Балочные пролетные строения под железную дорогу

Лекция №4

Часть 1.   Балочные пролетные строения под железную дорогу.

1.  Наиболее распространенный тип пролетных строений, т.к. имеет минимальную стоимость и трудоемкость в сравнении со сквозными конструкциями.

2.  Область применения – до 50…60 м. В диапазоне пролетов 15…30 м в начале XX века применяли в основном стальные балки, сейчас их почти полностью заменил железобетон.

3.  Стальные п.с. пролетами до 33 м целесообразны в специфических условиях: Северная климатическая зона (А, Б), при необходимости обеспечения малой строительной высоты, при замене пролетных строений.

4.  Расчет балочных пролетных строений является наиболее простым и может быть выполнен вручную. Вместе с тем, при изготовлении и проектировании необходимо учитывать особые конструктивные требования.

ü  Назначать свободную длину сжатых поясов с учетом общей устойчивости  пояса балки.

ü  Назначать расстояния между поперечными ребрами, а при необходимости проектировать балки с поперечными и продольными ребрами жесткости, с учетом расчета стенок на местную устойчивость

ü  Назначать плавные изменения сечений поясов, избегая концентраторов напряжений

ü  Выполнять механическую обработку концевых участков листов, обрываемых в пределах длины пролетного строения.

5.  Достоинство разрезной системы – широкая типизация. Начиная с 80-х годов XIX века основой технической политики в области ж.д. мостостроения является применение серий пролетных строений с градацией параметров и регламентированными показателями. В основу положен единый тип конструкции. Необходимые градации получают изменением размеров, при сохранении геометрического подобия модификаций.

Такая модульность конструкций удобна для взаимозаменяемости и массовости заводского изготовления. Чем больше одинаковых узлов, тем проще изготовление конструкций, а это обеспечивает потребность МПС в области применения балочных пролетных строений.

Серии типовых проектов стальных пролетных строений, применяемых в настоящее время.

Ø 821-К     Lр=18,2…33,6 м (Ленгипротрансмост 1991 г.)

Ø 563  Lр=18,2…33,6 м - с пониженной hстр.  (Гипротрансмост 1967 г.)

Ø ТП 3.501.2-143 (Инв.№1298) Lр=33,6…45,7 м (Гипротрансмост 1987 г.)

Ø ТП Инв.№ 2210 Lр=18,2…33,6 м (ВНИИЖТ)

821-К     Lр=18,2…33,6 м (Ленгипротрансмост 1991 г.)

563  Lр=18,2…33,6 м - с пониженной hстр.  (Гипротрансмост 1967 г.)

Фрагмент фасада и план

ТП 3.501.2-143 (Инв.№1298) Lр=33,6…45,7 м (Гипротрансмост 1987 г.)

ТП Инв.№ 2210 Lр=18,2…33,6 м (ВНИИЖТ)

Часть 2.   Типы мостового полотна балочных пролетных строений под железную дорогу.

1. Мостовое полотно на деревянных поперечинах. В настоящее время запрещено к применению МПС. Используется только как временное решение.

2. Мостовое полотно на безбалластных ж.б. плитах

Плиты прикрепляют к верхним поясам балок высокопрочными шпильками. Плиты не включаются в совместную работу с главными балками. Поперечные швы между плитами заделывают гидроизоляционными мастиками.

3. Мостовое полотно с ездой на балласте (рисунок –см. выше ТП 2210)

Щебеночный балласт укладывается на металлическую или железобетонную плиту, выполненную в форме корыта. Ж.д. путь укладывается обычный – на ж.б. шпалах.

Недостаток – собственный вес 4 т/м (40 кн/м)

Достоинство – возможно устройство пути на криволинейных участках и со стрелочными переводами.

4. Мостовое полотно на металлических поперечинах.

Применяют часто для увеличения долговечности – как альтернативу безбалластной ж.б. плите, но при этом значительно возрастает стоимость сооружения. Однако для разводных мостов это является основным решением мостового полотна (Финляндский, Кузьминский мосты).

5. Мостовое полотно с непосредственным креплением рельсов к листу верхнего пояса.

У коробчатых пролетных строений высокая крутильная жесткость, более высокая защита внутренней полости коробки от коррозии, повышенная долговечность и более низкие эксплуатационные расходы.

Применение таких пролетных строений особенно целесообразно в районах с холодным климатом и в труднодоступных районах.

При создании таких конструкций учли опыт зарубежных стран, прежде всего Германии, где еще в 1960-х годах было построено много подобных сооружений.

Пример – разрезное балочное пролетное строение моста через р.Эммер у г.Бад Пирмонт.

Пролетное строение выполнено в виде одной сварной коробки под два ж.д. пути. Коробка с наклонными стенками при непосредственном прикреплении рельсов к листу настила. Для опирания рельсов внутри большой коробки устроены две вспомогательные треугольные коробки.

Вся конструкция укреплена профильными продольными ребрами и поперечными диафрагмами. Коробчатая балка высотой 3,5 м в середине пролета (1/15,4L) уменьшается к опоре до высоты вспомогательных коробок 1,72 м. Полная масса конструкции 245 т (350 кг/м2).

Интересным приемом использования материала является применение так называемой бистальной конструкции: устройство верхней (менее напряженной) части балки из менее прочной стали St37, а нижней, более напряженной из стали St52 (низколегированной).

Однако, применение сталей повышенной и высокой прочности в коробчатых конструкциях, призванное экономить металл в ж.д. мостах мало эффективно, т.к. сечение определяется жесткостью, а не прочностью.