Возможность рационального подбора геометрических характеристик поперечного сечения сварных двутавровых балок позволяет изготовлять пролетные строения на 30-40% легче пролетных строений из прокатных балок при тех же пролетах.

Имеются проекты двух сортаментов сварных широкополочных двутавровых балок и пролетных строений из них: первый - для балок из обычной малоуглеродистой стали М16С; второй - для балок из низколегированной стали повышенной прочности 15ХСНД (таблица 3.1).

Таблица 3.1 - Основные характеристики сварных широкополочных двутавровых балок

Поперечное сечение балок состоит из вертикального листа (стенки) толщиной 12 мм и двух горизонтальных листов (полок), сваренных угловыми швами (рисунок 3.5). Высота поперечного сечения балок в обоих сортаментах 1040 мм. Каждый сортамент включает по два-три профиля, отличающихся лишь размерами полок.

Для серийного производства приняты: из стали М16С - профили А и Б, которым соответствуют балки с заводскими марками МА полной длиной 12,35 м и МБ длиной 16,47 м; из стали 15ХСНД - профили А и В, им соответствуют балки МА длиной 18,53 м и MB длиной 12,35 м. Балки такой длины можно перевозить как по автомобильным, так и по железным дорогам. Однако для транспортирования по железной дороге балки длиной 16,47 и 18,53 м не совсем удобны, так как полезная длина платформы и полувагона около 13 м. Сложнее и технология их заводского изготовления. Поэтому массовое распространение получили балки длиной 12,35 м и изготовляемые из них балки длиной 18,53 м со стыком по длине (12,35+12,35:2+ зазор в стыке 0,01 = 18,53 м).

Рисунок 3.5 - Сварная широкополочная двутавровая балка:

1 - группа отверстий диаметром 26 мм; 2 - группа отверстий диаметром 23 мм; 3 - линии размещения отверстий; 4 - группа отверстий для постановки связей; 5 - линия разреза; n - количество групп отверстий.

Расчетные пролеты пролетных строений из сварных двутавровых балок следующие: основные - 11,7; 15,9; 18 м; производные (получаемые разрезкой и состыковкой отдельных кусков балок) - 10,8; 13,8; 21; 23 м.

В стенках балок из стали М16С на заводе просверливают три группы отверстий (рисунок 3.5):

отверстия группы 1 диаметром 26 мм - для болтов монтажных стыков балок;

отверстия группы 2 диаметром 23 мм - для болтов, крепящих уголки жесткости;

отверстия группы 4 - для постановки элементов поперечных и продольных связей.

Расстояние между отверстиями групп 4 принято 1030 мм, что учитывает длину панели продольных связей (2060 мм).

В балках из стали 15ХСНД уголки жесткости не ставят, поэтому отверстий группы 2 в них не делают.

Разрезкой балок заводских марок можно получить балки монтажных марок необходимой длины. Разрезка возможна в любом сечении балки, однако в целях рационального расхода металла рекомендуется резать балки посередине между отверстиями групп 4 так, чтобы образующиеся остатки можно было использовать.

Пролетные строения из сварных балок сборно-разборные. В стыках балок используют обычные получистые болты диаметром 25,5 мм либо высокопрочные фрикционные болты диаметром 24 мм; в связях - черные болты диаметром 22 мм.

Пролетные строения монтируют из отдельных элементов (марок) 21 вида (марками называются одноименные взаимозаменяемые элементы). Компоновка пролетных строений из балок (сталь М16С) показана в таблице 3.2.

Таблица 3.2 - Компоновка пролетных строений из сварных широкополочных двутавровых балок (сталь М16С)

Количество балок в пролетных строениях из стали 15ХСНД в основном такое же, как и в конструкциях из стали М16С. Разница заключается лишь в том, что при пролете 18 м достаточно одной балки под рельсовую нить, в то время как балок из стали М16С требуется две. Применение двутавров из стали 15ХСНД позволяет уменьшить массу металла пролетных строений. Так, например, пролетное строение пролетом 18 м из стали М16С имеет массу металла 21,8 т, а из стали 15ХСНД - 12,9 т.

Монтажный стык балок (рисунок 3.6) имеет накладки трех типов: стенки перекрывают парными накладками М9, стык каждого пояса - одной наружной накладкой М10 и двумя внутренними МП. Количество болтов в стыке одной балки - 104. Стык балок должен располагаться в пределах крайней трети пролета.

Рисунок 3.6 - Монтажный стык сварной балки

Для удобства укладки мостовых поперечин вблизи стыка поверх накладок М10 верхнего пояса устанавливают дырчатые прокладки М15 с отверстиями диаметром 50 мм, в которые входят гайки болтов. Сами прокладки крепят к поясам двумя парами крайних стыковых болтов.

Если пролетное строение предполагается собирать только из двух балок, то в случае отсутствия заводских металлических связей допускается в полевых условиях устройство деревометаллических связей, аналогичных по конструкции связям, применяемым в пролетных строениях из прокатных балок.

Опирание пролетных строений из сварных балок производится на опорные брусья через опорные листы. Места опирания по длине балок не фиксированы, однако желательно размещать их в плоскости поперечных связей. В опорных листах имеются отверстия для закрепления пролетного строения на опоре костылями (по четыре на каждом конце).

Чтобы не устраивать межпролетного заполнения, пространство над опорой между концами двух смежных пролетных строений можно перекрывать консолями балок (рисунок 3.7). Но при этом следует учитывать некоторый перерасход металла балок в целом по мосту. Кроме того, необходимо учитывать, что вылет консоли l _к ограничен, во-первых, величиной подъема ее конца при загружении только пролета l _р, а во-вторых, возможностью возникновения при загружении только консоли отрицательной опорной реакции на соседней опоре. Поэтому при пролете l _р≤13,8 м допустимая длина консоли l _к будет 1,5 м, а при l _р>13,8 м принимается l _к<1м.

Вылеты консолей двух пролетных строений на одной опоре и на разных концах одного пролетного строения могут быть различны.

Рисунок 3.7 - Опирание пролетных строений из сварных балок с перекрытием межпролетного пространства консолями балок

3.2. МОСТОВОЕ ПОЛОТНО

Общие сведения

Для военных мостов используются два основных типа мостового полотна:

мостовое полотно на деревянных поперечинах;

мостовое полотно без поперечин, т.е. с непосредственным при­креплением рельсов к пролетным строениям.

По сравнению с мостовым полотном капитальных мостов конструкции мостового полотна военных мостов имеют ряд особенностей, обусловленных некоторым облегчением технических требований, предъявляемых к элементам мостового полотна.

В большинстве случаев путь на восстанавливаемых мостах устраивается на деревянных поперечинах (брусьях, лежнях, шпалах), которые имеют свои достоинства и недостатки. В качестве достоинств можно отметить возможность укладки рельсов без выправки положения установленных пролетных строений в плане в случае отклонения последних от оси моста в допустимых пределах (±20 мм), возможность укладки пролетных строений на кривых, наиболее благоприятные условия для подвижного состава в связи с тем, что у пути на деревянных поперечинах и у пути на балласте на подходах модули упругости подрельсового основания практически одинаковы.

Основные недостатки мостового полотна на деревянных поперечинах - большой расход лесоматериала (до 0,6 м3/м), времени и рабочей силы (до 1,5 чел.-дн./м) на транспортирование, пригонку и укладку мостовых брусьев, возгораемость брусьев.

Указанных недостатков не имеют конструкции мостового полотна без поперечин. В этих конструкциях значительно снижаются трудоемкость сборки и масса пролетного строения в целом. Однако при этих конструкциях путь на мосту получается жестким, появляются трудности при установке пролетных строений на опоры моста (требуется высокая точность установки), практически исключается установка таких пролетных строений на кривых.