» » Опирание разрезных и неразрезных балок

Опирание разрезных и неразрезных балок

23.04.2016

Наиболее простым и экономичным опиранием прямых однопролетных балок является установка четырех деформирующихся (эластомерных) опорных частей (рис. 1.2, в). При использовании таких опорных частей наиболее просто выполняются приведенные выше требования к опорным частям мостов.
Деформирующиеся опорные части удовлетворяют требованиям, которые гарантируют относительно свободное опирание сооружения. Они допускают всестороннее вращение, могут всесторонне деформироваться и воспринимать горизонтальные усилия.
Опирание разрезных и неразрезных балок

Поперечные перемещения допускает опирание балки на тангенциальные и катковые опорные части — две всесторонне подвижные, неподвижную и продольно подвижную (рис. 1.2, г). Для передачи вращения при отношении L/H≤2 в большинстве случаев достаточно применить тангенциальные шарнирные опорные части. Опорные части № 4—6 (см. табл. 1) можно применять всегда; при определенных условиях они даже экономичнее.
Косые однопролетные балки можно опирать на четыре деформирующиеся опорные части, что является обычно наиболее простым и экономичным решением (рис. 1.2, а). При использовании стальных опорных частей можно применить две всесторонне подвижные, неподвижную и продольно-подвижную опорные части (рис. 1.2, б). Опорные части C и D преимущественно компенсируют перемещения в продольном направлении моста. Следует иметь в виду, что мост должен иметь возможность поворота относительно оси концевой поперечной балки, расположенной под углом а к оси моста.
Для опирания косых балок пригодны всесторонне шарнирные опорные части № 4—6. Опорные части № 8—10 для таких балок применять нельзя.
Опирание разрезных и неразрезных балок

Концы двухпролетных балок опирают так же, как и однопролетные балки. Для средней опоры наиболее простым и экономичным решением является применение деформирующихся опорных частей № 1 (рис. 1.3, а), однако можно использовать и другие типы опорных частей, которые устанавливают на концевых опорах.
На одной опорной оси не следует применять опорные части с различной жесткостью, например податливые (эластомерные) и жесткие (стальные). Пример опирания двухпролетной балки приведен на рис. 1.3, б.
Неразрезные прямые балки являются экономичной областью применения тангенциальных шарнирных и катковых опорных частей, причем благоприятный коэффициент трения катковых опорных частей дает им преимущества по сравнению с опорными частями скольжения (например, при высоких опорах).Относительно свободное опирание обеспечивают опорные части № 8—10 (см. табл. 1). В многопролетных мостах с неподвижной точкой в их середине можно применять много одинаковых опорных частей, стоимость которых снижается благодаря серийному изготовлению. Это относится и к одинаковым сооружениям, например с опорными частями № 4—6. При соотношении L/H>2 или ненадежном основании опор следует использовать опорные части с всесторонним вращением (№ 1—6).
Для косых неразрезных балок возможны только всесторонне шарнирные опорные части № 1—6.
В прямых мостах обеспечение безупречного опирания едва ли представляет большую проблему. Сложнее это осуществить для кривых в плане сооружений, которые испытывают различные многочисленные деформации, влияющие на надежность сооружения и подверженность его повреждениям. Важно знать также продолжительность и направление перемещений.
Опирание разрезных и неразрезных балок

К основным деформациям относятся перемещения от воздействия температуры, усадки, предварительного напряжения и ползучести. Их величина и временной характер, прежде всего деформаций от усадки и ползучести, зависят от многих факторов. Точно определить их, несмотря на многочисленные исследования, пока невозможно, поэтому применяют приближенные методы.
На рис. 1.4, а представлена полюсно-лучевая схема опирания кривой балки. Большая часть удлинений и укорочений балки происходит, как правило, под влиянием температуры, действующей постоянно. Деформации от усадки бетона, напротив, почти затухают через четыре года, после чего ими обычно пренебрегают. Удлинения и укорочения сооружения от указанных воздействий происходят в направлении лучей, исходящих из полюса, однако при посекционном бетонировании сооружения перемещения от усадки не совсем соответствуют этим направлениям.
Деформации ползучести, как и усадки, прекращаются примерно через четыре года, если за это время не изменятся условия загружения (например, осадка опор), в то время как перемещения опорных частей от упругих деформаций при предварительном напряжении действуют кратковременно.
Хюттен показал, что в кривых сооружениях перемещения фактически происходят в различных направлениях.
Опирание сооружения в точках А, В, D, F и H (см. рис. 1.4, а) едва ли представляет проблему, если опорная часть А выполнена всесторонне неподвижной, а опорные части В, D, F, H — всесторонне подвижными. Опорные части С, E и G должны допускать всесторонние перемещения и в то же время воспринимать горизонтальные силы в поперечном направлении моста. Если опорные части С и Е расположены на относительно гибких одиночных опорах, то они могут быть односторонне подвижными в направлении полюса, так как дополнительные перемещения, направленные поперек перемещения опорных частей, воспринимаются опорами. Усилия деформаций можно определить; их следует учитывать при расчете опорных частей.
Значительно сложнее осуществить опирание точки G, находящейся на устое. В этой точке могут быть значительные перемещения, если неподвижная опорная часть находится на другом устое. Здесь можно применить деформирующую односторонне подвижную опорную часть скольжения № 2 (см. табл. 1), воспринимающую внешние горизонтальные силы. Деформирующийся элемент опорной части скольжения — эластомерную опорную часть — устанавливают косо, причем реактивные усилия от предварительного напряжения, ползучести и усадки уменьшаются вследствие релаксации. В этом случае эластомерная опорная часть остается работоспособной при восприятии внешних горизонтальных сил.
Опорная часть H также должна быть деформирующейся и допускать скольжение. На промежуточных опорах можно применить деформирующиеся опорные части скольжения.
Следует отметить, что при полюсно-лучевом опирании сооружения необходимо обеспечить достаточную поперечную подвижность деформационного шва проезжей части. Учитывают также дополнительные горизонтальные силы, действующие на неподвижную опорную часть А при выборе односторонне подвижных опорных частей (реакции вследствие изменения направления горизонтальных сил).
В большинстве случаев вместо полюсно-лучевого применяют тангенциальное опирание пролетного строения (рис. 1.4, б). Такая схема принципиально возможна, если учитываются все воздействия.
При воздействии температуры и усадки сооружение стремится деформироваться в направлении лучей, исходящих из полюса, однако перемещения вынужденно происходят в тангенциальном направлении.
Величина сил, вызываемых деформациями, зависит в основном от величины искривления и жесткости в горизонтальном направлении сооружения. Эти силы, которые могут быть значительными, следует векторно суммировать с другими усилиями (тормозными, ветровыми, центробежными). Если силы H нельзя передать за счет трения между опорными частями и пролетным строением (опорами), то рекомендуется разгружать опорные части от воздействия этих сил и предусматривать отдельные направляющие опорные части.
Часто бывают достаточны такие опорные части в отдельных местах сооружения. Таким образом осуществимы обе схемы опирания сооружения (полюсно-лучевая и тангенциальная), если применять опорные части, допускающие всесторонние повороты.
Полюсно-лучевая схема обеспечивает относительно свободное опирание, так как после затухания деформаций от предварительного напряжения, усадки и ползучести перемещения от температуры могут происходить свободно по определенным направлениям. Небольшие перемещения от воздействия подвижной нагрузки, как правило, вызывают небольшие дополнительные усилия ввиду наличия поперечного люфта в опорных частях скольжения, упругости опор или деформируемости опорных частей. Область применения этого типа опирания зависит от величины воспринимаемых перемещений, например, деформирующейся опорной частью на устое.
При тангенциальном опирании всегда наблюдаются дополнительные усилия, поэтому необходимо особенно тщательно устраивать поверхности скольжения в направляющих опорных частях. Границы применения этого типа опирания обусловлены величиной воспринимаемых опорными частями или опорами горизонтальных усилий, вызываемых деформациями. Для уменьшения горизонтальных сил пролетное строение целесообразно выполнять в плане по возможности более гибким или расчленять его на несколько рядом расположенных конструкций.
Приемлемым для практики решением может быть схема опирания, промежуточная между полюсно-лучевой и тангенциальной, в которой можно уменьшить как деформации деформирующихся опорных частей, так и вынужденные дополнительные усилия.
Пример применения различных типов опорных частей при полюсно-лучевом опирании сооружения (см. рис. 1.4, а) приведен в табл. 1.1.
Опирание разрезных и неразрезных балок

Необходимы тщательные геологические изыскания, так как неправильная оценка их может привести к значительным повреждениям сооружения. Стоимость изысканий, как правило, меньше затрат на устранение таких повреждений.
При возможных осадках сооружения или перекосах следует предусматривать возможность всестороннего вращения, подъема или опускания опорных частей; если величина указанных деформаций может быть определена.
При невозможности расчета величины осадок и перекосов, например при расположении сооружения в области горных разработок следует осуществлять следующие мероприятия:
- применять всесторонне шарнирные опорные части;
- устраивать подвижные опорные части скользящими для обеспечения перемещений в любом направлении в одной плоскости;
- использовать измерительные планки на подвижных опорных частях для контроля за их перемещениями;
- чтобы опорные части не имели неэкономично большие поверхности скольжения, следует над опорными частями и под ними предусматривать дополнительные стальные плиты, обеспечивающие боковую регулировку опорных частей в любом направлении;
- обеспечивать возможность подъема и опускания опорных частей, позволяющую также смещать опорные части в стороны, предусматривать еще при проектировании достаточное место для размещения домкратов.
При неблагоприятных геологических условиях следует применять только опорные части № 1—6 с соблюдением приведенных выше требований.