> Техника, страница 42 > Деревянные мосты
Деревянные мосты
Деревянные мосты, мосты, основным материалом которых служит дерево. В настоящее время Д. м. строятся из сосны, лиственницы, ели. Дуб применяется преимущественно для подушек, нагелей, иногда—для свай и прогонов. Лесной материал должен быть зимней рубки, нрямостойпый, с небольшим числом сучьев, без круговых и радиальных трещин (морозобой, метик, отлуп), без синевы и гнили. Предпочитается так называемая рудовая сосна, то есть выросшая на сухих песчаных холмах.
В Д. м. под обыкновенную дорогу ширина ездового полотна: па полевых проселочных дорогах—от 3 м; для прогона скота 4,5—6,5 at; на шоссейных дорогах 4,7— 6,4 at; па дорогах важного значения л в городах до 12 at и более. Настил, образующий ездовое полотно, укладывается на поперечины; последние — на балки или т. и. и р о г о н ы, ординарные или составные. Расстоянии между прогонами зависит от назначения моста, его конструкции (в связи с этим) и размеров материала. Прогоны поддерживаются опорами из свай или стоек. В мостах солидной конструкции применяется двойной настил. Верхний ряд досок настила предназначается для предохранения нижнего ряда от истирания. Толщина досок верхнего ряда 5—7 см, нижнего 8—10 см. Доски верхнего ряда укладывают или вдоль моста, или поперек, или под углом (в елку). При расположении досок вдоль моста получается более ровное, но более скользкое полотно; этот способ заслуживает предпочтения при преобладающем лотовом движении; при преобладающем грузовом движении лучше укладывать доски настила поперек моста. Нижний ряд досок настила иногда делается из пластин, уложенных поперек моста, и заменяет собой поперечины.
Фигура i.
Вместо устройства езды по дощатому пастилу можно применить щебеночную кору на одиночн. настиле из пластин или накатника.
Простейшим типом моста под обыкновенную дорогу является балочный мост, состоящий из опор и пролетных строений, перекрывающих пролеты (промежутки между опорами) моста. Каждая опора состоит нз ряда свай, связанных поверху насадкой (горизонтальным бревном), для чего на головах свай нарубают шипы, а в насадке выдалбливают гнезда. По насадкам укладываются, как выше указано, прогоны, поперечины и настил. В простейших случаях поперечный дощатый настил прикрепляют с боков прижимными брусьями или так называемыми пажи л и нам и, используемыми обыкновенно для установки на них пер и л. При значительной высоте моста или глубине воды опоры ставят реже, то есть с большими пролетами. Значительные пролеты могут вызываться также требованиями судоходства. В этих случаях применяется подкосная (фигура 1) система, или шпренгельная
(фигура 2), или комбинированная (фигура 3). Наилучший угол наклона подкосов в этих системах 40—45°, от которого по местным условиям иногда приходится сильно уклоняться. Для поддержания стыков прогонов применяются под ними так называемым подбалки. В шпренгелыгай системе брус под прогоном, в который упираются верхние концы подкосов, называется ригелем и делается длиною ок. 0,4 расстояния между опорами. Ряды свай в опоре соединяются горизонтальными (продольными и поперечными) и диагональными схватками из пластин, брусьев или досок (фигура 4). Арочная система (фигура 5) позволяет перекрывать пролеты до 20—25 метров и больше.
В Д. м. под железную дорогу рельсы укладывают па поперечинах. Настил состоит из двух досок, уложенных между рельсами, и 4—5 досок—с одной или с обеих сторон пути. На случай схода поезда с рельсов укладывают охранные орусь я. Для небольших пролетов пригодны балочн. и подкосная системы. Шпренгельная система для железнодорожных мостов менее применима вследствие значительных деформаций, возможных в этой системе при большой
временной нагрузке. Балочная система имеет пролеты в 2—4, реже до 6 метров При этом в соответствии с давлением на свайную опору располагают один или два ряда свай. Если высота ж.-д. насыпи превышает 8at, ряды свай в опоре раздвигают па 1,5—2 метров ось от оси и соединяют крестообразными схватками и тяжами (фигура G). Мера эта имеет целью увеличить продольную жесткость конструкции. То же назначение имеют и продольные схватки. В части моста, которая заходит в насыпь, соединяют пролеты горизонтальными схватками и подкосами, что создает как бы устой. В поперечном направлении необходимая жесткость опоры достигается забивкой подкосных свай, постановкой подкосов и схваток (фигура 7). Под каждый рельс в состав прогона назначается от 1 до G брусьев или бревен. В подкосной системе подкосы образуют одну или несколько промежуточных опор для прогонов, что позволяет при том же числе и тех же размерах брусьев в прогонах увеличить расстояние между опорами. Пример моста подкосной системы показан на фигуре 8. Важным элементом Д. м. подкосиой системы является з а-тяжка, то есть горизонтальный брус, или бревно, или пластина, соединяющие соседние опоры в уровне нижних концов подкосов. Назначение затяжки—принять на себя горизонтальную составляющую давления
j подкосов, т. н. распор. Здесь безусловно необходимо иметь достаточное число врубок, через которые передается горизонтальная
составляющая давления подкосов на затяжку, а вертикальная составляющая—на сваи. Если грунт не допускает забивки свай, применяют ряжевые опоры или опоры на лежнях.
Выбор системы Д. м. (балочный, подносный, шпренгельиый, арочный) зависит преимущественно от высоты ж.-д. насыпи, глубины воды, судоходных требований, ледохода и других местных условий. Согласно утвержденным НКПС правилам, величины наименьших судоходных пролетов для Д. м. следующие: на реках малосудоходных (4-я категория)—25 м, на реках со сплавом россыпью и в плотах (5-я категория)—15 .к, на реках со сплавом только россыпью (6-я категория)—6 at.
При невысокихжел.-дор. насыпях уместны балочные мосты.
С технической стороны балочная система, как наиболее простая н имеющая наименьшее число глубоких врубок,—наилучшая и наиболее долговечная.
Для перекрытия больших пролетов (от фпг. 6.
20 до 40 метров и более) в деревян. мостах применяют фермы. Фермы делаются из брусьев, бревен или досок. Различают системы, в которых все основные части сделаны из дерева, и системы с металлическими тяжами. К последней группе относится система Гау, а к первой группе—фермы из досок системы Таупа и Лемб-ке. Мосты с фермами Гау под же л. дорогу м. б., в зависимости от местных условий, с ездой поверху и с ездой понизу. В мостах с ездой поверху полотно моста укладывают на фермы сверху. II ри небольшом расстоянии между фермами (2— 2,5 л») часто расположенные подрельсовые поперечины могут опираться непосредственно на фермы. Если расстояние между фермами большое, применяют тяжелые и редко положенные на фермы поперечные балки, которые поддерживают продоль
ные балки, уложенные в расстоянии около 2 Л! друг от друга, и служащие основанием для подрельсовых поперечин. В мостах с ездой π о п и з у наличие тяжелых поперечных и продольных балок обязательно. На фигуре 9 показана ферма Гау с ездой поверху. Ферма состоит из верхнего и нижнего поясов, из прямых и обратных перекрещивающихся раскосов и из вертикальных железных тя-жей. Места присоединения раскосов к поясам называются узлами; расстояние между узлами—и а н е л ь ю. Верхний пояс работает на сжатие, нижний иге — на растяжение; восходящие раскосы считая от кондов фермы к ее середине, являются главными и подвержены сжатию, обратные раскосы у концов фермы служат для поддержания главных сжатых раскосов против выпучивания; в средине же при проходе поезда работает то одна система раскосов, то
другая, в зависимости от положения нагрузки. Для удобства пересечения раскосы одного направления делают двойными, а другого—одиночными; присоединение раскосов — посредством подушек из дуба или чугуна, впритык. Стыки поясов перекрывают металлическими планками со шпонками, стянутыми болтами. Между фермами ставят в горизонтальных плоскостях верхние и нижние и в вертикальных плоскостях— поперечные связи, составленные из перекрещивающихся диагоналей и железных болтовых стяжек. По мере увеличения пролета фермы Гау принимают более сложный вид: число систем раскосов увеличивается. В фермах Т а у и а как пояса, так и раскосы составлены из досок (фигура 10). Раскосы работают па растяжение и на сжатие; пояса—как обычно: верхний— на сжатие, нижний—на растяжение. Раскосы прикрепляются нагелями и болтами.
Нагели представляют собой дубовые цилин дры, диам. 3—6 см. В досках высверливают дыры диам. несколько менее диам. нагеля.
Между фермами располагают, как указано выше, поперечные и продольные связи. Нагрузка передается на фермы продольными и поперечными балками или поперечинами, уложенными на верхние пояса. Ферм ы JI е м б ке (фигура 11) похожи по конструкции на фермы Тауна. Различие в том, что в фермах Лембке доски раскосов поставлены вплотную друг к другу. Получается ферма со сплошной стенкой. Стенка ферм, во избежание выпучивания раскосов, обжимается вертикальными, а при высоте ее более 2 м—· кроме того, и горизонтальными брусками. Недостаток ферм Тауна и в особенности
Фигура 11.
Лембке—быстрое загнивание досок. В последнее время находят применение для Д. м. фермы, в которых соединение частей выполнено при помощи металлич. колец Гухш е-р е р а. Подобного рода фермы, в виде балки, усиленной ширенгелыюй системой из досок, для пролетов в 2U м применялись, между прочим, германской концессией«Мологолес».
Число ферм в жел.-дор. мостах с ездой поверху—2 или 3, в зависимости от пролета; с ездой понизу—2. Расстояние между крайними фермами определяется из условия устойчивости пролетного строения на опрокидывание ветром и для достаточной боковой жесткости пролетного строения должно быть не менее Vi» пролета. Коэффициент запаса на опрокидывание 5 1,40. В мостах под обыкновенную дорогу с ездой поверху число ферм и расстояние между ними зависят от ширины полотна, от перекрывающей способности поперечных балок и от экономил. соображений. Наиболее употребительные расстояния 2—2,5 метров В мостах с ездой понизу расстояние между фермами обуслов-лено габаритом, шириной проезда. Большое расстояние между осями ферм требует особо сильных поперечных балок. Применяются шпренгельные балки. Высота ферм назначается от 74,5 до Ve длины пролета и должна быть согласована с углом наклона раскосов в 45 — 50°.
Вес пролетных строений с фермами Гау, спроектированных под декапод (паровоз с давлением на ось 1G т, общим весом 16x5+10 тонн), дан в таблице 1.
Т а б л. 1 .—В е с пролетных строении с
| Расчетный пролет η метров. | 22 | 23 | 33 | 32 | 44 |
| Характер езды. | п о в е р х > | И О н | И 3 у | ||
| Число ферм. | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
| Высота ферм в метров. | 3,1—4.3 | 5—6 | 7—8 | — | 8,2 |
| Полный вес пролети. | |||||
| строения в т на п. м | |||||
| пролетного строения. | 2,8 | 2,5 | 3,7 | 4,4 | 4,2 |
Вес пролетных строений с фермами Тауна под ту лее нагрузку дает табл. 2. Езда— поверху.
Таблица 2.—В е с пролетных строении с фермами Т а у н а.
| Расчета, пролет в .и | 10,67 | 10,67 | 17.07 | 17,07 | 21,30 | 26,56 |
| Высота от подошвы рельса до низа брусьев в метров. | 2,2 | 3,2 | 3.29 | 4.34 | 4,20 | 3,95 |
| Расстояние между фермами в .и. | 2,1 | 2,2 | 2.1 | 2,2 | 2,2 | 2,2 |
| Полный вес пролети, строения:
в m. |
18,77 | 21,12 | 48,11 | 39,15 | 62,19 | 90,50 |
| в т на п. м пролетного строения. | 1,48 | 1,98 | 2,83 | 2.30 | 2.92 | 3,42 |
Вес пролетных строений с фермами Лемб-ке, рассчитанными на нормальный поезд 1907 года (20 тонн на ось паровоза), приводится в таблице 3.
Т а б л. 3.—В е с пролетных строений с фермами Л е м б к е.
| Длина ферм в метров. | 8,5 | 10.7 | 12.8 | 14.9 | 17,1 | 19.2 | 21,3 | 23,5 |
| Высота ферм в .и. | 1,8 | 1,8 | 2.3 | 2,3 | 2.8 | 3,1 | 3,4 | 3,6 |
| Вес пролети.строении | ||||||||
| в т на п. м про- | ||||||||
| летного строения. | 1,72 | 1,66 | 1,86 | 1,90 | 2,02 | 2,26 | 2,34 | 2,40 |
Опоры деревянных мостов с фермам и делаются свайные, рамные, ряжевые или каменные. В последнем случае деревянное пролетное строение укладывается временно вместо металлического или железобетонного. Свайная опора состоит из нескольких рядов свай. Для придания устойчивости служат боковые подкосы и схватки. Ряж представляет собой ящик с вертикальными стенками и сквозным полом. Все стены ряжа образованы венцами из горизонтально уложенных бревен, скрепленных в углах врубками (смотрите); верхние и нижние постели этих бревен стесаны для достижения большей плотности швов. Стенки ящика соединяют горизонтальн. распорками, образующими как бы вертикальные сквозные перегородки. Для укрепления стен ряжа ставят стойки. Ряж заполняют камнем.
Для предохранения опор от действия ледохода устраивают ледорезы. Ледорез состоит из наклонно положенного па сваи бревна (ребра) и двух сходящихся к ребру иод углом плоскостей. Плоскости образованы досками или брусьями, поддержанными системой стоек, подкосов и свай. Уклон ребра от 1:1 до 1:2. Этот тип ледореза называется шатровым. При слабом ледоходе и тонких быках ледорезы имеют более простую конструкцию: один ряд свай с наклонным ребром (плоские ледорезы), или кусты свай (палы).
Расчет железнодорожных Д. м. долговременного типа, согласно «Техническим усло-фермами гау. виям проектирования и сооружения железнодорожных деревянных мостов», производится на наиболее тяжелый состав, который может обращаться на данной линии в период предположенной работы моста, по во всяком случае на нагрузку не ниже схемы 0-1925 г. в отношении схем паровоза и тендера и не ниже 7 тонн на п.м в отношении вагонной нагрузки. Для расчета временных Д. м. на срок не свыше 3 лет принимается самый тяжелый состав, кйрый будет фактически обращаться по мосту. Давление ветра считается равным 250 килограмм/м2 в отсутствии поезда и 150 килограмм/м2 при наличии на мосту поезда. Д. м. под обыкновенную дорогу рассчитываются на нагрузку, специально установлен, для этих мостов. Допускаемые напряжения для деревянных мостов даны в таблице 4 (ст. 525). Допускаемые напряжения для железных частей в Д. м.: а) на растяжение в болтах, одиночных тяжах и накладках — 900кг/с.и2.
б) на растяжение в тяжах при 2, 3 и 4 тяжах, работающих совместно,— 750 килограмм/см2, в) на растяжение тяжей со стяжными муфтами— 600 килограмм;см2, г) на срезывание заклепок и болтов 0,8x900==720 килограмм/см2. При расчете на од-новремен. действие вертикальной нагрузки и ветра допускаемые напряжения повышаются на 15%. Для временных сооружений—повышаются на 20%.
Сжатые части проверяются на устойчивость, причем коэффициент уменьшения допускаемого напряжения вычисляется по формуле:
φ=1-0,0069
для значений ! > 5
φ =
и < 100, и по формуле:
яЕ
для значений т > 100. В этих формулах: I длина стержня, г—радиус инерции, Е
мо дуль упругости дерева (Е — 110 000 килограмм/см2 для сосны и дуба), kd —допускаемое напряжение на простое сжатие, s=5 — коэффициент
Т а б л. 4. — Допускаемые напряжения для Д. метров.
| С о | сна | д | У | ||
| Папра-
влеиие усилия |
Род я а п р я ж ен и я | среднего качества | лучшего качества | среднего качества | лучшего качества |
| Непосредственное растяжение. | ПО | 130 | 135 | 160 | |
| вдоль | Непосредственное сжатие. | 70 | 85 | 85 | 100 |
| Непосредственное скалывание. | 12 | 14 | 14 | 16 | |
| волокон | Растяжение н сжатие при изгибе. | 80 | 95 | 105 | 125 |
| Скалывание при изгибе. | 20 | 25 | 25 | 30 | |
| Смятие.. | 50 | 60 | 60 | 70 | |
| Срезывание по плоскости, перпендикулярной оси дерева. | 30 | 35 | 55 | 65 | |
| поперек | Смятие на ширину, бблылую половины полной ширины дерева. | 25 | 30 | 35 | 40 |
| волокон | Смятие на ширину, равную или меньшую половины полной ширины дерева .. | 35 | 40 | 45 | 55 |
При расчете сложи, ферм, с несколькими пересечениями раскосов, допускается разложение их на простые системы с делением нагрузки на число систем. Сваи как стойки должны быть проверены на продольн. изгиб. Наибольший допускаемый отказ е в сантиметров определяется по формуле:
е=п
5 FQH
X
Q +0,2(J
надежности. Свободная длина сжатых раскосов в фермах Гау=/й,
где μ=— 1
У
‘*к
10—:момент инерции основного сжатого раскоса. 4,—момент инерции обратного раскоса. Прогоны рассчитываются или как свобод-нолежащие балки или как неразрезные. При расчете составных балок на шпонках коэффициент понижения прочности принимается равным 0,70 для двух брусьев и 0,5 для трех. Давление на опоры определяют в предположении, что прогоны разрезаны на опорах.
Таблица 5. — II р и м е р и а я стоимость Д. м. под железную дорогу.·
| Систе ма моста | Высота насыпи в м | Стоимость п.м вруб. | Систе ма моста | Высота насыпи в м | Стоимость п.м в руб. |
| « | *4 = | ||||
| = 3 ( | 1.00 | 50 | ==2 | 9.0 | 180 |
| 2.00 | 90 | 8 1 s J | 10.0 | 195 | |
| 1 | 3.00 | 100 | 11.0 | 200 | |
| 3 s V | 4.00 | 130 | !со = 1 | 12.0 | 200 |
| Г" “ · | |||||
| ой! | |о к | ||||
| Э=^ 1 | 5.00 | 115 | =={ | 5.0 | 115 |
| 6.00 | 120 | 6.0 | 120 | ||
| 1!| | 7.00
8.00 |
130
140 |
я с ς § §| | 8.0
10.0 |
125
140 |
| О fi | 5 « 1 | 12.0 | 150 | ||
| I-ι о |
* В расчет стоимости не входит полотно (поперечины, настил, перила, рельсы).
X а0 л. 6.—II р и мерная с т о и м о с т ь и роле т-п ы х строений с ф е р м а м и Г а у, Т а у н а и Л е м б и е п о д ж е л е з н у ю д о р о г у.·
| Систе ма ферм | Пролет в свету в м | Стоимость п. м пролети, строения в руб. | Систе ма ферм | Пролет в свету в м | Стоимость п. м пролети, строения в руб. | |
| >» ( | 20 | 250 | ( | 8 | 60 | |
| 30 | 300 | 10 | 65 | |||
| 40 | 450 | 12 | 90 | |||
| о | ||||||
| £ 1 | 1C» | о | 20 | 100 | ||
| 20 | 115 | 26 | 150 | |||
| 30 | 175 | |||||
* В расчет стоимости не входит полотно (поперечины, настил, перила, рельсы).
2P(P + 5F) ~ Q + 0
где п—число ударов в залоге, которое составляет для ручного копра20,для машинного и парового— 10, F—площадь поперечного сечения сваи в см2, Р−расчетная нагрузка - высота подъема бабы в килограммах (с подбабком, если
Q—вес бабы в килограммах, на сваю в килограммах, Н -см и q—вес сваи в таковой применяется).
Срок службы деревянных мостов 8—15 лет. Для предохранения от загнивания применяют осмолку горячей древесной смолой, пропитку разными составами или окраску.
Г! р и мер пая стоимость деревянных мостов указана в таблице 5 и 0.
Стоимость мостов под обыкновен. дорогу: небольших отверстий 9—20 р. на м2 полотна, больших отверстий (200—300 jh)—25—50 р. на .и2 полотна (по ценам до 1914 года).
Лит.: Питон Е. О. Восстановление мостов, ч. 3—Таблицы и расценки, Киев, 1924; II а т о и К. О., Деревянные мосты, Киев. 1921; Передерни Г. II., Курс мостов, ч. 1—Мосты малых пролетов, М.—Л., 1927; Передери и Г. 1Г. и Гнедовск и и В. И. Мосты, вып. 1—Деревянные мосты, Л.—М., 1925; Ж v-р а в с к и й, О мостах раскосной системы Гау, СИВ, 1855—56; Нормы проектирования и сооружения жел.-дор. мостов, «Труды НТК НКПС», М., 1926. вып. 29;
Вопросы деревянного мостостроения». И. 1923, сб. I; Коло Кольцов II. И. Таблицы для расчета деревянных мостов, Москва, 1925; Ко 1 1 G., Briicken aus Holz, 3 Aufl., Lpz., 1921; Laskus A., HOlzerne Briik-kon, 2 Aufl. B., 1922; M clan .Г. Пег Brilckenbau, В. 1—HOlzerne Briicken. Wien, 1922. Г. Евграфов.