Иванчев, Стоманобетонни мостове (лекции)
Изтегляне 120.99 Kb.
|
- Навигация на страницата:
- Фиг. 10.2. Подпиране на конструкцията непосредствено на устоите
- Фиг. 10.4. Неподвижен оловен лагер
- Фиг. 10.7. Деформиране на еластомерен лагер
- Фиг. 10.10. Деформиране на лагер от завъртане на края на гредата
- Фиг. 10.11. Разполагане на еластомерни лагери при наклон на главните греди
- Фиг. 10.12. Лагери-гърнета
- Фиг. 10.13. Стоманени лагери
Иванчев, Стоманобетонни мостове (лекции), 2006 г. 10 Лагери и стави 10.1. Общи положения
Лагерите могат да бъдат класифицирани според движенията, които позволяват на неподвижни (цилиндрични или сферични стави), едностранно или всестранно подвижни, както и еластично подвижни (виж табл.10.1).От друга страна те се различават по материалите, от които са направени и по конструктивното им оформяне. Освен при стоманобетонни мостове, разгледаните тук лагери могат да бъдат прилагани при стоманени мостове, както и при някои конструкции на сгради и други съоръжения [8]. 10.2. Несъвършено подпиране При гредови мостове с малки отвори (обикновено до 10 m) връхната конструкция се подпира непосредствено на устоите. При удължаване или скъсяване на конструкцията се получава претоварване на ръбовете на фундаментите (фиг.10.2 а). Наклоняването на устоите, дължащо се на деформациите на земната основа, изпълнява до известна степен ролята на лагер. 
Фиг. 10.2. Подпиране на конструкцията непосредствено на устоитеПри огъването на връхната конструкция се претоварва предния ръб на устоя. С цел да се центрира лагерната реакция може да бъде скосен предния ръб на устоя (фиг.10.2 б) или да се предвиди ивица от циментов разтвор (фиг.5.2в). В някои случаи се подлагат няколко пласта хидроизолационна мушама. Като лагер могат да служат два метални листа, закотвени съответно във връхната конструкция и в устоя. Показаните изпълнения не могат да гарантират свободно завъртане на връхната конструкция в мястото на опирането й. Поради това, при нарастване на дължините на отворите, този начин на подпиране е все по-неприемлив. 10.3. Оловни, бетонни и стоманобетонни лагери и стави Бетонната става представлява отслабване на сечението на колона или стена (фиг. 10.3). 
Фиг. 10.3. Бетонни стави: а) без армировка за напречни сили; б) със шип в) с кръстосани пръти; г) със спирално армирана шийка.Поради по-малкото й сечение шийката поема значително по-малък момент, отколкото съседните части. Във връзка с това размерът на шийката не трябва да надвишава 1/3 от широчината на съседната конструктивна част. Шийката може да бъде армирана за поемане на напречните сили фиг. 10.3 б), в). Ползата от тази армировка се оспорва от някои автори, напр. [50], които твърдят, че не може да се гарантира качествен бетон на шийката, когато тя е армирана. При големи нормални сили, обаче, може да се наложи спирално армиране (фиг. 10.3 г). Оловни плочи с дебелина 20 – 30 mm поставени между два стоманобетонни елемента (фиг. 10.4) действат като стави (неподвижни лагери). Първите приложения на олово за стави са при триставните сводове. Впоследствие оловни лагери и стави се изпълняват на гредови и рамкови мостове. При многократно завъртане в двете посоки се стига до постепенно сплескване на лагера, водещо до влошаване на функциите му, виж [50]. Поради това оловни лагери и стави понастоящем не се прилагат при строителството на нови мостове. Проблемите свързани с повредите на мостове дължащи се на отказа на оловните лагери са разгледани в глава 13.
Стоманобетонни колони или стени, имащи в двата си края оловни или бетонни стави, изпълняват ролята на подвижни лагери. На фиг. 10.5 а) са дадени минималните размери на стоманобетонната част на този тип лагер. При колони и стени с по-голяма стройност се получават по-малки стойности на ъглите на завъртанията на ставите и в такъв случай недостатъците на оловните и бетонни стави се проявяват в по-малка степен. 10.4. Еластомерни (неопренови, метало-гумени слоести,) лагери На фиг. 10.6 е показан обикновен (незакотвен) еластомерен лагер. Той представлява призматично или цилиндрично тяло от каучукови пластове и метални листове. Употребяват се както правоъгълни и кръгли в план лагери, с размери на основата от 20 до 90 cm. По рядко се ползват лагери с елиптична или осмоъгълна форма в план.. Като основен материал се използува хлорпрен-каучук, наричан още неопрен. Този полимер старее сравнително по-бавно в сравнение с каучуците с друг химически състав и поради това осигурява дългогодишна работа на лагерите. 
Фиг. 10.6. Конструкция на обикновен (незакотвен) еластомерен лагер Еластомерните лагери осъществяват своите функции благодарение на деформационните свойства на каучука. За изясняване на ролята на металните листове ще бъде разгледан лагер без метални листове (фиг. 10.7). При натиск, освен свиването по направление на нормалните напрежения, ще има и напречно раздуване (Poisson-ов ефект). Металните листове ограничават напречните деформации само в обсега на един гумен пласт и поради това се намалява свиването във вертикално направление. 
Фиг. 10.7. Деформиране на еластомерен лагерАрмиращите листове са от стомана, която е очистена от ръжда. За предпазване от корозия по време на дългогодишната експлоатация на лагера, металните листове не достигат до външните повърхности. Дебелината на гумените пластове е средно 1/40 от по-малкия размер в план и се приема от 5 до 18 mm. Металните листове са с дебелина от 2 до 5 mm. Общата височина на лагера, с оглед на устойчивостта му, не трябва да надвишава 0,3 от по-малкия му размер в план. Тук се разглеждат основните положения за изчисляването на напреженията и деформациите в еластомерните лагери от различни натоварвания и въздействия. Ще бъде отбелязано още, че понастоящем фирмите, произвеждащи неопренови лагери, издават таблици, чрез които изчисленията значително се опростяват - виж напр. [16, 50]. В европейския стандарт за еластомерни лагери ЕN 1337-3, който предстои да влезе в влезе в сила, има известни изменения в дадената тук методика за изчисление. За определяне на основната площ на лагера A се изхожда от формулата за нормалните напрежения: (10.1) = Rmax / A adm , където е нормалното напрежение в основната площ на лагера от максималната стойност на вертикалната реакция Rmax от експлоатационен (нормативен товар). Допустимото напрежение на каучука adm се приема в интервала 10-15 МРа и зависи от използувания материал и размера на лагера в план. Обикновено се дава от фирмата-производителка. В лагерите може да има хоризонтални реакции от следните сили:
На фиг. 10.8 а) е показана връхна конструкция система проста греда подпряна в двата си края на еднакви по размери и деформационни свойства еластомерни лагери и натоварена с надлъжна хоризонтална сила Н. Всеки от лагерите ще поема хоризонтална сила H1 = H / n. С n е означен общия брой на лагерите подпиращи връхната конструкция в двата й края. Средното тангенциално напрежение във всеки хоризонтален разрез на лагера е равно на:
Според закона на Хук ъгловата деформация 1 се получава от:
където G е модулът на ъгловите деформации на каучука, който зависи от състава му, температурата и вида на натоварването (продължително или кратковременно) и обикновено варира в границите G = 0,7-2,0 МРа. 
Фиг. 10.8. Деформиране на еластомерен лагер от външни хоризонтални сили и от принудени деформации Принудените деформации (температурно въздействие, предварително напрягане, съсъхване и пълзене) предизвикват удължаване или скъсяване на връхната конструкция 22, вж. [16]. Ако лагерите при двете подпори са еднакви, то от хоризонталното преместване при лагера 2 ще се получи ъглова деформация 2: (10.4) tg 2 = 2 / hc , където hc = t е сумарната дебелина на гумените пластове. Сумарната ъглова деформация tg от външна хоризонтална сила H1 и от преместване 2 не трябва да надвишава допустимата tg adm, т.е., (10.5)
където нормално напрежение е в МРа. В някои каталози на фирми произвеждащи лагери проверката на триене е заменена с изискването нормалното напрежение да не е под определена граница (обикновено от 3 до 5 МРa). Произвеждат се и закотвени еластомерни лагери, при които не се разчита на триенето (фиг.10.9).
За да действува като става, неопреновият лагер трябва да следва завъртанията на връхната конструкция фиг.10.10. При това предният ръб ще се претовари, а задния ще се разтовари. За да се гарантира, че няма да се отлепи връхната конструкция от лагера, трябва да бъде изпълнено условието: (10.9) h h Скъсяването h се дължи на нормалните напрежения и за неговото определяне може да се ползува методиката, изложена в [3]. При това h ще нараства с увеличаване на височината на лагера. Преместванeто h зависи само от огъването на гредата и се определя по методите на механиката. 
Фиг. 10.10. Деформиране на лагер от завъртане на края на гредатаЗа проверката на ъглово завъртане в много фирмени каталози се дава формулата: (10.10) nadm , където е изчислен ъгъл на завъртане на връхната конструкция при лагера; adm – допустим ъгъл на завъртане на един гумен пласт; n - брой на пластовете. Формула (10.10) показва, че проверката за ъглово завъртане може да се окаже меродавна за определяне на височината на лагера. Понеже височината зависи и от проверката за хоризонтални сили и премествания, то трябва да се приеме по-голямата стойност на височината от двете проверки. За размерите и други данни за лагерите фирмите производителки дават каталози съдържащи таблици. В някои от тях се съдържат и готови оразмерителни величини: максимална вертикална реакция, максимално хоризонтално отместване, допустим ъгъл на завъртане и др. От изложената теория е ясно, че работата на еластомерните лагери се различава съществено от тази на традиционните (неподвижни и подвижни), при които движенията са кинематични. Еластомерните лагери се деформират еластично под действието на реакциите, а принудените деформации предизвикват сили зависещи от коравината им. Формата на еластомерните лагери е проста, а височината им е значително по-малка от тази на други видове лагери. Еластомерните лагери позволяват премествания и завъртания, не само надлъжно, но и напречно на оста на моста. Това качество ги прави подходящи както за широки, така и за сложни в план конструкции (коси, в крива), при които трябва да се осигури и подвижност в напречно направление. 
Фиг. 10.11. Разполагане на еластомерни лагери при наклон на главните гредиЕластомерните лагери задължително се полагат върху добре изравнена хоризонтална повърхност. При мостове в наклон лагерите също трябва да са положени хоризонтално (фиг. 10.11). В противен случай от хоризонтални сили се явява дълготрайно действуваща хоризонтална сила, предизвикваща бързо износване на лагера. При сглобяеми връхни конструкции в наклон, между лагерите и гредите се поставят клинообразни стоманени плочи, наречени компенсаторни.Подобно изпълнение се прилага, ако при лагера има завъртане на гредата от предварително напрягане, извършено преди монтирането й. Компенсаторни плочи не са необходими за монолитни връхни конструкции. В такъв случай кофражът около лагера трябва задължително да бъде отстранен, за да не се затрудняват движенията. За целта е удобно в тази област да се използува стиропор за кофраж. Изкуственият каучук старее и загубва еластичните свойства. Засега няма достатъчно точна информация за срока на годност на еластомерните лагери, тъй като възрастта на големия брой мостове с неопренови лагери не надминава 30 години. Като се има предвид дълготрайността на стоманобетонните мостове, то е ясно, че ще се налага подмяна на еластомерни лагери. Изваждането на стари незакотвени еластомерни лагери и монтирането на нови не е сложна операция: повдига се връхната конструкция само на няколко милиметра, например по схемата, показана на фиг. 5.9; изваждат се старите и се поставят новите лагери; отпуска се връхната конструкция до лягане на лагерите. 10.5. Лагери - гърнета Основните части на лагери-гърнета са: стоманен цилиндър, пълен с каучук (неопрен) и бутало, фиг. 10.12. 
Фиг. 10.12. Лагери-гърнетаПод действието на вертикална сила каучукът в цилиндъра се свива, упражнявайки всестранен натиск върху стените на цилиндъра. За разлика от слоестите еластомерни лагери, тук каучукът не е армиран, понеже в случая напречните деформации се възпрепятствуват от цилиндъра. Поради това лагерите-гърнета могат да понесат по-големи вертикални реакции, отколкото еластомерните лагери със същите размери При ъглово завъртане на връхната конструкция, подобно както при еластомерния лагер, се получава допълнително смачкване в единия край и разтоварване в другия. Поради това лагерът-гърне действува като сферична става.
Стоманените лагери тук не се разглеждат, а се дава само обща информация. На фиг.10.13 а) е показан стоманен неподвижен лагер, а на фиг.10.13 б) - стоманен подвижен ролков. На фиг.10.13 в) е изобразен стоманен подвижен лагер с хлъзгащи се повърхности. Изпълнението с хлъзгащи се повърхности има предимства пред изпълнението с ролки - по-малка височина на лагера и възможност за всестранна хоризонтална подвижност. 
Фиг. 10.13. Стоманени лагериЛагерите-гърнета също могат да имат хлъзгащи се повърхности. Двойката тефлон-стомана осигурява всестранна подвижност (фиг.10.14 а) Насочена подвижнност на лагера се получава чрез ограничители, възпрепятствуващи движенията по едно от направленията. (фиг.10.14 б). 
Фиг. 10.14. Лагери с хлъзгащи се повърхности (ХП) Хлъзгащите повърхности могат да бъдат оформени и по сферична или цилиндрична повърхност. Такова изпълнение е характерно за калотните лагери (фиг.10.14 в, г), които действат като сферични или цилиндрични стави. При наличие и на хоризонтална двойка хлъзгащи повърхности калотните лагери са подвижни. На фиг.10.14 е) е показан лагер, представляващ комбинация от еластомерен лагер, стоманена плоча и хлъзгащи повърхности. Върху горната повърхност на каучука е залепен пласт тефлон, а плочата над него е от неръждаема стомана. Еластомерната част на лагера в случая се оразмерява само за вертикално натоварване и ъглово завъртане, а хлъзгащите повърхности осигуряват всестранна подвижност (кинематична, а не еластична, както е при обикновените еластомерни лагери. Временни лагери с хлъзгащи се повърхности се прилагат при мостове, изпълнявани по системата "тактово изтласкване" – вж. т. 9.4. Лагерите с такова предназначение трябва да позволяват значително по-големи премествания отколкото постоянните лагери, както и да бъдат съобразени с особеностите на технологията.
Каталог: filebank -> acadstaff -> userfiles userfiles -> Формати и стандарти userfiles -> Комасация на земеделските земи. За понятието „комасация” userfiles -> Конспект за изпита по история на архитектурата за специалност урбанизъм архитектурата на древен Египет userfiles -> Годишник на университета по архитектура, строителство и геодезия – софия 2002-2003 annuaire de l’universite d’architecture, de genie civil et de geodesie – sofia userfiles -> Изчисляване на конструкции на сеизмични въздействия userfiles -> Използване на функции в c++ userfiles -> Examination topic list river morphology and river training works userfiles -> Годишник на университета по архитектура, строителство и геодезия – софия 2002-2003 annuaire de l’universite d’architecture, de genie civil et de geodesie – sofia userfiles -> Конспект въведение в управлението на проекти определение за проект. Видове проекти. Характеристика на проекта Изтегляне 120.99 Kb. Сподели с приятели:
|
tg tg 1 + tg 2 = H1 / (GA) + 2 / hc tg adm .
