Особенности конструкций консольных мостов
Министерство Образования РФ
Новосибирская Государственная Архитектурно-художественная Академия
Кафедра ПЗ и СХС
Реферат на тему:
Особенности конструкций консольных мостов
Выполнил: студент 311 группы
Афонин В.С.
Проверил: Лихачёв Е.Н.
Содержание
Консольные мосты. Определение
Консольные и другие балочные системы, используемые в конце XIX века, история их развития
Список использованной литературы
Консольные мосты. Определение
Консольными мостами называются мосты, пролетные строения которых свешиваются за пределами опор. Пролетное строение Консольных мостов состоит из анкерной части, находящейся между опорами, и части, свешивающейся от опоры до конца фермы (консоли). Расстояние между опорой и концом консоли, а также между двумя консолями перекрывается подвесными пролетными строениями. [2] Консольные мосты применяются преимущественно при больших пролетах. Такие мосты в силу своей статической определимости нечувствительны к неравномерной осадке опор (как и разрезные системы). Консольно-балочная схема обладает также специфическим преимуществом над другими балочными схемами, а именно, возможностью регулирования усилий на стадии проектирования соответствующим выбором рационального вылета консоли. Кроме того, в консольно-балочной схеме упрощаются узлы сопряжения балок с опорами. По характеру распределения внутренних усилий по всей длине конструкции консольные системы близки к неразрезным. Однако размещение шарниров в пролёте (на весу) способствует перелому профиля моста, а следовательно - созданию очага ударного воздействия от движущегося транспорта. Недостатком консольно-балочных схем является то, что устойчивость их зависит от устойчивости базового пролета. Это значит, что выход из строя базового пролета приведет к прогрессирующему обрушению всего сооружения. Этот недостаток можно сгладить путем чередования базовых и зависимых пролетов по длине сооружения. [3]
Консольные системы:
Консольные и другие балочные системы, используемые в конце XIX века, история их развития
В период развития металлических
конструкций балочная система мостов,
отличаясь простотой и
Перед висячими системами
балка имела то преимущество, что
ее жесткость допускала
Массовое применение металлических балок вскоре заставило конструкторов обратить внимание на рационализацию, удешевление и архитектурные качества именно этих систем. Успехи, достигнутые в строительстве простейших балочных конструкций, автоматически отражались и на других более сложных системах.
В дальнейшем при рассмотрении не только металлических, но и появившихся позже железобетонных мостов в поле нашего зрения постоянно будут оставаться три основные системы:
·разрезная
·неразрезная
·консольная
Схема балочной разрезной системы.
Разрезные системы получили наибольшее распространение среди балочных металлических мостов. Причиной этого была простота и определенность их конструкций, независимость друг от друга пролетных строений, удобство [7] изготовления и монтажа. Безопасность разрезных ферм в случае неожиданных осадок и движения опор служит также доводом в их пользу. Легкость смены, восстановления, перевозки, применения типовых ферм сделали эти системы весьма удобными для использования на железных дорогах, где и сейчас они имеют наибольшее распространение.
Хотя простейшее очертание ферм, придаваемое им параллельными поясами, является с архитектурной стороны вполне удачным, строители не раз старались из экономических соображений приблизить очертание балок к эпюре изгибающих моментов. Исходя из этого, были выработаны типы ферм с криволинейным очертанием верхнего, нижнего и обоих поясов.
Фермы разнообразных форм
с криволинейным очертанием обоих
поясов не получили распространения: помешал
их большой вес. Большое применение
нашли фермы с одним
Найдя распространение главным образом на мостах железнодорожного типа, эти фермы на фоне естественного пейзажа производят довольно живописное впечатление. Так выглядит, например, параболическая ферма с нижним криволинейным поясом, опирающаяся на высокую опору. Ее тонкие, едва касающиеся опоры концы, висящие на большой высоте, внушая беспокойство за устойчивость и прочность сооружения, подчеркивают смелость и живописность решения (виадук Митвейде).
С течением времени выяснилось,
что экономия металла от криволи-нейности
поясов имеет существенное значение
только при больших пролетах, так
как достигается ценой
Неразрезные балочные системы:
Неразрезные фермы вследствие совместной работы их пролетов легче и жестче разрезных. Поэтому они могут иметь меньшую высоту и более тонкие, легкие опоры. Однако распространение подобных ферм долго тормозилось боязнью возможных аварий от неравномерной осадки опор. Кроме того, они требуют точного изготовления, более сложного монтажа и имеют уникальный характер. Поэтому-то они и применяются реже разрезных ферм. Вслед за первыми металлическими неразрезными мостами со сплошной стенкой стали устраиваться сквозные многорешетчатые фермы с параллельными поясами. Этому способствовал переход к коробчатому типу поясов с жесткой решеткой, значительно улучшивших конструкцию ферм.
Как уже говорилось, в своей
основе система многорешетчатых
ферм была предложена и разработана
в дереве знаменитым русским изобретателем
И.П. Кулибиным, но в то время не была
понята консервативным и не доверяющим
русским изобретателям царским
правительством. Осуществленные за границей
решетчатые и раскосные фермы
вновь вернулись к нам, но уже
под чужим именем - систем Тауна
и Гау, именем которых их иногда называют
у нас до настоящего времени. Расчет
и полное исследование этих ферм были
произведены не за границей, а у
нас замечательным строителем-
Консольные системы, обладая всеми преимуществами неразрезных, сверх того не боятся осадки опор. Они удобны для сборки, но сложнее неразрезных и не так жестки. Поэтому эти системы особенно выгодны при больших пролетах, мало чувствительных к подвижной нагрузке, а также для мостов под обыкновенную дорогу, где интенсивность временной нагрузки невелика, и потому снижение жесткости конструкции не опасно. На мостах больших пролетов они позволяют с выгодой применять навесную сборку. Экономические качества их в общем те же, что и неразрезных систем. [7]
Из металла консольные мосты стали выполняться с тех пор, как созрела зародившаяся в начале века идея шарнирного соединения ферм. Очень много сделал для распространения консольных систем русский инженер Семиколенов. Один из первых консольных мостов в Гассфурте, очерченный по эпюре изгибающих моментов, имел еще слишком сложный и вычурный вид.
В дальнейшем консольные, как
и неразрезные мосты, конструировались
применительно к самым
При сооружении консольных мостов удалось достигнуть очень больших пролетов. Таков Фортский мост в Англии.
Хотя очертание главных ферм этого моста по эпюре моментов и не представляет новизны, но крупный масштаб, рациональность конструкции, продуманность всех деталей, применение оригинального трапецеидального сечения и хорошие пропорции выделяют его из общего ряда других мостов.
Достоинства консольно-балочной системы:
Известно, что консольно-балочной системе присущи достоинства как разрезных, так и неразрезных балок (простота, повышенная жесткость, нечувствительность к неравномерным осадкам опор). [7] Использование неразрезных и консольных пролетных строений дает экономию за счет уменьшения размера промежуточной опоры вследствие размещения только одной опорной части (вместо двух при разрезных балках), а также центральной передачи давления пролетного строения на опору. Неразрезные и консольные балки целесообразно применять при пролетах длиной 30-40 м и более, причем экономия возрастает с увеличением пролетов. Однако следует иметь в виду, что для железнодорожных и автомобильных мостов длиной менее 33 м целесообразно использовать разрезные балки, которые можно изготовить целиком и установить на опоры кранами.
К достоинствам неразрезных
и консольных систем следует также
отнести возможность
Непременным условием применения неразрезных систем является устройство достаточно надежных и жестких оснований опор, не допускающих их неравномерной осадки. В тех случаях, когда условия заложения не позволяют их предохранить от осадки, применяют консольные пролетные строения. Возможны одно - и двухконеольные схемы пролетных строений. Мосты с консольными балками имеют те же преимущества, что и с неразрезными, но в отличие от них не реагируют на неравномерные осадки опор. [7]
Недостатком консольно-балочных схем является то, что устойчивость их зависит от устойчивости базового пролета. Это значит, что выход из строя базового пролета приведет к прогрессирующему обрушению всего сооружения.
Этот недостаток можно сгладить путем чередования базовых и зависимых пролетов по длине сооружения, а также введением коэффициента надежности по ответственности gn³1 для конструкций базового пролета [1].
Помимо этого к недостаткам
консольных систем следует отнести
возможность переломов
Материалы:
консольный мост конструкция балочная
Для сооружения пролетных строений с неразрезными и консольными балками наряду с металлическими конструкциями широко применяют железобетон с ненапряженной и предварительно напряженной арматурой [10]
Особенности конструирования:
Для расположения в месте
сопряжения опорных частей высоту концов
консоли и подвесного пролета
обычно уменьшают вдвое, причем для
восприятия поперечной силы необходимо
эту часть значительно
Консольные мосты могут
быть многопролетными. Каждая балка, консольная
или подвесная, имеет по одной
неподвижной и подвижной
В автодорожных мостах широкое распространение получили однопролетные консольные сооружения. Такая конструкция экономична, так как не требует создания устоев, а консоли разгружают основной пролет. Длину консолей подбирают таким образом, чтобы изгибающий момент в середине пролета от постоянной нагрузки был равен нулю. Для сопряжения моста без устоя применяют железобетонные плиты, прикрепленные к концу пролетного строения.
Высоту неразрезных и консольных главных балок с ненапряженной арматурой в пролете назначают в зависимости от его длины: для железнодорожных мостов - 1/16 - 1/20/, для автодорожных - 1/20-1/35 /.
В автодорожных мостах из предварительно напряженного железобетона для неразрезных балок применяют высоту 1/27-1/40 и даже до 1/47/. В консольных мостах с шарниром в середине пролета высоту сечения назначают 1/37-1/64/.
На средних опорах высота
неразрезных и консольных балок
обычно увеличивается на 20-40 % против
высоты посередине пролета посредством
устройства вутов* с уклоном не круче
1: 3, а для больших пролетов нижней
грани балок придают
Криволинейное очертание нижней грани балки в последнее время применяется часто, несмотря на некоторое осложнение опалубки и нестандартную форму блоков при сборной конструкции. Увеличение высоты балки на промежуточной опоре обусловливается необходимостью восприятия несколько большего отрицательного изгибающего момента в опорном сечении и менее выгодными условиями работы балки на опоре в связи с тем, что сжатая зона не усилена плитой и сечение работает как прямоугольное. При этом увеличивается плечо внутренней пары, и, следовательно, может быть снижено количество рабочей арматуры над опорой. Требуемая площадь сжатой зоны бетона также уменьшается.
В середине пролета изгибающий момент положителен, сжатая зона расположена наверху, в работе па сжатие участвует не только ребро балки, но и плита, на крайних опорах неразрезной или консольной балки устройство вутов необязательно, однако иногда по архитектурным соображениям для симметрии вуты делают и здесь. Над промежуточными опорами нижняя грань балки должна иметь горизонтальные площадки длиной 0,6 - 1 м для расположения опорных частей.
В поперечном сечении однопутного
железнодорожного моста обычно принимают
две главные балки при
Для неразрезных и консольных балок, применяемых в железобетонных мостах, используют три типа поперечных сечений: тавровое, двутавровое и коробчатое. Первое наиболее простое, но не экономичное, так как при этом получается излишняя толщина стенки из условия размещения нижней рабочей арматуры. Тавровое поперечное сечение с нижним поясом, развитым для размещения рабочей арматуры (двутавровое сечение), является более экономичным. При больших пролетах и значительных изгибающих моментах нижний пояс целесообразно развивать в нижнюю плиту, в результате чего получается коробчатое сечение. Его нижняя плита служит сжатой зоной на участках балки, где действуют отрицательные изгибающие моменты, и позволяет удобно размещать предварительно напряженную арматуру на участках с положительными моментами.
Замкнутое коробчатое сечение
по сравнению с незамкнутым тех
же размеров имеет жесткость при
работе на кручение в десятки раз
больше, что важно для широких
автодорожных мостов, работающих на кручение
при несимметрично
В неразрезных и консольных балках рабочую арматуру размещают на участках с отрицательными изгибающими моментами у верхнего растянутого волокна, на участках с положительными моментами - в нижней части сечения, а в пределах консоли - поверху. При тавровом или двутавровом поперечном сечении балки арматуру сосредоточивают в нижнем поясе ребер и в плите над ребрами. Отогнутые участки стержней вместе с хомутами армируют стенку ребер для работы ее на поперечную силу. В тех случаях, когда загружение временной нагрузкой одного пролета вызывает в серединах соседних отрицательные изгибающие моменты, необходимо армировать главные балки как понизу, так и поверху, причем для них используют специальные стержни. Эта арматура не может быть образована из основных рабочих стержней, так как при появлении в них растягивающих усилий они стремились бы выпрямится и отколоть защитный слой бетона. Места опирания неразрезных и консольных балок на опорные части армируют в несколько рядов сварными сетками, воспринимающими значительные местные напряжения.
В консольных балках место
опирания подвесного пролетного строения
- очень ответственная часть
При использовании предварительно
напряженной арматуры неразрезные
пролетные строения можно сооружать
несколькими способами. За рубежом
неразрезные балки часто
Примеры мостов с консольной конструктивной схемой:
Железнодорожный мост через Фёрт-оф-Форт или просто мост через Форт (англ. Forth Bridge) - мост через залив Фёрт-оф-Форт у восточного берега Шотландии. Возведённый с 1882 по 1890 годы, мост стал одним из первых консольных мостов в мире, а также несколько лет имел максимальную длину пролёта. Мост соединяет столицу Шотландии город Эдинбург с областью Файф. Мост и сопутствующая железнодорожная инфраструктура принадлежат компании Network Rail. [5]
В 1999 году Британское правительство выдвинуло мост на включение в список Всемирного наследия ЮНЕСКО. Рядом с железнодорожным мостом залив Фёрт-оф-Форт пересекает завершённый в 1964 году автомобильный мост, имеющий подвесную структуру и длину пролёта 1 км.1
Строительство:
На протяжении большей части XIX века организации прямого железнодорожного сообщения по восточному берегу Шотландии между Эдинбургом и Абердином мешали два широких фьордообразных залива Северного моря - Фёрт-оф-Форт и Фёрт-оф-Тэй. В 1806 году под Фёрт-оф-Форт было предложено построить туннель, а в 1818 году - мост, однако оба проекта были отклонены. В 1865 году актом парламента было утверждено строительство моста в узкой части залива у деревни Куинсферри. В 1873 году консорциум из 4 железнодорожных компаний поручил проектирование моста Томасу Баучу, который предложил подвесной мост с двумя пролётами по 480 м. Из-за задержки финансирования строительные работы откладывались, и к 1879 году началась установка только одной опоры.
Строительство моста было
остановлено сразу после
Отказавшись от чугуна и кованного
железа, инженеры выбрали сталь, благо
с разработкой мартеновской печи
в 1865 году её качество значительно повысилось.
Позаимствовав опыт американского
инженера Джеймса Идса, построившего
первый крупный стальной мост через
Миссисипи в 1874 году, британцы начали
строительство в декабре 1882 и
к концу 1885 года завершили установку
гранитных быков, восемь из которых
стоят в воде. Подготовка фундамента
подводных опор производилась рабочими
с помощью кессонов - массивных
металлических цилиндров, погруженных
на глубину 27 м. В 1886 году начались работы
по возведению опор, на которые ушло
неслыханное количество стали - 54 860
тонн, произведённых на двух сталелитейных
производствах Шотландии и
*При строительстве моста погибло 57 человек, причём ещё восьмерых спасли с лодок, дежуривших под мостом (хотя относительно точного числа жертв существуют сомнения).
21 января 1890 года два поезда
длиной по 300 м въехали одновременно
на мост с южной стороны.
Два локомотива весом по 72 тонны
тянули по 50 вагонов, общий вес
каждого поезда составлял 900 тонн.
Испытания показали, что структурные
смещения были в заданных
За 1894 год по мосту проехал 26 451 пассажир, общая нагрузка составила 7 492 833 тонн. В 2000 году эти показатели составили 54 080 человек и 10 500 000 тонн. Мост сохраняет отличную несущую способность. [5]
Устройство:
Мост имеет три основные
опоры высотой 100,6 м, центральная
из которых располагается у
Расстояние между опорами составляет 582,8 м, между крайними быками - 1630,7 м. Железнодорожное полотно проходит на высоте 48,2 м над уровнем воды в прилив.
С юга к консольной части моста подходит виадук из 10 пролётов по 51,2 м, с севера - из 5 пролётов.
Из воды поднимались высокие и стройные, как башни, каменные быки. На них лежали тысячетонные стальные фермы. Вишнево окрашенные конструкции застыли железными волнами. Сплетения бесчисленных балок, раскосов, укосин протянулись над водой на три километра. Я вспоминал пухлые учебники сопромата, тоску однообразных эпюр, таблицы, остервенелые пересчёты в поисках ошибок.
Когда-то это был знаменитейший мост, кажется, первый мост консольно-балочной системы; он приводился в пример во всех атласах, схема его висела в нашей лаборатории: "Фортский мост в Шотландии. Триумф техники XIX века". До сих пор он производил впечатление своей мощью.
Легкий, светлый новый мост висел на тонких трубах, которые казались нитями, он был паутинно натянут над блеском воды, вместо мощности в нем была невесомость; он поражал не сложностью, а простотой. Инженерная мысль, расчеты, формулы - все было спрятано, сведено в минимум линий, и те казались лишь рисунком.
Ничего не могло быть проще, изящней, чем новый мост. Плавный выгиб его выглядел законченным совершенством.
Квебекский мост.
Квебе?кский мост (фр. Pont de Québec) - металлический консольный мост через реку Святого Лаврентия, соединяющий города Квебек и Леви. Мост планировали построить ещё в середине XIX века, однако полностью он был открыт 3 декабря 1919 года. 30 августа 1907 года произошло обрушение ещё не достроенного моста, повлекшее гибель 75 человек. [5] В 1916 году произошла повторная авария, при монтаже центрального подвесного пролёта (вероятной причиной послужило использование цилиндрических шарниров, а не плоских, что привело к соскальзыванию, из-за которого центральный пролёт длиной 187 м и весом 5200 т упал в реку.)
История обрушения моста в 1907г., влияние катастрофы на историю мостостроения:
Мост, который должен был быть построен через реку Святого Лаврентия близ Квебека в Канаде, представлял собой весьма внушительное сооружение. По мосту общей длиной около километра должны были быть проложены два железнодорожных пути, два трамвайных, две шоссейные дороги и дза тротуара. Средний пролет должен был быть длиной 544 метра. Высота фермы на быке - 96 метров. Общий вес моста, запроектированного как консольный, составлял около 40 тысяч тонн.
Правда, вначале средний пролет моста, самую нагруженную его часть, рассчитывали сделать длиной 488 метров, но тогда нужно было бы ставить еще одну опору" что при глубине реки 60 метров стоило бы очень дорого. Поэтому и решили длину среднего пролета увеличить на 56 метров.
Мост начали строить 22 июля
1905 года. Через два года была полностью
готова южная часть моста и
три панели подвесной фермы. Сборка
моста производилась двумя
Наступил август 1907 года.
Строительный сезон подходил к концу,
и подрядчики торопили рабочих: нужно
было полностью использовать последние
летние дни. Строительство, однако, задерживалось.
В августе было замечено, что в
некоторых ребрах панелей консольной
фермы имеются выгибы. Об этом было
сообщено техническому консультанту железнодорожной
компании, которая вела строительство.
Началась переписка по этому поводу
между консультантом и
августа утром заметили, что выгибы фермы продолжали развиваться. Был вызван главный инженер квебекской фирмы. Он нашел положение серьезным, но не угрожающим. Никаких мер опять принято не было. Решили только известить консультанта и генерального подрядчика, причем чтобы скрыть тревожное положение от рабочих, сделали это не по телефону или телеграфу, а послали специального нарочного в Нью-Йорк.
Следующий день. С тревогой ждали утра участники строительства. Ничего нового не обнаружилось, работу на мосту решили продолжать - нужно было заменить временные болты на постоянные заклепки в некоторых местах фермы. Вдруг рабочие-клепальщики заметили еще один прогиб, на который сразу же обратили внимание инженеров. Однако и сейчас работы прекращены не были. На продолжении работ настаивал главный инженер - он боялся, что, если работы остановить, рабочие разойдутся и строительный сезон будет сорван.
Утром 29 августа пришла телеграмма
от консультанта фирмы. Он предложил
не допускать дальнейшего

- Особенности контрабанды на Южных направлениях
- Особенности контрабанды последних лет
- Особенности контроля денег
- Особенности контроля качества продукции на предприятии
- Особенности конфедеративного устройства
- Особенности конфликтного поведения в подростковом возрасте (2)
- Особенности конфликтного поведения людей в переходный период
- Особенности Конституций республик в составе Российской Федерации
- Особенности конституционного права РФ
- Особенности конституционно-правового статуса личности в Китайской Народной Республике
- Особенности конструктивных решений многоэтажных общественных зданий I и II категории этажности
- Особенности конструкторской подготовки производства
- Особенности конструкции двигателя и электрооборудования автомобиля ВАЗ21093
- Особенности конструкций автомобилей и автопоездов, цистерн для перевозки сыпучих грузов. Неисправность и ремонт