіть багаторазово рухливі в поперечному напрямку. Тому для створення просторово стабільних конструкцій спочатку потрібні вітрові опори та поперечні рами. Крім того, вони повинні сприймати навантаження, що діють поперек площини основних опор, і, нарешті, забезпечувати конструкцію від вигину та перекидання.
Муфти проти вітру
Ці муфти розраховані на сприйняття сил вітру та інших горизонтальних навантажень. Вони складаються з решіток або каркасних опор, прямих або зігнутих відповідно до поясів. Пояси зчепів проти вітру здебільшого є також поясами головних опор. Часто поперечні опори також є вертикалями зчеплення проти вітру.
Для навантаженого мосту береться менше вітрове навантаження, ніж для ненавантаженого. Якщо це дозволяє перетин, то кроквяні мости переважно мають дві вітрові розкоси між балками основних прогонів. Див. ескізи системи на рис. 18, у якому противітрові муфти та поперечні муфти позначені пунктирними лініями.
Кількість і тип поперечних з’єднань повинні бути достатніми для створення просторово жорсткої системи. Зазвичай сітки забезпечують стабільність і в кульових шарнірах. Порти та балки Гербера, за винятком малих мостів, посилені спеціальними зчепленнями проти вітру та вигину. У місцях з’єднання основних опор муфти повинні бути виконані таким чином, щоб вони не впливали на дію з’єднань, рис. 18e.
Мал. 18 — Розташування муфт проти вітру
Широкі тротуарні дошки з листового металу або залізобетону дуже жорсткі в своїх площинах. Якщо прольоти не надто великі, спеціальні муфти проти вітру можна не використовувати, оскільки відповідну роль може взяти на себе тротуарна дошка. Необхідно вжити заходів для сприйняття поперечних сил лише під час складання.
Під час вибору начинки слід мати на увазі, що зазвичай зусилля в стрижнях невеликі, а довжини вигину стрижнів великі. Тому кращими є решітки з короткою довжиною стрижня (наприклад, K-система або ромбічна система). Іноді противітрову муфту навішують на дорожні опори, щоб зменшити довжину вигину. Для зчеплення над тротуаром часто використовується ромбічна система без вертикалей.
Висотне положення муфти проти вітру визначається в основному конструктивними умовами (мал. 19). Якщо можливо, тут також уникають ексцентричного з’єднання. особливо з великими зусиллями, а муфта проти вітру встановлюється так, щоб вали стрижнів перетиналися в площинах основних опор (рис. 20).
Мал. 19 — Висотне положення противітрової муфти
Мал. 20 — З’єднувальний вузол проти вітру
Перехресні рамки
Мости з проїжджою частиною вище можуть посилюватися легкими решітчастими рамами згідно з рис. 22. Поперечні муфти у вигляді рами можуть з’єднуватися з основними ребрами жорсткості балок з листового металу. На рис. 21 багато кабелів розміщено над натяжною рамою на двох з’єднаннях, тобто над решіткою під поперечиною, так що вони доступні з середньої оглядової доріжки.
Мал. 21 — Поперечна рама та посібник із встановлення
Мал. 22 — Решітка поперечна рамка
Для мостів з проїжджою частиною внизу форма поперечних рам визначається вільним профілем для проїзду транспортних засобів. Перемички з гратчастими поперечними рамами показані на рис. 23d. Поперечні рами, які розподіляють навантаження (рис. 24), потрібні для грилів, щоб задіяти взаємодію всіх основних опор навіть при частковому навантаженні. Якщо це залізничний міст із криволінійною колією або якщо основні балки розташовані в кривій, це слід враховувати під час статичного розрахунку з’єднань.
Мал. 23 — Приклади поперечних з’єднань і основних опор
Мал. 24 — Поперечний переріз і поперечна балка для розподілу навантаження на мосту через річку Рур біля Гердеке
Муфта проти бічних ударів
Між поздовжніми опорами залізничних мостів (рис. 23c) необхідно передбачити спеціальну муфту для сприйняття бічних ударів транспортних засобів. Поздовжні двотаврові балки пропорційно дуже мало жорсткі в поперечному напрямку, тому бажано, щоб зчеплення проти бокових ударів підвищувало їхню безпеку проти бічного вигину (рис. 25).
Мал. 25 — Муфта проти бічних ударів
Антигальмівна муфта
Поперечні балки не здатні сприймати сили, які діють у поздовжньому напрямку мосту і виникають під час гальмування або початку руху транспортного засобу, і їх слід розвантажити шляхом встановлення антигальмівних муфт. Це гратчасті плоскі опори (рис. 26), які з’єднують поздовжні опори за допомогою муфти проти вітру (рис. 27). Між носієм і муфтою часто існує різниця у висоті. А в тих випадках, коли довжина опор може бути безпосередньо пов’язана з противітровою муфтою, необхідна спеціальна антигальмівна муфта, оскільки стрижні, що заповнюють вітрову муфту, не здатні сприймати значного навантаження на вигин. У деяких випадках його можна об’єднати в одну муфту проти вітру, муфту проти бокового удару та муфту проти гальм.
Мал. 26 — Антигальмівна система зчеплення
Мал. 27 — Антигальмівна муфта