Конструкция сварных балок.

В сварных балках поясной и вертикальный лист могут быть присоединены непосредственно один к другому двухсторонними угловыми сварными швами (Рис. 9.1). Поэтому сварные балки имеют простую конструктивную форму как правило, симметричный двутавр. Сварные балки рекомендуется составлять из одного вертикального и двух горизонтальных листов.

В автодорожных и городских мостах наименьшая толщина вертикальной стенки принимается минимум 10 мм. Однако в зависимости от длины пролёта толщина вертикальной стенки может составлять 12, 14, 16 мм и более.

Размеры поясов назначают с учётом требований сокращённого сортамента на листовой прокат. Наибольшая толщина поясного листа для конструкций обычного исполнения не должна превышать 60 мм. Для конструкций северного исполнения типа А и Б соответственно 50 и 40 мм. Изменение сечения пояса рекомендуется осуществлять в зоне расположения его стыков. В противном случае предусматривают устройство скосов по ширине или толщине, а иногда то и другое одновременно (последнего варианта желательно избегать)(Рис.9.2).

Определение мест перехода от одних размеров пояса к другим осуществляют на основе построения эпюры материалов (Рис. 9.3). Если по расчёту требуются размеры листа более предельных, ограниченных нормами проектирования мостов, то допускается применение в поясах пакета из двух-трёх листов. При этом дополнительный (наружный) лист должен иметь ширину на 100 мм меньше основного. Наружный лист следует продолжить за точку теоретического обрыва на длину, обеспечивающую прикрепление 50% площади сечения листа. В конструкциях больших пролётов индивидуальной проектировки при соответствующем обосновании возможно применение большего числа листов в поясном пакете.

Как отмечалось в глава 3, современные достижения мировой металлургии позволяют получать листовой прокат переменной толщины, что намного упрощает технологию изготовления сварных балок. Кроме того, применение такого проката существенно повышает надёжность работы нижнего пояса, а следовательно, и всей конструкции.

В местах передачи сосредоточенных усилий (опорные сечения, расположение поперечных связей) устанавливают поперечные рёбра жёсткости (Рис. 9.4). Согласно расчёту на местную устойчивость стенок устанавливают дополнительные поперечные рёбра жёсткости. Рёбра выполняют из полосового металла и приваривают двухсторонними угловыми швами к вертикальной стенке. Поперечные рёбра жёсткости могут устанавливатя с двух сторон стенки (парные симметричные рёбра) или с одной (внутренней по отношению расположения балки в пролётном строении) односторонние рёбра.

Обычно поперечные рёбра жёсткости устанавливают на всю высоту стенки h_w. В местах примыкания поперечных рёбер к поясам устраивают скруглённые вырезы высотой 120 мм и шириной 50 мм. В опорных рёбрах жёсткости допускается устройство вырезов шириной до 30 мм и высотой до 50 мм.

В опорных сечениях торцы поперечных рёбер плотно пригоняют к поясам балки. В автодорожных и городских мостах концы промежуточных поперечных рёбер жёсткости приваривают непосредственно к сжатому поясу и дополнительной прокладке между нижним поясом и нижним торцом поперечного ребра (Рис. 9.4). Если прокладку устанавливают на тугой посадке, то сварные швы не накладывают, что характерно для конструкций северного исполнения. Прокладки применяют толщиной 16…20 мм и шириной 30…40 мм. Современные нормы, мало обоснованно, допускают приварку поперечных ребер к растянутому поясу сварным швом с катетом 1:2.

Если применяют только поперечные ребра жесткости, то ширина полосы парного симметричного ребра должна быть не менее , а одностороннего ребра – не менее . Толщина полосы должна удовлетворять условию .

В балках значительной высоты ширина полосы поперечного ребра жёсткости может оказаться излишне большой. Если по какой-то причине требуется уменьшение ширины поперечного ребра, то его окантовывают металлической полосой, добиваясь при этом требуемого момента инерции . В наружных поперечных рёбрах жёсткости иногда металлическую полосу не доводят до нижнего растянутого пояса. При этом ширину концевой части поперечной полосы вырезанием по кривой с двумя разнонаправленными радиусами сводят к нулю.

Когда обеспечение местной устойчивости стенки поперечными рёбрами жёсткости требует их размещения с шагом 0,75 и менее, необходима установка продольных рёбер жёсткости. В этом случае размеры продольных рёбер жёсткости определяют в зависимости от высоты и толщины вертикальной стенки, а также расстояния между осями поперечных рёбер жёсткости.

При необходимости установки на стенку продольных рёбер жёсткости и отсутствии местного давления на её рёбра, как и в клёпанных балках, располагают на следующих расстояниях от сжатого пояса:

при одном ребре (0,20…0,25) ;

при двух рёбрах: первое (0,15…0,20) , а второе (0,40…0,50) .

Если при двух продольных рёбрах местная устойчивость стенки не обеспечивается, то устанавливают третье ребро, как правило, в растянутой зоне.

Размеры продольного ребра должны обеспечивать необходимый момент инерции, регламентированный нормами проектирования мостов. Как и поперечные рёбра жёсткости, продольные рёбра могут располагатя с двух сторон стенки или с одной. В последнем случае допускается расположение поперечных и продольных рёбер с разных сторон стенки. Продольные рёбра прикрепляют к стенке двухсторонними угловыми сварными швами.

В конструкциях прошлой проектировки продольные рёбра жёсткости располагались между поперечными рёбрами и своими торцами приваривались к последним (Рис. 9.6). Поэтому в каждом отсеке между поперечными рёбрами размещалось самостоятельное продольное ребро. Во избежание пересечения сварных швов на концах продольных рёбер жёсткости устраивались вырезы.

В настоящее время приоритет в размещении рёбер жёсткости отдаётся продольным рёбрам, которые устанавливают непрерывными на всю требуемую длину. Для пропуска продольных рёбер через поперечные последние прерывают и прикрепляют к продольным поперечными швами (Рис. 9.7 а) либо создают специальные вырезы в поперечных рёбрах (Рис. 9.7 б).

Концевую часть продольного ребра жёсткости продолжают за крайние поперечные рёбра отсека для обеспечения возможности уменьшения ширины полосы ребра и устройства выкружки (радиусом не менее 60 мм) с целью плавного сопряжения со стенкой.

Сплошностенчатая балка таврового сечения плохо сопротивляется кручению. Этот недостаток создаёт сложности при перевозке и монтаже заводского блока, но особенно он проявляется в работе балки в составе пролётного строения при воздействии на него временной подвижной нагрузки. Более выигрышными в этом отношении являются двухстенчатые блоки, которые способствуют увеличению крутильной жёсткости пролётного строения. Для таких блоков нет проблемы потери устойчивости плоской формы изгиба балки (изгибно-крутильной устойчивости). В целях предотвращения изменения заданной геометрической формы блока при перевозке и монтаже внутри блока устанавливают дополнительную диагональную связь. Эти временные монтажные связи по окончании монтажа пролётного строения демонтируют.

Часто балочные сплошностенчатые пролётные строения монтируют методом продольной надвижки. При таком способе монтажа несколько пролётных строений на насыпи подходов к мосту временно объединяют в единую неразрезную систему. Для этого на торцевых участках концевых блоков устраивают отверстия, используемые в дальнейшем для установки соединительных накладок. После монтажа эти накладки удаляют.