Балочные металлические пролетные строения из сложных прокатных профилей

Нередко возникает необходимость сооружения мостов с относительно небольшими пролётами в отдалённых и труднодоступных районах, доставка тяжёлых железобетонных пролётных строений в которые затруднена. Потребность в сооружении металлических пролётных строений небольших пролётов может возникнуть и при строительстве временных мостов. Наиболее часто для этих целей используют двутавровый прокат.

Поперечное сечение двутавра полностью отвечает требованиям, предъявляемых к изгибаемым элементам (Рис. 12.1). Нормальным двутавром №100Б2 высотой 998 мм можно перекрыть пролёт до 12 м. При частом расположением двутавров в поперечном сечении можно перекрыть пролёт до 15 м, но такое решение нерационально в отношении расхода металла.

Пролёт 15 м, а иногда и более можно перекрыть за счёт прикрепления к двутавру дополнительного металла. Такому решению способствует то обстоятелтво, что двутавры больших номеров, обычно используемых в мостостроении, имеют большую толщину стенки. Например, двутавр №100Б4 имеет толщину стенки 32,5 мм. При такой толщине стенки не требуется постановка промежуточных поперечных рёбер жёсткости. Их устанавливают только в опорном сечении.

Решение проблемы увеличения пролёта с заданным номером двутавра можно получить установкой двутавров в два яруса с последующим соединением их сваркой продольным швом (рис. 12.2). Однако такое «простое» решение имеет очень серьёзный недостаток, связанный с тем, что значительная часть металла, расположенная на уровне нейтральной оси, практически не участвует в работе на восприятие изгибающего момента.

Достаточно рациональным использованием двутавров является их размещение в три яруса (Рис. 12.3). Средний ярус выполняется из коротких вставок, поэтому в средней по высоте зоне оказывается относительно немного неработающего металла. Такая конструкция обладает достаточной для балочных систем жёсткостью. В случае использования сложных прокатных профилей, в том числе двутавров с параллельными гранями полок, устройство поперечных стыков с помощью сварки не допускается. Так как выполнение поперечного стыка с помощью накладок, прикрепляемых на высокопрочных болтах, весьма трудоёмко, то длина пролётов перекрываемой такой конструкцией ограничивается длиной проката, поставляемого изготовителем.

Если возникает потребность перекрытия пролета, превышающего возможности стандартного двутавра, то примененяют пролётные строения балочно-консольных (Рис. 12.4) или неразрезных систем.

Рассмотренные выше примеры показывают, каким образом можно существенно повысить несущую способность конструкции, выполненной из двутавров. Но иногда бывает достаточно повысить несущую способность заданного двутавра всего на 30…50%. Этого можно добиться за счёт применения сквозного двутавра, получаемого роспуском его стенки по зигзагообразной линии с последующей сдвижкой их частей на полшага зигзага и сваркой выступов стенки (Рис. 12.6). Иногда сквозные двутавры называют двутаврами с перфорированной стенкой. Это название не совсем точно соответствует значению термина перфорация (отверстия, проделанные в каком-либо теле). В зарубежной технической литературе сквозные двутавры с шестигранными отверстиями называют сотовыми. В мостостроении сквозные двутавры могут использоваться как в качестве основных несущих элементов, так и второстепенных элементов большепролётных конструкций.

Ещё больше несущую способность сквозного двутавра можно повысить за счёт введения в его состав дополнительных прямоугольных вставок, позволяющих увеличить высоту элемента. Но при этом возникает потребность усиления стенки рёбрами жёсткости, выполняемыми обычно из уголков (Рис. 12.7).

Можно ещё больше раздвинуть ветви двутавра, отказавшись от прямоугольных вставок и уголков жёсткости, обеспечив требуемую прочность и жёсткость постановкой раскосов, стоек и подвесок (Рис. 12.8). Полученная при этом конструкция относится к решётчатому типу и в данном разделе не рассматривается. При устройстве зигзагообразного роспуска, невольно создаются концентраторы напряжений в углах перелома стенки, устранить которые можно за счёт изменения формы линии роспуска. При этом можно не только «смягчить» углы (Рис. 12.9), но и создать плавные эллиптические контуры отверстий (Рис. 12.10).

В районах нефте и газодобычи нередко, по тем или иным причинам, отбраковываются металлические трубы вполне пригодные для сооружения технологических и временных мостов.

Эти трубы могут быть использованы в различных вариантах компоновки поперечных сечений пролётных строений. Один из таких возможных вариантов показан на рисунке 12.11. При необходимости труба может быть усилена дополнительной металлической полосой.