Определение внутренних усилий в сечении промежуточных опор

           3.3.3. Определение внутренних усилий в сечении промежуточных опор.

В расчетах опор внутренние усилия, как правило, требуется определить в нескольких сечениях. Поэтому при определении усилий от собственного веса необходимо определить вес отдельных элементов опоры G_i: оголовка, прокладных рядов, верхней части опоры, нижней части, имеющей в речных опорах обтекаемую форму, и т.д. (рис. 3.25). Вес каждого элемента опоры определяют с учетом его проектных размеров и объемного веса материала, из которого он выполнен (обычно это бетон, бутобетон или железобетон).

                  Опорные давления от собственного веса пролетных строений, мостового полотна и находящихся на мосту различных обустройств V_gi также определяют по их проектным размерам с учетом объемных весов материалов. Вес типовых пролетных строений, часто применяемых в мостах под железную дорогу, определен соответствующей технической документацией.

                  Временная нагрузка от подвижного состава в общем случае вызывает действующие на опору вертикальные силы в виде опорных давлений V_v, горизонтальные продольные силы Н_Т, возникающие при торможении, а также горизонтальные поперечные силы Н_ГС и вертикальные силы V_ГС от ударов подвижного состава. На кривых участках пути действует центробежная сила.

                  Для определения опорных давлений V_v применяют линии влияния (рис.3.26,а). Эти линии влияния могут быть использованы для определения давлений на опоры от постоянных нагрузок и от горизонтальных поперечных временных нагрузок (поперечные удары подвижного состава, центробежная сила, поперечная ветровая нагрузка).

                  Горизонтальная поперечная сила Н_ГС, вызываемая ударами подвижного состава, прикладывается в уровне головки рельса. На опору она будет передаваться через опорные части. Поэтому при переносе силы Н_ГС в уровень опорных частей необходимо учесть момент М_ГС, равный произведению силы Н_ГС на расстояние от головки рельса до центра опорных частей. Момент М_ГС будет воспринят парой сил V_ГС=М_ГС/В (В – расстояние между центрами опорных частей, измеряемое поперек оси моста). Силы V_ГС можно считать приложенными к верху подферменников, направлены они в противоположные стороны.

                  Поперечная ветровая нагрузка действует на пролетное строение и на подвижной состав. Поверхность пролетного строения, на которую действует ветер, измеряют от подошвы рельса до его низа, а рабочую ветровую поверхность подвижного состава принимают в виде сплошной полосы высотой 3,0 м с центром давления на высоте 2,0 м. Силы, вызываемые ветровой нагрузкой, переносят, как и силы от поперечных ударов подвижного состава, в уровень опорных частей.

                  Продольную ветровую нагрузку на пролетные строения со сплошными главными балками принимают в размере 20% от поперечной нагрузки. Продольную ветровую нагрузку на подвижной состав не учитывают.

                  Давление ветра непосредственно на опору принято в виде равномерно распределенной по ее поверхностям нагрузки. Для удобства расчетов ее можно заменить сосредоточенными силами W₁…W_n, действующими как поперек, так и вдоль оси моста.

                  Горизонтальную поперечную нагрузку от центробежной силы принимают в виде равномерно распределенной нагрузки интенсивностью _n, приложенной на расстоянии 2,2 м от головки рельса. Центробежную силу следует также переносить в уровень опорных частей.

                  Сила торможения (сила тяги) Н_Т действует в уровне головки рельса. Но в соответствии с нормами проектирования в расчетах промежуточных опор ее можно принимать в уровне опорных частей, не учитывая влияния изгибающих моментов, возникающих при переносе сил.

                  На речные опоры действуют силы, вызываемые давлением льда Н_Л, навалом судов Н_ГС. При определении веса частей опор (в том числе и устоев), находящихся ниже уровня воды, учитывают гидростатическое давление G_ГД.

Рис. 3.25.  Силы, действующие на промежуточную опору  железнодорожного моста

            Перечисленные силы, вызываемые временными нагрузками, действуют на опоры в различных сочетаниях, которых может быть очень много. При этом силы учитывают с соответствующими коэффициентами сочетаний, величины которых установлены нормами проектирования. Отметим лишь наиболее характерные сочетания, учет которых в расчетах чаще всего определяет несущую способность и трещиностойкость опоры. При этом не рассматриваются сочетания нагрузок, в которые входят центробежная сила (рассматриваются опоры мостов, расположенных на прямых участках ж.д. пути), нагрузка от навала судов, так как в учебном пособии рассматриваются расчеты мостов с небольшими пролетами, при которых судоходство на реке отсутствует.

                  Сочетание 1. Оба опирающихся на опору пролетных строений загружены временной нагрузкой. При этом, если суммарная длина обоих пролетных строений не превышает 80 м, оба пролетных строения загружают эквивалентной нагрузкой . При , большее по длине пролетное строение загружают эквивалентной нагрузкой , а второе пролетное строение – вагонной нагрузкой (рис. 3.26,б). Действуют поперечные удары подвижного состава. Коэффициенты сочетаний для всех нагрузок принимают равными единице.

                  Сочетание 2. Временную нагрузку принимают такой же, как и в первом сочетании, но вместо поперечных ударов подвижного состава учитывают давление ветра на подвижной состав, на пролетное строение и на опору.

                  Ледовую нагрузку определяют дважды: при наивысшем уровне ледохода и в начальной стадии ледохода (при первой подвижке льда). При этом и давление ветра непосредственно на опору определяют выше этих уровней. По нормам проектирования величину коэффициента сочетаний  принимают равным: для временной вертикальной нагрузки 0,8; для ветровой нагрузки 0,5; для давления льда 0,7.