CC BY
40
УДК 624.21
В. П. ТАРАСЕНКО (ДПТ), Л. М. ГУК, Г. М. ОДРИНСЬКИЙ (Приднiпровська залiзниця, Днiпропетровськ)
ОБСТЕЖЕННЯ ТА АНАЛ1З ПЕРЕМ1ЩЕНЬ РУХОМИХ ОПОРНИХ ЧАСТИН БАЛКОВИХ ПРОГОНОВИХ БУДОВ ЗАЛ1ЗНИЧНИХ МОСТ1В
У статл наведено результати обстеження опорних частин, розрахунок установлення рухомих опорних частин при монтаж прогонових будов та виявлення деформацш опор за додатковими перемщеннями на рухомих опорних частинах.
В статье приведены результаты обследования опорных частей, расчет установки подвижных опорных частей при монтаже пролётных строений и обнаружение деформаций опор по дополнительным перемещениям на подвижных опорных частях.
The results of inspection of supporting parts, the calculation of setting of mobile supporting parts at erecting of spans and detecting of deformations of supports on the additional displacements on mobile supporting parts are presented in the article.
Вщ прогонових будов балкових залiзничних моспв навантаження на опори передасться в фшсованих точках через рухомi i нерухомi опорш частини.
Опорш частини призначеш для забезпечен-ня роботи прогонових будов в розрахунковому режимi при рiзних стадiях завантажень i рiзних температурах [1].
На залiзобетонних мостах з розрахунковими прогонами вщ 9 до 18 м i на металевих мостах з розрахунковими прогонами вщ 10 до 25 м вла-штовуються тангенцiйнi опорнi частини. При бшьших прогонах використовуються котковi або секторш рухомi опорнi частини i нерухомi опорнi частини балансирного типу.
Нерухомi опорнi частини допускають кутовi деформацп опорного перерiзу прогоново! будо-ви i сприймають вертикальнi та поздовжш го-ризонтальнi навантаження. Рухомi опорш частини сприймають тшьки вертикальш навантаження i допускають кутовi та поздовжнi гори-зонтальнi перемщення вiдповiдного опорного перерiзу прогоново! будови. На нерозрiзних балкових прогонових будовах на однш з опор встановлюються нерухомi опорнi частини, а на вшх iнших опорах - рухомь
Пiсля монтажу прогонових будов i встанов-лення !х на опори поздовжш горизонтальш пе-ремiщення на рухомих опорних частинах в зви-чайних умовах виникають тiльки вщ тимчасо-вого навантаження та вщ змiни температури. Цi перемiщення в залежносп вiд температури та наявносп або вiдсутностi тимчасового навантаження на прогоновш будовi можуть мати рiз-нi знаки.
При утриманш опорних частин необхiдно забезпечувати !х чистоту, проводити змащу-вання поверхонь катання i ковзання графiтовим мастилом. Опорш частини мають щiльно обпи-ратись на пiдферменники, знаходитись у справному сташ i розрахунковому положенш без перекосiв, угону i недопустимого нахилу та за-клинювання котюв i секторiв [2].
Важливою проблемою е встановлення правильного початкового вщхилення осi балансира вщ осi опорно! плити. Таке початкове поло-ження рухомих опорних частин визначаеться за умови, що максимальне i мiнiмальне перем> щення рухомих опорних частин по абсолютнш величинi мають бути однаковими.
Рис. 1. Змщення балансира вiдносно опорно! плити
При перевiрцi положення рухомих опорних частин необхщно враховувати, що нормальне для дано! температури вщхилення а, мм, ос балансира вщносно ос опорно! плити (див. рис. 1) визначаеться (за вщсутносп на прогоновш будовi тимчасового навантаження вщ рухо-мого складу) за формулою:
a = a£(t -10),
(1)
© Тарасенко В. П., Гук Л. М., Одринський Г. М., 2010
де а - коефщент лшшного розширення стaлi i залiзобетону, рiвний 0,000012; I - температур-ний прогш (вiдстань мiж рухомими i нерухо-мими опорними частинами), мм; t - температура повiтря в момент перевiрки, °С; t0 - температура, при якш оа балансира i опорно! плити та центр котюв повиннi спiвпадати, °С.
При цьому додатнiм перемiщення а е пере-мiщення iз прогону. Максимальне перемщення осi балансира вщ осi опорно! плити (при максимально температурi ^ах i наявносп на про-гоновiй будовi навантаження вiд рухомого складу) та мшмальне перемiщення (при мш> мальнiй температурi i вiдсутностi на прого-новiй будовi навантаження вiд рухомого складу) розраховуються за формулами:
«тах = а^тах - {0) ±5к ; «тт = а^тш -t0),
(2) (3)
де 5к - поздовжне горизонтальне перемiщення рухомих опорних частин прогоново! будови вiд рухомого складу, мм.
Знак «плюс» в формулi (2) вщповщае роз-ташуванню опорних частин тд нижнiми поясами головних ферм або балок прогонових будов, а знак «мiнус» - тд верхнiми поясами. Значення температур ¿тах та враховуються iз сво!ми знаками.
Величина температури t0 розраховуеться за умови рiвностi абсолютних величин перем> щень атах та атт. В цьому випадку атах + атт = 0, звщки, враховуючи формули (2) i (3), знаходимо:
а^тах + tmin - 2t0) ±5к ,
а величину t0 визначаемо за формулою:
to = tCер ±
2а I
(4)
(5)
де
t =( t
сер V, 1
+ t ■
тах min
) /2 - середне алгебра!чне
а = а^ + ^р) -(±-2).
(6)
Прикршлення верхнiх бaлaнсирiв до прогоново! будови виконуеться в строго фшсованих точках. У зв'язку з цим при монтaжi i встанов-леннi прогонових будов на опорш частини кон-тролюються змщення опорних плит аоп.пл. (в
сторону прогону) вщносно осей верхнiх балан-сирiв на величину
аоп.пл. = -а = ±\-а Щ), (7)
де t - температура в момент встановлення прогонових будов на опорш частини.
Точний розрахунок величин горизонтальних поздовжшх перемщень 5к вiд рухомого складу може бути проведений при наявносп креслень i перерiзiв всiх елемешгв прогонових будов i врахування сумюно! роботи елементiв !здового поясу головних ферм з балками про!зно! частини i поздовжнiми в'язями мiж фермами.
Для нових прогонових будов в проектах приводяться, як правило, величини поздовжнiх перемiщень 5к вщ тимчасового нормативного навантаження. Додатково в розрахунках необ-хiдно врахувати динaмiчний коефiцiент (1 + ц) для тимчасового вертикального навантаження i коефщент нaдiйностi пк для вказаного наван-таження.
Для прогонових будов металевих моспв, якi були збудовaнi рaнiше за старими нормами, поздовжш перемiщення 5к (мм) рухомих опорних частин при дп тимчасового навантаження можуть бути розрaховaнi за наступними на-ближеними формулами:
— для прогонових будов, запроектованих до 1962 року за допустимими напруженнями:
5к =
к(1 + ц) [ст]1у ;
р + к (1 + ц) Е
(8)
— для прогонових будов, запроектованих шсля 1962 року за граничними станами:
5к =
кпк (1 + ц) Ш у
РПр + кпк (1 + ц.) Е
(9)
значення найвищо1 i найнижчо1 температури, °С.
З урахуванням формул (1) i (5) нормальне розрахункове поздовжне перемiщення верхнiх бaлaнсирiв в напрямку iз прогону вщносно се-редини опорних плит рухомих опорних частин при темперaтурi t визначаеться за формулою:
де к i р - е^валентш навантаження, тс/м (кН/м), вiд рухомого складу i постiйнi навантаження вiд власно! ваги прогонових будов; (1 + ц) - динaмiчний коефiцiент для тимчасового навантаження за вщповщними нормами; пк та пр - коефщенти нaдiйностi для тимчасового i постiйного навантажень; [Е] ■ Я - до-пустиме напруження i розрахунковий опiр для металу, кгс/см2 (МПа), вiдповiдно для прогонових будов, розрахованих за допустимими напруженнями i граничним станом; Е - модуль пружносп металу прогонових будов, кгс/см2 (МПа); I - розрахунковий прогш прогоново! будови, мм; у - конструктивний коефщент, яким враховуеться вщношення площi нетто до площi брутто перерiзу елемешгв поясiв ферм, пiд якими розташоваш опорнi частини, а також су-мiсну роботу елементiв головних ферм з балками
проЛзно! частини та поздовжшми в'язями мiж фермами.
За даними багаточисельних випробувань при ди статичних навантажень конструктивний коефщент ^ для основних несучих конструк-цiй знаходиться в межах вщ 0,7 до 1,0, а для елеменпв прогонових будов, для яких розраху-нками безпосередньо не враховуеться спiльна робота головних ферм з елементами про1зно1 частини - в межах вщ 0,5 до 0,7.
В даний час на мережi затзниць Укра1ни експлуатуються металевi прогоновi будови мо-стiв, запроектованi в рiзний час за рiзними нормами навантажень. Найбшьша кiлькiсть мета-левих мостiв, якi експлуатуються, збудоваш за нормами навантажень 1907 року, 1925 року, нормами 1931 року (навантаження Н7 i Н8).
З 1962 року для розрахунку мостових конс-трукцiй дiють (з урахуванням перспективи) навантаження вщ залiзничного рухомого складу С14, якi суттево пiдвищенi порiвняно з нормами навантажень Н8.
За вказаними формулами проведене визна-чення розрахункових величин перемщень 5к на рухомих опорних частинах металевих прогоно-вих будов з нас^зними головними фермами i розрахунковими прогонами вiд 27,0 до 158,4 м, а також прогонових будов з суцшьними стшка-ми i розрахунковими прогонами вiд 18,2 до 33,6 м. Розрахунки проведет для прогонових будов, запроектованих за рiзними нормами тимчасових навантажень i допустимих напру-жень та розрахункових опорiв металу.
Величини перемiщень 5к зростають iз зб> льшенням розрахункових прогошв прогонових будов за законом, близьким до лшшного, i ме-нше залежать вiд норм проектування. Бiльш стабiльною (змiнюеться в менших межах) е величина вщношення 5к / (2а1), що входить в формулу (5) i мае розмiрнiсть температури, °С. З урахуванням цих обставин та формул (6) i (7) знаходимо:
а =а£(Г-Гсер )-(±^в ); (10)
«оп.пл.=а^(±^екв ^Сер)), (11)
де ^екв = Ьк / (2аI), - вщповщна змiна температури, яка викликае перемщення величиною 5к на рухомих опорних частинах, °С.
Для металевих прогонових будов залiзнич-них моспв, запроектованих за рiзними нормами, залежшсть величин ¿екв вщ розрахункового прогону I показана на графшах, якi наведенi на рис. 2.
Для металевих моспв, збудованих за нормами навантажень Н 1925 року та навантажень Н7 i Н8 1931 року, величини tекв розрiзняються
мало i можуть визначатись в залежносп вiд величини прогону I прогонових будов за формулою:
¿екв = 18,7 - 0,055£ ; 20 м < I < 160 м, (12)
а для прогонових будов моспв, збудованих з урахуванням навантаження С14, - за формулою:
^кв = 20,2 - 0,03^; 30 м < I < 130 м. (13)
Апроксимуючi прямi, якi вщповщають формулам (12 i (13), показаш на рис. 2 штриховими лiнiями.
I ^ °с
II °екв, ^
- ^ 1
N 5 4- ь2
Г 12еки—2 0,2-0,1 31
/ ч^1 . О" \
ч
11 «,=18,
8 --------и
0 20 40 60 80 100 120 140 160
Рис. 2. Розрахунков1 величини /екв для прогонових будов, збудованих за р1зними нормами навантажень:
1 - Н 1925 р.; 2 - Н7 1931 р.; 3 - Н8 1931 р.;
4 - С14 1962 р.; 5 - Н 1925 р. (1зда верхи)
Виявлеш при обстеженш прогонових будов значш вщхилення фактичних змщень рухомих опорних частин вiд розрахункових для вщпов> дних температур або одержаних при вимiрю-ваннях в попередш роки можуть пояснюватись нестабшьшстю положення опор i виникненням поздовжшх кренiв опор.
В цих випадках необхiдне детальне обсте-ження опор та виявлення 1х деформацiй i змiн положення з часом. При значних деформацiях опор можливе заклинювання рухомих опорних частин та поява шших серйозних дефектiв. У випадку незгасаючих деформацiй потрiбне пе-реустановлення опорних частин i пiдсилення фундамеш!в вiдповiдних опор.
Б1БЛ1ОГРАФ1ЧНИЙ СПИСОК
1. Корнеев, М. М. Теоретическое и практическое пособие по проектированию [Текст] / М. М. Корнеев. - К., 2003.
2. Содержание и реконструкция мостов [Текст] / под ред. В. О. Осипова. - М.: Транспорт, 1986. - 327 с.
Надшшла до редколегп 15.03.2010.
Прийнята до друку 22.03.2010.
