Ферма моста это: Ферма (конструкция) — Википедия – Мостовая ферма. Классификация ферм, преимущества и недостатки

Мостовая ферма. Классификация ферм, преимущества и недостатки

Наш институт специализируется на проектировании мостовых сооружений. Выполняём детальный расчёт мостовых ферм, разрабатываем паспорта мостов, а также готовим полный комплект проектной документации.

Мостовая ферма по расчетной схеме с точки зрения строительной механики представляет собой сквозную стержневую систему, работающую на основную нагрузку, которая остается геометрически неизменной, с объединением в узлах шарнирами.

Уникальность конструкции мостовой фермы заключается в ее способности не меняться под воздействием внешних факторов. Нагрузка на систему – внушительная, но ферма представляет собой конструкцию, состоящую из множества объединенных треугольников, которая обладает большой жесткостью по сравнению с другими.

Нагрузка в них полностью направлена в место соединения узлов, т.к стержни лучше проявляют свои свойства в процессе сжатия-растяжения, а не на излом.

На рисунке 1 изображена ферма с полигональным поясом. 

В строительной металлоконструкции используется жесткое, а не шарнирное соединение стержней. Это обусловлено разницей жесткостей элементов и узлов конструкции, поэтому в расчетной схеме используется шарнир.

Классификация мостовых ферм

1. По характеру очертания: с параллельными поясами, с полигональным очертанием верхнего пояса, треугольным очертанием, сегментным, трапецеидальным.

2. По типу решетки: треугольные, раскосные, полураскосные, ромбические.

3. По типу конструкции:

  • Разрезные – применяются при возведении сооружений с плохими инженерно-геологическими условиями, там, где возможны просадки опор.
  • Неразрезные используются для перекрытия нескольких пролетов, и обладают большей экономичностью по сравнению с разрезными.
  • Консольные – используются при строительстве навесных конструкций.

4. По уровню проезда: с ездой понизу, по верху и по середине.

5. По типу опирания: балочная, двухопорная, многоопорная, арочная, вантовая, рамная, комбинированная.

6. По материалу:

  • Деревянные фермы стали применяться одними из первых, но после появления металлопроката спрос на них упал.
  • Металлические фермы представляют собой достаточно востребованные при строительстве мостов с большими пролетами.

Все типы ферм предназначены для определенных видов нагрузок и эксплуатации. При проектировании мостов часто используют – трапециевидную мостовую ферму с треугольной решеткой и арочную с раскоской решеткой.

В основном применение фермы используется для перекрытия больших пролетов с целью свести к минимуму расход материалов, т.е облегчить конструкцию и снизить финансовые затраты.

На рисунке 2 представлены: а и б-схема фермы с ездой поверху, в-схема фермы с ездой понизу.

Преимущества мостовых ферм:

  • Высокая жесткость конструкции;
  • Минимальная материалоемкость;
  • Экономичность в финансовых затратах;
  • Легкость придания различной формы, согласно условиям архитектуры и технологии производства;
  • Обширная область применения.

Недостатки мостовых ферм:

  • Неразрезные фермы чувствительны к перемещениям опор;
  • Сложность устройства деформационных швов;
  • Большое количество схем расчёта;
  • Упрощённый метод расчёта.

Около 150 лет фермы находятся на службе у инженеров и строителей, не теряя своей актуальности. Использование новых сплавов, видов бетона, создание уникальных конструкций с помощью ферм, позволяют применять их в своей работе снова.

В своей деятельности проектный институт «ТРАНССТРОЙПРОЕКТ» для строительства мостов применяет различные конструкции, в том числе мостовые фермы.

Например, при проектировании пешеходного моста на 25 км МКАД у ТЦ «ВЕГАС», в г. Москва применялась металлическая неразрезная безфасовочная ферма. 

 

 

Также можно привести в пример работу по разработке проектов металлических пролетных строений по 5 пешеходным мостам на Южном участке северо-западной хорды по улице Рябиновая в Москве. 

Более подробно ознакомиться с объектами и технологиями можно в разделе Наши объекты.

 

 

 

 

 

Общие сведения о металлических мостах со сквозными фермами

Пролетные строения со сквозными фермами применяются главным образом для перекрытия средних и больших пролетов, где балки со сплошными стенками получаются тяжелыми и сложными.

Стержневая ферма является как бы скелетом балки – вместо сплошного вертикального листа стенки здесь поставлена стержневая решетка, элементы которой вместе с поясами образуют геометрически неизменяемую систему. В стержневых фермах при узловой нагрузке все элементы работают на центральные осевые силы, что позволяет рационально использовать рабочие площади их сечений.

Однако при небольших пролетах экономия металла не достигается или получается незначительной из–за неизбежных излишков в площадях сечений стержней, обусловленных ограничениями в использовании малых номеров профильного проката, необходимостью выдерживать нормируемую гибкость стержней и т. п. Трудоемкость изготовления и общая стоимость сквозных ферм малых пролетов оказываются выше, чем балок со сплошной стенкой.

Точно установить границы целесообразного применения сквозных ферм не представляется возможным, так как они зависят от многих условий: состояния техники изготовления на заводах, условий перевозки и монтажа, строительной высоты, системы моста, качества стали. Решение вопроса каждый раз определяется конкретными условиями проектирования моста.

В мостах используются сквозные пролетные строения с разрезными, неразрезными и консольными фермами при езде поверху и понизу

(рис. 1).

Рис. 1 – Схемы мостов со сквозными фермами

Простейшее пролетное строение с ездой поверху (рис. 2) состоит из двух главных ферм, соединенных верхними и нижними продольными связями, а также опорными и промежуточными поперечными связями. Продольные связи формируются как горизонтальные фермы: их поясами служат пояса главных ферм.

Рис. 2 – Схема пролетного строения с ездой поверху: 1 – элементы опорных поперечных связей; 2 – решетка верхних продольных связей; 3 – элементы главной фермы; 4 – решетка нижних продольных связей; 5 – элементы промежуточных поперечных связей

Поперечные связи размещаются в плоскостях крайних и промежуточных стоек главных ферм. Расстояние между смежными узлами пояса фермы называют панелью.

Геометрическая неизменяемость пролетного строения, представляющего собой пространственную конструкцию, обеспечивается неизменяемостью шести его плоских граней: главных ферм, систем верхних и нижних продольных и опорных поперечных связей.

Полученную горизонтальную нагрузку ферма верхних продольных связей передает опорным поперечным связям, а последние – через опорные части на опоры моста. Горизонтальная нагрузка от нижних продольных связей передается непосредственно на опорные части пролетного строения.

Промежуточные поперечные связи предназначены выравнивать вертикальную нагрузку между главными фермами при неодинаковом их загружении и повышать сопротивление пролетного строения кручению. Кроме того, при современной технологии сборки больших пролетных строений без устройства поддерживающих подмостей (навесным или полунавесным способами) промежуточные поперечные связи должны обеспечивать геометрическую неизменяемость пролетного строения в процессе его сборки, когда одна из систем опорных поперечных связей отсутствует.

К основным размерам пролетного строения относятся: расчетный пролет l, высота ферм h, измеряемая между осями верхнего и нижнего поясов, расстояние между фермами B, длина панели d и угол наклона раскосов к вертикали α (рис. 3, а).

Рис. 3 – Основные размеры пролетного строения

Высота главных ферм h при езде поверху определяется, как правило, требованиями вертикальной жесткости и экономичности. Показателем достаточной жесткости является величина прогиба ферм от нормативной временной вертикальной нагрузки. Для железнодорожных мостов прогиб не должен превышать

1/800l, а для автодорожных мостов – 1/400l.

Многолетняя практика проектирования показала, что наиболее экономичными по расходу металла фермы железнодорожных мостов получаются при высоте их h, равной (1/51/7)l.

В автодорожных мостах это отношение колеблется в пределах (1/51/10)l.

В ряде случаев высота ферм при езде поверху может быть назначена и меньшей с целью сокращения высоты и стоимости насыпи на подходах к мосту.

Назначение высоты ферм может быть также подчинено удобствам заводского изготовления. Например, для ферм разных пролетов высота может быть принята одинаковой с целью использования одних и тех же заводских обустройств (кондукторов, шаблонов и т. д.) для изготовления их элементов.

В городских условиях высота ферм пролетных строений, входящих в комплекс мостового перехода, иногда определяется архитектурными соображениями.

Расстояние между осями ферм B в пролетных строениях с ездой поверху зависит от числа путей (у железнодорожных мостов), ширины проезжей части и тротуаров (у автодорожных и городских мостов), конструкции проезжей части, а также от требований, предъявляемых к устойчивости пролетных строений и жесткости в горизонтальной плоскости.

При небольших пролетах мостов под однопутную железную дорогу (до 30–35 м) и при езде на деревянных, мостовых брусьях стандартных размеров, уложенных непосредственно на пояса ферм, минимальное расстояние между фермами может быть назначено таким же, как и у пролетных строений со сплошными стенками, т. е. 2,0–2,2 м.

Однако верхние пояса ферм при этом будут работать в трудных условиях на сжатие и местный изгиб в связи с внеузловым приложением нагрузки.

Длину панели d при опирании мостовых брусьев на пояса ферм стараются назначать по возможности меньшей, чтобы уменьшить изгибающий момент  в поясах, а высоту верхних поясов развивают до (1/51/7)l, учитывая работу поясов на сжатие с изгибом.

При пролетах более 35–40 м приходится увеличивать расстояние между фермами для обеспечения устойчивости пролетного строения и создания достаточной жесткости в горизонтальной плоскости. Обеспечить устойчивость можно, расположив, например, опорные части на более высоком уровне (рис. 3, б) или применив опорные части, способные воспринимать отрицательные реакции.

По требованиям жесткости пролетного строения в горизонтальной плоскости, основанным на опыте эксплуатации пролетных строений с ездой поверху, рекомендуется назначать расстояние между фермами не менее (1/161/20)l.

При расстоянии между фермами до 2,5 м можно применить деревянные мостовые брусья с увеличенной высотой. При большем расстоянии между фермами сечения деревянных брусьев оказываются непомерно большими.

В этом случае пролетное строение снабжают балочной клеткой, состоящей из поперечных балок, прикрепленных в узлах главных ферм, и продольных балок, опирающихся на поперечные (рис. 4). Стандартные мостовые брусья укладываются на продольные балки, расстояние между которыми 1,9–2 м. В таком пролетном строении обеспечивается узловая передача вертикальной нагрузки на главные фермы, и пояса работают на осевые усилия.

Рис. 4 – Схема пролетного строения балочной клеткой

Угол наклона раскосов к вертикали α в фермах зависит от длины панели и высоты ферм, поэтому при назначении этих размеров ферм приходится обращать внимание на получаемый наклон раскоса. При очень остром угле усилия в раскосах и их длина уменьшаются, но число раскосов и их суммарная длина возрастают; с увеличением угла растут усилия в раскосах и их длина, что приводит к увеличению сечений раскосов, однако при этом количество и общая протяженность раскосов сокращаются.

Наиболее выгодным по расходу металла и удобным для конструирования узлов является угол, близкий к 40°. Допустимыми являются углы в пределах от 30 до 50°. При иных значениях угла слишком высокими или широкими получаются узловые фасонки, неконструктивными оказываются прикрепления элементов и повышается расход металла на раскосы и в целом на фермы.

В условиях нашей страны с преобладающим равнинным характером рек для перекрытия русловых судоходных пролетов редко применяются пролетные строения с ездой поверху из–за их большой строительной высоты, от которой зависит общая высота моста и подходов к нему. Чаще используются пролетные строения с ездой понизу, отличающиеся малой строительной высотой.

У ферм этих пролетных строений целесообразно исключить концевые стойки и примыкающие к ним элементы верхних поясов, так как они не работают на вертикальную нагрузку. Очертание контура ферм в этом случае приобретает форму трапеции.

Пролетное строение с ездой понизу под однопутную железную дорогу формируется из двух главных ферм, соединенных верхними и нижними продольными связями, промежуточными и опорными поперечными связями (рис. 5). Расстояние между осями ферм здесь приходится увеличивать до 5,6–5,8 м, чтобы фермы размещались вне пределов габарита приближения строений. При больших пролетах это расстояние также определяется требованиями обеспечения поперечной устойчивости и горизонтальной жесткости.

Рис. 5 – Пролетное строение с ездой понизу: 1 – портальная рама; 2 – диагонали продольных связей; 3 – распорка продольных связей; 4 – верхний пояс фермы; 5 – промежуточные поперечные связи; 6 – нижний пояс фермы; 7 – поперечная балка; 8 – продольная балка; 9 – подвеска; 10 – раскос; 11 – стойка; 12  – продольные связи продольных балок

Наименьшая высота главных ферм определяется из условий размещения верхних продольных и поперечных связей за пределами габарита приближения строений и составляет 7,5–8,0 м.

В пролетном строении с ездой понизу увеличиваются длины элементов продольных связей и усложняется устройство поперечных связей. Опорные поперечные связи обычно размещают в плоскостях крайних раскосов и формируют в виде жестких рам, называемых портальными.

Промежуточные поперечные связи устраивают в плоскостях стоек или подвесок также в виде рам со сквозными или сплошными ригелями, расположенными выше габарита приближения строений.

Продольные и поперечные балки проезжей части для сокращения строительной высоты обычно располагают в одном уровне.

Продольные балки в пределах каждой панели представляют собой как бы небольшие пролетные строения. Они объединяются верхними продольными и промежуточными поперечными связями. Затрата металла на проезжую часть (продольные и поперечные балки) составляет существенную часть общего расхода металла на пролетное строение. Наименьший расход металла на балочную клетку с ездой на деревянных мостовых брусьях достигается при длине панели 5–6 м.

В редких случаях, при небольших пролетах, высота главных ферм принималась менее 7,5–8,0 м. При этом исключается возможность установки верхних продольных связей.

Для обеспечения поперечной жесткости открытых пролетных строений (рис. 6) поперечные балки объединяют со стойками ферм в жесткие полурамы, ригелями которых служат поперечные балки.

Рис. 6 – Пролетное строение с ездой понизу открытого типа

Верхние пояса ферм таких пролетных строений работают в очень неблагоприятных условиях как сжатые стержни, упруго закрепленные в местах установки полурам. При недостаточной жесткости полурам случались аварии подобных конструкций вследствие потери верхними поясами устойчивости.

Пролетные строения железнодорожных мостов подвержены воздействию значительных тормозных сил. Тормозные силы приложены к продольным балкам и если балки не закрепить в продольном направлении, то они будут смещаться вдоль пролета, изгибая поперечные балки в горизонтальной плоскости. Во избежание этого ставят специальные тормозные связи (рис. 7), прикрепляющие продольные балки к поясам главных ферм и передающие тормозные усилия с продольных балок в узлы главных ферм. Далее тормозные силы с поясов передаются на опоры через неподвижные опорные части.

Рис. 7 – Тормозные связи: 1 – пояс фермы; 2 – элементы тормозных связей; 3 – продольные балки; 4 – поперечная балка

В многопролетных мостах на каждой промежуточной опоре под одно из пролетных строений обычно устанавливают неподвижные опорные части, а под другое – подвижные, чтобы равномернее распределить между опорами нагрузку от тормозных сил.

Фермы - stroyone.com

Историю появления ферм

Историю появления ферм различных систем связывают с Америкой и с деревянными фермами для железнодорожных мостов. Инженер Таун в 1829-1830 гг. предложил многорешетчатые дощатые фермы, наибольший пролет которых составил 40 м.

В 1840 архитектор Штата Массачусетс по имени Вильям Гау (William Howe) запатентовал конструкцию, которая внешне была очень похожа на деревянную ферму полковника Лонга, но имела важное отличие — вертикальные элементы, работающие на растяжение были выполнены не из дерева, а из чугуна.

Это создавало возможность периодически подтягивать их, обеспечивая таким образом плотность узлов. В 1844 году Пратт (Pratt) заменил деревянные растянутые, нисходящие к середине пролета, раскосы чугунными. В 1847 году Виппл (Whipple) опубликовал труд «Работа по мостостроению», в котором исследовались теоретические вопросы проектирования ферм.

В 1850 году он запатентовал ферму, в которой сжатые элементы были выполнены из чугуна, а растянутые из сварочного железа. Это было вызвано тем, что плохая работа чугуна на растяжение приводила к авариям мостов. На рис.2.19 приведена ферма моста при испытаниях 1875 года в Западной Виржинии. Такую ферму сейчас называют шпренгельной: сжатые стойки и растянутые раскосы.

Первые балочные фермы из сварочного железа имели избыточное количество раскосов, так как мостовики того времени полагали, что при выходе из строя одного из раскосов заработают соседние. Дело в том, что расчеты ферм носили условный характер, и инженеры скорее основывались на эмпирике, чем на теории.

Примером сказанному может служить мост, построенный на границе Португалии и Испании в 1885 году. Ферма моста имеет избыточное количество раскосов. Движение поездов осуществляется в верхнем уровне, а автомобилей — по нижнему поясу. Мост был типичным для своего времени сооружением. Проект разработал инженер Густав Эйфель.

Ферма на границе Испании и Португалии - stroyone.com

Дальнейшее развитие ферм привело к упрощению их конструкции и уменьшению раскосов. Основные разновидности решеток ферм могут быть дополнены элементами связей для уменьшения длин панелей и уменьшения свободных длин. Фермы могут быть устроены с ездой поверху, понизу, а также в двух уровнях.

Фермы могут иметь параллельные и полигональные пояса. Они по-прежнему совершенствуются за счет новых разновидностей сечений их элементов и конструкций узлов. Балочные фермы приобрели свой современный вид уже в начале 20 в. Дальнейшее их развитие шло по пути совершенствования сечений элементов и узлов их объединения.

Основные системы решеток

Основные системы решеток были классифицированы следующим образом:

  • Раскосная — характеризуется наличием одного диагонального раскоса и вертикальной стойки во всех панелях;
  • Треугольная — раскосы наклонены попеременно, то в одну, то в другую стороны и нет вертикальных стоек;
  • Полураскосная — в каждой панели имеется по два полураскоса, которые встречаются в промежуточных узлах стоек.
    Фрагмент двухъярусной фермы совмещенного моста через Десенку в Киеве. В верхнем уровне расположены 6 полос автомобильного движения, а в нижнем два пути метро. Фермы похожей конструкции применены еще на двух мостах Подольского мостового перехода в Киеве

Ферма моста через Десенку в Киеве - stroyone.com

Горизонтальные листы по количеству и длине изменяются в зависимости от величины изгибающего момента в различных сечениях балки.

Наибольший прогиб пролетного строения от временной нагрузки (подвижного состава) будет в центре его длины.

Чтобы обеспечить жесткость конструкции, количество горизонтальных листов (их общую толщину) в верхнем и нижнем поясе от поясных уголков увеличивают ближе к середине пролетного строения (рисунок 2.13).

Ширина горизонтальных листов принимается постоянной по всей длине балки и не менее расстояния между кромками поясных уголков плюс 10 мм.

Поясные уголки (Рисунок 2.13), служащие для соединения горизонтальных листов с вертикальными (в клепаных соединениях), применяются более крупного профиля.

Мощные поясные уголки обеспечивают:

  • экономное сечение балки;
  • малый отгиб верхних горизонтальных полок уголков от уложенных на них мостовых брусьев.

При сварном способе соединения элементов главной балки поясные уголки отсутствуют, требуемая жесткость достигается за счет утолщенных горизонтальных листов.

Уголки или ребра жесткости (Рисунок 2.14) ставятся для предохранения вертикальной стенки балки от выпучивания при изгибе. Наибольшая вероятность выпучивания стенки может быть на ближайших к опорам участках, т. е. в местах действия наибольших поперечных сил. Вследствие этого уголки жесткости ставятся чаще у опор и реже к середине пролета. Расстояния между уголками (ребрами) жесткости определяются расчетом.

Стыки (Рисунок 2.15) в сплошных балках бывают:

  • заводские. Заводские стыки устраиваются в тех случаях, когда длина балки или ее части больше длины нормального сортамента листов и уголков;
  • монтажные. Необходимость в монтажных стыках определяется условиями транспортировки и сборки пролетных строений.

Стальные мосты

стальной мост
Рис. 1. Стальной путепровод с ездой понизу, пролетами 10,2 + 31,1 + 10,2 м
Современные стальные железнодорожные мосты могут быть разделены на следующие шесть групп: балочные со сплошными стенками (рис. 1), балочные со сквозными фермами (рис. 2), виадуки, консольные мосты, висячие мосты, разводные мосты.

Материал для стальных мостов.

Легированные стали, наиболее часто применяемые для строительных работ, содержат небольшие примеси кремния и никеля. Добавление этих элементов, повышающих предел прочности и предел упругости стали, дает возможность использовать при проектировании повышенные допускаемые напряжения, что приводит к соответствующему уменьшению постоянной нагрузки. Цена легированных сталей и стоимость их обработки несколько выше, чем обычных углеродистых сталей; их применение оказывается выгодным лишь при больших пролетах, когда собственный вес составляет значительную часть общей величины нагрузки. Но и в этих случаях для проезжей части, связей, элементов решетки и др. обычно применяют углеродистую сталь.
Удовлетворительных заклепок из легированных сталей пока нет. При проектировании заклепочных соединений следует исходить из низших напряжений по срезу и смятию для углеродистой стали.
Иногда специальные стали приходится применять независимо от экономических соображений. Это имеет место при многопутных пролетных строениях со сквозными главными фермами большого пролета, когда из углеродистой стали подобрать сечения потребной величины невозможно.
Следует напомнить, что величины прогиба и деформаций возрастают пропорционально росту допускаемых напряжений. Часто это не имеет значения, но в клепаных пролетных строениях со сквозными фермами увеличение прогибов может привести к возрастанию дополнительных напряжений, если в проекте не предусмотрены специальные меры к тому, чтобы, по возможности, устранить причины появления таких напряжений.
Современные исследования показывают что в высокопрочных сталях предел выносливости наступает после очень большого количества циклов перемен нагрузки или в результате значительной разницы в величине максимальных напряжений цикла. Подвергнуться достаточному для появления усталости количеству загружений в течение срока своей службы может сравнительно малое количество элементов пролетных строений.
Единственное исключение представляют собой подвески, для которых циклом загружения является проход каждого вагона в каждом поезде.
В определенных частях конструкций, подверженных особенно суровому воздействию корродирующих факторов, применяют такие материалы, как сварочное железо и медистая сталь.
Алюминий также применяется в железнодорожном мостостроении. На одной из железных дорог установлено пролетное строение со сплошными главными балками, изготовленное из алюминиевого сплава. Длина этого пролетного строения, запроектированного под расчетную нагрузку Е60, составляет 30,5 м.

Балочные сплошные пролетные строения.

 Главные балки этих пролетных строений могут быть или осуществлены из прокатных двутавров или иметь составное сечение.
В пролетных строениях из прокатных двутавров последние должны быть расположены на таком взаимном расстоянии, которое облегчает окраску. Можно рекомендовать расстояние около 20 см между краями поясных полок.
Замена пролетных строений
Рис. 2. Замена пролетных строений новыми (слева)

Четырехпролетный косой мост
Рис. 3. Четырехпролетный косой мост со сплошными пролетными строениями с ездой понизу, пролетами по 42 м, высотой балок 3,3 м
Если применяют широкополочные тяжелые двутавры, то с учетом необходимости соблюдения определенного расстояния между полками число балок под один путь при езде поверху ограничивают четырьмя. Большее количество балок с более узкими полками можно применять при меньших пролетах.
Во всех случаях половину всех балок следует располагать симметрично относительно поддерживаемого ими рельса и соединять их диафрагмами, а в случае необходимости, особенно на кривых, — продольными связями.
Металлическое двухпутное балочное пролетное строение
Рис. 4. Металлическое двухпутное балочное пролетное строение с ездой понизу:
а— фасад; б — элементы; в— разрез; 1 — стенка; 2— верхний поясной уголок:, 3 — нижний поясной уголок: 8— стыковые накладки; опорная рама поперечных связей; 24 — диагонали продольных связей:25— фасонка продольных связей; 28 — главные балки; 29 — поперечные балки; 30 — промежуточные продольные балки; 31 — концевые продольные балки; 32 — консоль поперечной балки; 33— опора продольной балки; 34 — конец распорки; 35 — уголок прикрепления; 36 — столик

В обычных условиях для пролетов от 15,2 до 38 м наиболее желательны пролетные строения со сплошными главными балками составного сечения. Иногда их применяют для значительно больших пролетов (рис. 3).
Балочные пролетные строения бывают с ездой понизу и поверху, причем в первом случае путь проходит между балками (рис. 4), а во втором — покоится на верхних поясах.
Конструкция с ездой поверху не ограничивает габарита проезда и с точки зрения железной дороги более желательна.
Проезжую часть балочных сплошных пролетных строений с ездой понизу прикрепляют к главным балкам. Если строительная высота ограничена, то проезжая часть может быть составлена лишь из одних прикрепленных к главным балкам поперечных балок.
Такая конструкция является обычной для мостов с ездой на балласте. При необходимости получения минимальной строительной высоты иногда рельсы прикрепляют непосредственно к поперечным балкам.
В двухпутных пролетных строениях, имеющих две главные балки, где требуется большая высота поперечных балок, можно следующим образом осуществить целесообразную и экономичную конструкцию проезжей части.
Поперечные балки располагают на взаимном расстоянии, которое позволяет уложить между ними мостовые брусья. Под каждым путем устраивают две линии диафрагм, работающих как короткие продольные балки. Верхние полки диафрагм располагают на такой высоте, чтобы под подошвами рельсов над поперечными балками оставался зазор около 25 мм.
Для прикрепления рельсов к поперечинам могут служить стандартные скрепления; для токов, протекающих в рельсовых цепях, нет необходимости прибегать к особым мерам изоляции.
В пролетных строениях с ездой понизу применяют также балочную клетку, состоящую из продольных балок, прикрепленных к поперечным, которые в свою очередь присоединены к главным фермам. Такая система проезжей части обладает большей строительной высотой.
Обычно продольные или поперечные балки, либо те и другие, осуществляют из прокатных двутавров.

Пролетные строения со сквозными фермами.

Ниже дается краткое описание главных типов сквозных ферм (рис. 5), применяемых в мостостроении.
Ферма Гау (рис. 6) является самым ранним типом сквозной фермы; она запатентована в США в 1840 г. В этой конструкции диагональные элементы решетки (раскосы) сжаты, а вертикальные растянуты. Пояса и раскосы делаются из дерева, а вертикальные элементы представляют собой металлические тяжи.
Ферма Пратта (рис. 7) впервые введена в 1844 г. как видоизменение фермы Гау. В фермах этого типа вертикальные элементы решетки растянуты, а диагональные сжаты. Первоначально предполагалось осуществлять сжатые элементы из дерева, но лишь немногие сооружения были построены таким образом. После 1850 г. этот тип вошел во всеобщее употребление в виде цельнометаллической фермы, причем сначала для сжатых элементов применяли чугун, а впоследствии всю ферму стали делать из сварочного железа. Соединение элементов в узлах обычно осуществлялось на болтах-шарнирах.

Двухпутный, трехпролетный мост
Рис. 5. Двухпутный, трехпролетный мост со сквозными пролетными строениями пролетами по 4 7,1 м.
Высота главных ферм—10,05 и 11,3 м; расстояние между осями
ферм — 10,05 м
Схема фермы Пратта
Рис. 7. Схема фермы Пратта
Ферма Уиппла (с двухраскосной решеткой) (рис. 8) впервые была введена в 1847 г. Фермы этого типа, осуществленные из сварочного железа, широко применялись для пролетов большей длины, чем фермы Пратта.
В фермах Варрена (с треугольной решеткой) (рис. 9 и 10) наклонные элементы попеременно испытывают растяжение и сжатие. Эта система никогда не находила широкого применения для мостов с шарнирными соединениями в узлах вследствие износа болтов-шарниров, вызываемого действием знакопеременных усилий.
С усовершенствованием методов клепки эта система ферм с дополнительными стойками и подвесками (рис. 12), с клепаными соединениями в узлах пришла на смену фермам Пратта для средних пролетов. Для ферм больших пролетов часто применяется эта система с дополнительными шпренгелями.
Пенсильванская ферма (рис. 11), представляющая собой развитие фермы Пратта, имеет один криволинейный пояс и раскосную решетку с дополнительными шпренгелями. Эту систему применяют для больших пролетов, где фермы Пратта или Варрена не могут дать экономичных решений. В узлах обычно применялись шарнирно-болтовые соединения, но в некоторых случаях условия работы заставляли широко применять заклепочные соединения.
Конструкция ферм. Задачи, которые ставятся при проектировании пролетных строений, заключаются в требованиях простоты конструкции и экономии в материалах в совокупности с достаточной сопротивляемостью силам, которым будет подвергаться сооружение. Действующие технические условия обычно распространяются на фермы пролетами не более 122 м.
Схема фермы Гау
Рис. 6. Схема фермы Гау.

Схема фермы Уиппла
Рис. 8. Схема фермы Уиппла

Схема фермы Варрена
Рис. 9. Схема фермы Варрена Рис. 10. Схема фермы Варрена

Схема пенсильванской фермы
Рис. 11. Схема пенсильванской фермы
Примечание. Жирными линиями показаны сжатые элементы, тонкими — растянутые, пунктиром — обратиые раскосы.
Пролеты большей длины представляют собой исключение, и каждый такой случай вследствие своей важности заслуживает индивидуального изучения.
Узлы ферм осуществляются на болтах-шарнирах или на заклепках. Прежде, как правило, применяли шарнирные соединения, но в настоящее время заклепкам отдается предпочтение.
Схемы и наименование элементов пролетных строений приведены на рис.
Все металлические пролетные строения подвергаются продольным деформациям за счет изменения температуры и воздействия подвижной нагрузки. Для обеспечения свободы деформаций под одним из концов пролетного строения устраивают подвижные опорные части. При большой длине пролетов устраивают катковые опорные части, для более коротких пролетов эти опорные части заменяют одиночными катками. В малых пролетных строениях устраивают опорные части скользящего типа.

Реконструированный мост
Рис. 12. Реконструированный мост через р. Огайо.

Элементы пролетного строения со сквозными фермами
Рис. 13. Элементы пролетного строения со сквозными фермами
с ездой понизу:
1 — опjрный раскос; 2 — верхний пояс; 3 — нижний пояс; 4 — подвеска; 5— стойка; 6 — раскос; 7— обратный раскос; 8 — портал; 9 — кронштейн портала; 10 — распорка верхних связей; 11 — диагонали верхних связей; 12 — концевая распорка; 13 — концевая поперечная рама; 14 — опорная поперечная балка; /5 — промежуточная поперечная балка; 16 — концевая продольная балка: 17—промежуточная продольная балка; 18 — консоли продольных балок; 19 — диагонали нижних связей; 20— связи продольных балок; 21 — подвижные опорные части; 22—неподвижные опорные части.
Примечание. В пролетных строениях со сквозными главными фермами при езде поверху элементы аналогичны указанным здесь. Названия отдельных деталей см. на рис.
Элементы пролетного строения со сквозными фермами с шарнирными узлами
Рис. 14. Элементы пролетного строения со сквозными фермами с шарнирными узлами:

  1. — верхний пояс; 3 — нижний пояс; 5 —стойка; 6 — раскос; 7—обратный раскос; 10 — распорка верхних связей; 15 — поперечная балка; 23 — вертикальная накладка; 24 — лист шарнира; 25 — прокладка; 26 — шарнир; 27 — гайка шарнира; 28 — уплотняющее кольцо; 29 — ниппель; 30 — затяжная муфта; 32 — фасонка верхних связей; 33 — фасонка нижних связей; 34 — горизонтальный лист; 35 -уголки пояса; 36 — вертикальный лист; 37 — соединительная решетка; 38 — диафрагма; 39 — стыковая накладка; 40 — концевая соединительная планка; 41 — стержень с проушиной; 42 — стержень с петлей; 46— подкос поперечной рамы

Элементы клепаного пролетного строения со сквозным фермами с ездой понизу
Рис. 15. Элементы клепаного пролетного строения со сквозным фермами с ездой понизу:

1 — верхний пояс; 3 — нижний пояс; 4 — подвеска; 5 —стойка6 —раскос; 10 — распорка верхних связей; 15— поперечная балка’ 17 — продольная балка; 38 —диафрагма; 40 — концевые соединительные планки; 43 — уголок-столик; 44— фасонка; 45—консоль поперечной балки; 46— подкос поперечной рамы; 47 — уголок прикрепления.
Примечание. Расположение элементов 1 — 17 см. на рис. 13 и 14.
Учитывая, что проход поездной нагрузки приводит к некоторому прогибу пролетных строений, рекомендуется придавать им строительный подъем в виде выпуклой кверху кривой. Иногда этого достигают некоторым увеличением длины элементов верхнего пояса. Чаще же изменяют длину всех элементов фермы в соответствии с проведенными расчетами.

Виадуки.

Виадуками пользуются для проведения железнодорожной линии или автодороги над долиной, ущельем и др. Подобные сооружения обычно состоят из ряда пролетных строений, балочных или арочных, опирающихся на металлические башенные опоры (рис. 16).
Стальные железнодорожные виадуки отличаются большой высотой и обычно имеют значительную длину. Они состоят из ряда пролетных строений, обычно со сплошными главными балками с ездой поверху, покоящихся на металлических башенных опорах.
Величина пролетов в виадуке обычно чередуется. Короткие надбашенные пролетные строения обычно имеют длину от 9,1 до 15,2 м, а длинные промежуточные — от 18 до 30,5 м.
Иногда вместо башенной опоры рядом с устоем ставят рамную опору, на которой покоятся концы двух соседних длинных пролетных строений.
Величина пролета зависит от высоты всего сооружения и общей его длины, а также от величины расчетной нагрузки. Критерием для выбора пролета являются баланс стоимостей опор и пролетных строений, обеспеченность устойчивости сооружения в продольном и поперечном направлениях.
Обычно наибольшие величины пролетов применяются при наибольших высотах виадуков.

Стальной виадук
Рис. 16. Стальной виадук длиной 457,2 м, высотой 39,6 м над
уровнем реки
Схема пролетного строения
Рис. 17. Схема пролетного строения с ездой поверху со сквозными главными фермами, с шарнирными узлами
Схема клепаного открытого пролетного строения с ездой понизу
Рис. 18. Схема клепаного открытого пролетного строения с ездой понизу

В тех случаях, когда железнодорожная линия пересекает долину с протекающей по ней рекой или когда этого требуют другие местные условия, в состав виадука включают одно или несколько длинных пролетных строений со сквозными фермами.

Консольные мосты.

Консольным называется мост, имеющий выступающие за опоры части пролетных строений (консоли). Сооружения этого рода обычно состоят из двух консолей в пролете, перекрывающем главное русло, и двух анкерных пролетов, при посредстве которых реакции передаются опорам. Между концами консолей устраивают подвесной пролет.
Консольные конструкции целесообразны для перекрытия больших пролетов над судоходными широкими реками и другими водными путями, если их устройство допускается условиями подмостового габарита.
Применение промежуточных двухконсольных пролетов позволяет перекрывать исключительно широкие водные преграды. Эта конструкция обладает еще и тем преимуществом, что консольные и подвесные пролеты не требуют подмостей для своего сооружения и могут быть собраны навесным способом. Средний пролет подвешивается между двумя консолями посредством шарнирного соединения, передающего в законченном сооружении лишь поперечные силы. Закрепление анкерного пролета играет весьма важную роль в обеспечении устойчивости сооружения и требует соответствующего внимания со стороны проектировщика.
Висячие мосты. Висячим называется мост, проезжая часть которого поддерживается кабелями, протянутыми между пилонами и надежно закрепленными для обеспечения устойчивости всего сооружения в целом.
Главные несущие кабели можно изготовлять из стальных проволок или собирать из тяг с проушинами. Американские проектировщики, по-видимому, предпочитают первый способ.
Для равномерного распределения нагрузки вдоль кабелей к ним при помощи параллельных подвесок присоединяются фермы жесткости. Они целиком или частично располагаются ниже кабелей и обеспечивают сохранение последними параболической формы при любых условиях загружения.
В качестве средства для перекрытия больших отверстий висячий мост предшествовал консольному типу. Консольные мосты в значительной мере заменили в железнодорожном строительстве висячие мосты вследствие своей большей жесткости и устойчивости.
Висячие мосты наиболее удобны и экономичны в качестве автодорожных или пешеходных мостов, перекрывающих большие отверстия.

Для закрепления кабеля, как и для заанкеривания консольных мостов, обычно устраивается ростверк из двутавровых балок, заделанный в каменной или бетонной кладке, которая глубоко закладывается в грунт.

Система Гау — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Система Гау — оригинальное мостостроительное решение, разработанное американским инженером и изобретателем Уильямом Гауruen, и предложенное американским инженером Дж. Уистлером для строительства деревянных мостов при строительстве Николаевской железной дороги в 1840—1850-х годах.

Проект был привезён в Россию Дж. Уистлером в чертежах.

Суть проекта заключалась в том, что мостовой пролёт являлся деревянной фермой с раскосами, стянутой поперечными железными стержнями (использование двух материалов в несущих конструкциях было новшеством). Металлические элементы сделали мост значительно прочнее без существенного увеличения веса сооружения.

Система Гау была теоретически перепроверена и усовершенствована русским инженером Дмитрием Журавским. Журавский доказал, что чем ближе к опорам, тем больше нагрузка на вертикальные тяжи и раскосы, и предложил делать элементы фермы разной толщины в зависимости от их расположения.

Эти предложения были поддержаны Уистлером и использованы во всех мостах на дороге, а так как она строилась по прямому варианту, это потребовало возведения 278 искусственных сооружений, в том числе 184 моста, 69 каменных и чугунных труб и 19 путепроводов. Наиболее крупные железнодорожные мосты спроектированы и построены под непосредственным руководством Журавского. Особо сложным было строительство Веребьинского моста, имевшего 9 пролетов по 54 м.

ферма моста - это... Что такое ферма моста?

  • ферма — ФЕРМА1, ы, ж Предприятие, находящееся в частной собственности, расположенное на собственной или арендуемой земле. Кажется, я все делаю, чтобы не отстать от века: крестьян устроил, ферму завел, так что даже меня во всей губернии красным величают;… …   Толковый словарь русских существительных

  • ФЕРМА — (фр. ferme, от лат. firme крепко, прочно). 1) арендуемый деревенский дом, при котором есть сад, скотный двор, а иногда и пахотная земля; то же, что мыза, хутор. 2) в Петербурге молочная ферма есть просто приют для дойных коров, откуда отпускают… …   Словарь иностранных слов русского языка

  • ферма — 1. ФЕРМА, ы; ж. [франц. ferme] 1. Отдельное специализированное, обычно животноводческое хозяйство. Коневодческая ф. Молочная ф. Животноводческая ф. Песцовая ф. Племенная ф. Работать на ферме дояркой. 2. Частное хозяйство на собственном или… …   Энциклопедический словарь

  • Ферма несущая — – решетчатая конструкция пролетного строения моста, состоящая из стержней, закрепленных между собой в узлах. [Полякова, Т.Ю.  Автодорожные мосты: учебный англо русский и русско английский терминологический словарь минимум / Т.Ю. Полякова, Н …   Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

  • Ферма (конструкция) — У этого термина существуют и другие значения, см. Ферма (значения). Ферма (фр. ferme, от лат. firmus прочный), в строительной механике стержневая система, остающаяся геометрически неизменяемой после замены её жёстких узлов шарнирными. В …   Википедия

  • ферма — сущ., ж., употр. сравн. часто Морфология: (нет) чего? фермы, чему? ферме, (вижу) что? ферму, чем? фермой, о чём? о ферме; мн. что? фермы, (нет) чего? ферм, чему? фермам, (вижу) что? фермы, чем? фермами, о чём? о фермах 1. Ферма это вид частного… …   Толковый словарь Дмитриева

  • ФЕРМА — несущая стержневая конструкция, как правило перекрывающая пролёт и состоящая из системы шарнирно соединённых в узлах стержней (Болгарский язык; Български) прътова конструкция; ферма (Чешский язык; Čeština) příhradová soustava; příhradový nosník… …   Строительный словарь

  • Ферма — I ж. 1. Частное хозяйство или сельскохозяйственное предприятие на собственном или арендованном участке земли. 2. Специализированное животноводческое или звероводческое хозяйство. II ж. Инженерное сооружение в виде несущей конструкции покрытия… …   Современный толковый словарь русского языка Ефремовой

  • Ферма — I ж. 1. Частное хозяйство или сельскохозяйственное предприятие на собственном или арендованном участке земли. 2. Специализированное животноводческое или звероводческое хозяйство. II ж. Инженерное сооружение в виде несущей конструкции покрытия… …   Современный толковый словарь русского языка Ефремовой

  • ФЕРМА — (франц. ferme, от лат. firmus крепкий, прочный) стержневая несущая конструкция покрытия здания, пролётного строения моста, гидротехнич. сооружения и т. д. Ф. изготовляются из металла, ж. б., дерева и комбинир. (из неск. материалов). В расчётной… …   Большой энциклопедический политехнический словарь

  • Ферма Гау — Система Гау оригинальное мостостроительное решение, разработанное американским инженером и изобретателем Уильямом Гау, и предложенное американским инженером Дж. Уистлером для строительства деревянных мостов при строительстве Николаевской железной …   Википедия

  • About Author


    alexxlab

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *