книги / Проектирование и расчёт деревянных автодорожных мостов

				Окончание табл. 9
№	Нагрузки и воздействия				Коэффициент
п/п					надежности γf
4	То же, городских мостов				2,0 (0,9)
5	Вес деревянных конструкций в мостах				1,2 (0,9)
6	Давление грунта от веса насыпи				1,4 (0,7)
7	Тележка при расчетах элементов проез-				1,5
	жей части мостов
8	То же, при расчетах всех других элемен-				1,5 при λ = 0 м;
	тов мостов				1,2 при λ ≥ 30 м
9	То же, при определении веса в расчетах				1,2
	на сейсмические воздействия
10	Равномерно распределенная		нагрузка	во	1,2
	всех расчетах конструкций мостов и
	звеньев труб на вертикальные и горизон-
	тальные воздействия
11	Одиночная ось при проверке элементов				1,2
	проезжей части мостов, проектируемых
	на нагрузку А8
12	Ветровые нагрузки:
	при эксплуатации мостов				1,4
	при строительстве и монтаже				1,0
13	Ледовая нагрузка				1,2
14	Навал судов				1,2
15	Воздействие морозного пучения грунта				1,3
16	Горизонтальная	продольная	нагрузка	от	1,2
	торможения
17	Горизонтальная	поперечная	нагрузка	от
	ударов				1,2

Примечания. 1. λ – длина участка линии влияния одного знака, промежуточные значения λ – по интерполяции. 2. Коэффициенты надежности к строительным нагрузкам см. в табл. 17* [1].

21

При загружении тротуаров (кроме тротуаров на мостах внутрихозяйственных дорог и служебных проходов) и элементов пешеходных мостов, а также перил городских мостов γf = 1,4. При учете тротуарной нагрузки совместно с другими нагрузками автодорожных мостов γf = 1,2 (для расчета опор и пролетных строений).

При загружении тротуаров на мостах внутрихозяйственных дорог и служебных проходов на мостах дорог всех категорий γf = 1,1. Для распределенной и сосредоточенной нагрузок при расчете элементов ограждения, перил и тротуаров γf = 1,0.

При расчетах по II группе предельных состояний во всех случаях коэффициент надежности γf = 1,0.

1.4. Расчетные характеристики материалов

Для мостов применяют сосну, ель, лиственницу, пихту, удовлетворяющие требованиям ГОСТ 9463–88 и ГОСТ 8486–86Е.

Растянутые и изгибаемые элементы пролетных строений должны выполняться из древесины 1-го сорта. Остальные элементы конструкций мостов могут быть выполнены из древесины 2-го сорта.

Для изготовления мелких деталей соединений (подушек, шпонок) следует применять отборную древесину твердых лиственных пород (дуба, ясеня, бука и граба), удовлетворяющую требованиям ГОСТ 9462–88 – для круглого леса лиственных пород и ГОСТ 2695–83 – для пиломатериалов лиственных пород.

Для опорных брусьев и насадок в опорах мостов допускается применение круглого леса и брусьев из древесины твердых лиственных пород (дуба, бука, ясеня, граба) по ГОСТ 9462–88

и ГОСТ 2695–83.

Влажность древесины должна быть для бревен не более 25 %, для пиломатериалов – 20 %, для клееных конструкций – не более 12 %. В малых мостах для настила, поперечин и колесоотбоев допускается влажность древесины до 40 %.

Расчетные сопротивления древесины (табл. 10) даны для сосны 1-го сорта. Для древесины 2-го сорта расчетные сопротивления снижаются:

–на 30 % – растяжение вдоль волокон;

–10 % – остальные виды напряжений.

22

					Таблица 10
	Расчетные сопротивления древесины сосны
		Обо-	Расчетные сопротивле-
№	Напряженное состояние	зна-	ния, МПа (кгс/см2), при
п/п	и характеристика элементов	че-		влажности
		ние	25 % и менее		более 25 %
1	Изгиб:	Rdb	17,70	(180)	15,20 (155)
	а) элементов из бревен
	естественной коничности		15,70	(160)	13,70 (140)
	б) элементов из брусьев
	и окантованных бревен		13,70	(140)	11,80 (120)
	в) досок настила и др.
2	Растяжение вдоль волокон	Rdt	11,80	(120)	9,80 (100)
3	Сжатие и смятие вдоль во-	Rds,	14,70	(150)	11,80 (120)
	локон	Rdqs
4	Сжатие и смятие всей по-	Rdq	1,77	(18)	1,47 (15)
	верхности поперек волокон
5	Смятие местное поперек во-	Rdqp
	локон:
	а) в лобовых врубках		3,10	(32)	2,50 (26)
	(при длине площади
	смятия до 15 см)
	б) под шайбами при уг-		3,90	(40)	3,30 (34)
	лах смятия от 90 до 60°
6	Скалывание (наибольшее)	Rdab	2,35	(24)	2,15 (22)
	вдоль волокон при изгибе
7	Скалывание (среднее по
	площадке) в соединениях на
	врубках, учитываемое в пре-
	делах длины не более 10 глу-
	бин врезки и двух толщин
	брутто элемента:
	а) вдоль волокон	Rdam	1,57	(16)	1,47 (15)
	б) поперек волокон	Rdsm	0,78 (8)		0,69 (7)

23

Если в расчетных сечениях имеются врубки или врезки, то расчетные сопротивления умножаются на коэффициенты условия работ:

–0,80 – растяжение;

–0,85 – изгиб элементов из брусьев;

–0,90 – изгиб элементов из бревен.

Расчетные сопротивления древесины смятию или скалыванию под углом α к направлению волокон (МПа) определяются по формуле

Rdα =		Rd1				,	(10)
		R
		d1		3	α
		R
1+			−1 sin
		d 2

где Rd1, Rd2 – расчетные сопротивления смятию или скалыванию соответственно при α = 0° и α = 90°.

Расчетное сопротивление местному смятию поперек волокон (за исключением случаев, указанных в поз. 5 табл. 10) на части длины элемента при длине незагружаемых участков не менее площади смятия и не менее толщины элемента следует определять по формуле (МПа)

		8
	+			,	(11)
Rdqa = Rdq 1		ls +1,2

где Rdq – сжатие и смятие всей поверхности поперек волокон,

МПа (кгс/см2); ls – длина площадки смятия вдоль волокон древесины, см.

Расчетные сопротивления клееной древесины сосны при толщине склеиваемых досок 33 мм и высоте элементов 50 см

именее принимаются по табл. 11.

Вслучаях применения досок (слоев) толщиной, отличной от 33 мм, расчетные сопротивления изгибу, сжатию и скалыванию вдоль волокон следует умножать на коэффициенты условий работы, равные:

– 1,10 – при толщине 19 мм и менее,

– 1,05 – то же, 26 мм,

– 0,95 – то же, 43 мм.

24

Таблица 11

Расчетные сопротивления клееных конструкций из древесины сосны

№		Обозначе-	Расчетное
	Вид напряженного состояния		сопротивление,
п/п		ние	МПа (кгс/см2)
1	Изгиб бруса	Rdb	17,70	(180)
2	Растяжение вдоль волокон	Rdt	12,70	(130)
3	Сжатие вдоль волокон	Rdc	15,70	(160)
4	Смятие вдоль волокон	Rdqs	14,70	(150)
5	Сжатие и смятие всей поверх-	Rdcq, Rdq	1,96	(20)
	ности поперек волокон
6	Сжатие местное поперек воло-
	кон:
	а) в опорных плоскостях	Rdq	2,50	(26)
	конструкций
	б) под шайбами при углах	Rdqp	4,31	(44)
	смятия от 60 до 90°
7	Скалывание наибольшее вдоль	Rdaf	1,47	(15)
	волокон по клеевым швам при
	изгибе
8	Скалывание поперек волокон	Rdsf	0,78 (8)
	по клеевым швам
	При высоте клееных элементов более 50 см расчетные со-

противления изгибу и сжатию вдоль волокон умножаются на коэффициенты условия работ (табл. 12).

					Таблица 12
	Коэффициент условий работ
Высота	Коэффициент		Высота		Коэффициент
сечения, см	условий работ		сечения, см		условий работ
50 и менее	1,00		80		0,90
60	0,96		100		0,85
70	0,93		120 и более		0,80
		25

Расчетные сопротивления древесины других пород получают умножением на коэффициенты перехода (табл. 13).

			Таблица 13
Коэффициенты перехода для других пород
	Растяжение,
Наименова-	изгиб, сжатие	Сжатие и смятие	Скалывание
ние пород	и смятие вдоль	поперек волокон
	волокон
Ель	1,0	1,0	1,0
Лиственница	1,2	1,2	1,0*
Пихта	0,8	0,8	0,8
Дуб	1,3	2,0	1,3
Ясень, граб	1,3	2,0	1,6
Бук	1,1	1,6	1,3

*Для клееных конструкций – 0,9.

Модули упругости древесины для всех пород при сжатии и растяжении вдоль волокон и при изгибе, МПа (кгс/см2), принимаются:

− для обычной древесины при определении деформаций: от постоянных нагрузок – 8340 (85 000), от временных нагру-

зок – 9810 (100 000);

− для клееной древесины при определении деформаций от любых нагрузок – 9810 (100 000).

Модуль упругости древесины при сжатии поперек волокон принимается 392 МПа (4000 кгс/см2).

Для стальных элементов деревянных мостов применяют полосовую, фасонную, листовую стали марки Ст3кп или Ст3пс, если элементы не подвергаются сварке, при сварке – сталь Ст3сп5 по ГОСТ 535–88 и ГОСТ 14637–89, а также арматурную сталь по ГОСТ 5781–82 и ГОСТ 380–88*.

Для нерасчетных элементов допускается применение стали марки Ст0. Расчетные сопротивления стальных элементов для стали марки Ст3 равны 210 МПа (2150 кгс/см2).

26

Модуль упругости стали Е = 2,06·105 МПа (2,1·106 кгс/см2). Гвозди следует применять по ГОСТ 4028–63, а стальные дюбели по ТУ 14-4-1231–83. В обоснованных случаях допускает-

ся использовать гвозди винтовые стальные по ТУ 10-69-369–87. Для склеивания элементов конструкций применяются клеи, соответствующие требованиям СНиП II-25–80 [12]. Для склеивания древесины с металлом следует применять эпоксид-

ные клеи.

1.5. Расчетные формулы и основные данные для расчета деревянных мостов

При выполнении расчетов необходимо так запроектировать элементы моста, чтобы максимальные напряжения в них были предельно близки к расчетным сопротивлениям. В этом случае обеспечивается достаточная несущая способность конструкции, что позволяет избежать неоправданных расходов материалов. При расчете деревянных мостов (табл. 14) допускается:

−усилия в элементах и соединениях определять, предполагая упругую работу материала;

−пространственные конструкции расчленять на плоские системы и рассчитывать их на прочность без учета податливости элементов;

−узловые соединения элементов сквозных конструкций принимать шарнирными.

								Таблица 14
	Основные расчетные формулы
Вид	Напря-	Характер работы							Номер
			Формула						фор-
расчета	жения	элемента
									мулы
Проч-	Нормаль-	Растяжение			Nd		≤ Rdt		(12)
ность	ные	вдоль волокон			Ant
		Сжатие вдоль			Nd		≤ R		(13)
		волокон			Ant		ds
		Изгиб в одной из		M d			≤ Rdb
		главных плоско-							(14)
				Wnt
		стей
		27

Окончание табл. 14

Вид

Напря-

Характер работы

Формула

Номер

фор-

расчета

жения

элемента

мулы

Косой изгиб

M

dx y +

M dy

x

≤ Rdb

(15)

I y

Ix

Растяжение с из-

гибом в одной из

Nd

+

M d

Rdt

≤ Rdt

(16)

главных плоско-

Ant

Wnt

Rdb

стей

Сжатие с изги-

бом в одной из

N

+

M d

Rdt

≤ Rds

(17)

главных плоско-

Ant

ξWnt Rdb

стей

Сжатие (смятие)

Nd ≤ R

(18)

поперек волокон

Aq

dq

Каса-

Изгиб

Qd Sbr

≤ Rdab

(19)

тельные

Ibrb

Устой-

Центральное

Nd ≤ ϕR

(20)

чивость

сжатие

Ad

ds

В табл. 14 приняты следующие обозначения:

Nd, Md, Qd – расчетные значения осевого усилия, изгибающего момента, поперечной силы; Rdt, Rds, Rdb, Rdq, Rdаb – расчетные сопротивления, соответствующие виду напряженного состояния; Ant, Abr – площади поперечного сечения соответственно нетто и брутто; Sbr – статический момент брутто части сечения относительно нейтральной оси; Wnt – момент сопротивления ослабленного сечения, принимаемый для составных стержней с учетом коэффициента условий работы для двухъярусных балок – 0,85, для трехъярусных балок – 0,80; Ix, Iy – моменты инерции сечения нетто соответственно относительно осей x и y; Ibr – момент инерции сечения брутто; x, y – расстояния от главных осей x и y до наиболее удаленных точек сечения; b – ширина сечения; ϕ – коэффициент понижения несущей способности при

28

проверке устойчивости центрально-сжатых элементов в зависимости от расчетной гибкости λ:

			λ		2
	ϕ =1−0,8				при λ ≤ 70,	(21)
			100
	ϕ =	30002		при λ > 70;		(22)
		λ

Aq – площадь смятия; Ad – расчетная площадь поперечного сечения при проверке на устойчивость, принимаемая равной:

−Abr – при ослаблении сечения на 25 % и менее;

−4/3 Ant – то же, свыше 25 %;

ξ– коэффициент, учитывающий влияние дополнительного мо-

мента от нормальной силы Nd при деформации элемента:

ξ =1−	λ2			N d
					.	(23)
	3000 R			A
				ds br

При вычислении Аnt все ослабления сечения условно совмещают на участке длиной 20 см. При этом несимметричное ослабление не должно превышать 0,4 Аbr, а симметричное –

0,5 Аbr.

Расчет на смятие и скалывание соединений элементов, работающих на осевые силы, производят без учета стальных скреплений по формулам:

на смятие

Nd	≤ m R ,	(24)
	q dqp
Aq

на скалывание

Nd	≤ m R ,	(25)
	a dam
Aa

где Aq, Aa – площади смятия и скалывания; mq – коэффициент условий работы на смятие поперек волокон, принимаемый:

• для соединения лежней и насадок в сопряжении со стойками или сваями при эксплуатации элементов конструкции выше горизонта воды равным 1,2;

29

• при соприкасающихся с грунтом или находящихся

вгрунте – 0,85;

•постоянно увлажняемых и находящихся в воде – 0,75;

ma – коэффициент условий работы на скалывание, равный в лобовых врубках:

•1,0 – при врубках с одним зубом;

•0,8 и 1,15 – соответственно по первому от торца и второму зубу при врубках с двумя зубьями;

•в элементах, соединяемых на продольных шпонках – 0,7. Геометрические характеристики брусьев определяются по

следующим формулам:

	A = bh;	S =	bh2	;	W =	bh2	; I =	bh3	,	(26)
			8			6		12

где S – статический момент площади полусечения относительно нейтральной оси; b – ширина; h – высота.

Геометрические характеристики элементов, выполненных из бревен и пластин (рис. 3), определяются по формулам, приведенным в табл. 15.

	а	б	в	г

д

е

ж

з

Рис. 3. Расчетные профили сечений бревен

30