Общие сведения. Материал мостов
Дерево — естественный, широко распространенный строительный материал со сравнительно высокими прочностными характеристиками при небольшой плотности. Оно хорошо обрабатывается, что позволяет создавать из него различные типы строительных конструкций. Дерево как строительный материал для мостов используется давно.
В прошлом деревянные мосты были наиболее распространенными. В 1839 году начато строительство Варшаво-Венской железной дороги, а в 1843 г. — Петербургско-Московской, ныне Октябрьской железной дороги. Все мосты на этих дорогах, за небольшим исключением, были деревянные. Особенно значительных размеров достигали мосты железной дороги Петербург-Москва, которые были со сквозными деревянными фермами больших пролетов. Тип этих ферм был предложен еще И.П. Кулибиным. В 1820—1840-х гг. в США были предложены балочные системы с пролетными строениями в виде «ферм Таунс и Гау».
Теоретическому исследованию и практическому применению этих систем посвятил начало своей деятельности крупнейший русский инженер Д.И. Журавский (1821—1891). За отсутствием каких-либо методов расчета подобных систем Журавский предложил свой оригинальный способ. Одновременно ему пришлось провести огромную работу по исследованию сопротивления дерева сжатию, растяжению, скалыванию, смятию, конструируя сложные испытательные машины. Он впервые установил и объяснил явление косого изгиба, дал точные расчеты касательных напряжений и работы шпонок. Даже теперь безмерно удивляет то, что один человек мог проделать такую огромную работу по исследованию строительных свойств дерева. Его многораскосные неразрезные фермы были сооружены на дороге Петербург-Москва, на Военно-Грузинской дороге через Дарьяльское ущелье. Предложенные им башен-181
ные опоры высотой до 50 м считались рекордными в мире и стали образцами, оказавшими влияние на формы первых башенных опор из металла.
Выбор системы и конструкции деревянного моста зависит от величины пролетов, вертикальной планировки строительной высоты, расчетной временной нагрузки, а также от местных условий (рис. 8.1).
При пересечении небольших рек и оврагов и при устройстве путепроводов применяется простая балочная система. Простейшей балочной системой могут быть перекрыты пролеты от 8 до 10 м, а при применении составных или клееных балок от 16 до 24 м. В однопролетных балочных мостах обычно пролеты составляют от 4 до 6 м; при меньших пролетах целесообразно устраивать железобетонные трубы. Подкосные системы мостов широко применялись для пролетов от 8—10 до 20 м. Строительство таких мостов требует высококвалифицированных плотничных работ. Для перекрытия пролетов от 16—20 до 40—50 м применяются балочные пролетные строения с решетчатыми фермами различных видов. Наиболее часто такие пролеты перекрываются пролетными фермами Гау—Журавского из круглого леса или реже из брусьев со стойками в виде металлических тяжей. Для большей надежности и увеличения срока службы как нижний пояс, так и верхний могут быть изготовлены металлическими. Фермы Гау—Журавского можно монтировать из
Рис. 8.1. Различные виды деревянных пролетных строений: а — простая балочная система; б — подкосная система; в — ферма Гау—Жу-равского; г — дощатая ферма на гвоздевых соединениях; д — комбинированная система — решетчатая ферма; 1 — расчетный пролет
блоков заводского изготовления. Применяются также мосты с дощатыми фермами на гвоздевых соединениях.
Деревянные мосты обладают рядом достоинств, к которым относятся: простота заготовки и обработки древесины, возможность использования для постройки местных лесных материалов, быстрота постройки, малая строительная стоимость. К недостаткам деревянных мостов относятся: низкая долговечность в связи с возможностью загнивания древесины, изменение объема при усушке, что приводит к расстройству соединений, возгораемость. Деревянные мосты, не защищенные от загнивания, рассматриваются как временные со сроком службы около 10 лет.
Продолжительность срока службы деревянных мостов может быть значительно увеличена (до 30—50 лет) путем повышения качества изготовления конструкций, защиты древесины от гниения и улучшения текущего содержания моста. Разработаны эффективные способы защиты древесины от гниения и возгорания. В результате обработки древесины с использованием синтетических смол получаются практически новые строительные материалы (бакелизированная фанера, древесные слоистые пластики), которые имеют по сравнению с древесиной более высокие прочностные характеристики, повышенную долговечность, высокую стойкость против атмосферных воздействий и др. Это дает возможность использовать дерево для долговременных сооружений, в том числе и для мостов. Применение атмосферостойких, водостойких и биостойких синтетических клеев — фенольных, резорциновых и фе-нольно-резорциновых, обеспечивающих прочное долговечное соединение элементов, дает возможность создавать простые и надежные клееные мостовые конструкции. Для склеивания древесины с металлом используются эпоксидные клеи.
Быстрота сооружения деревянных мостов дает возможность эффективно применять их при строительстве железных и автомобильных дорог в отдаленных лесных районах, что позволяет снизить строительную стоимость и повысить темпы строительства.
Временные деревянные мосты используют при восстановлении железных дорог, на временных обходах на период строительства или реконструкции постоянного моста, на подъездных путях.
Деревянные мосты, применяемые в качестве постоянных долгосрочных сооружений, надежно защищают от гниения (антисептированием) и от возгорания. Мосты должны иметь необходимый резерв грузоподъемности с учетом роста нагрузок.
Конструкции деревянных мостов должны удовлетворять индустриальным способам их изготовления и сооружения. Для деревянных мостов под железную дорогу применяют хвойные и лиственные породы деревьев. Лучшими породами для изготовления основных элементов считаются сосна и лиственница; ель и пихта применяются в отдельных случаях при соответствующем обосновании. Дуб, ясень, бук и граб используются для ответственных мелких деталей и соединений. Элементы моста изготавливаются из бревен или пиломатериалов. Бревна более долговечны благодаря наиболее прочным и устойчивым от загнивания наружным слоям. Но бревна имеют естественную конусность, что затрудняет использование их для индустриальных способов изготовления мостовых конструкций.
В современных мостах индустриального изготовления применяется пиленый лес, обработанный антисептиками. Все материалы для мостов должны удовлетворять требованиям ГОСТов. Влажность древесины к моменту ее использования должна быть: 25 % для бревен, 20 % для пиломатериалов, 15 % для деталей соединений, для клееных конструкций — 12 %. Для элементов, расположенных ниже уровня меженных вод, и свай влажность не ограничивается. Для изготовления конструкций деревянных мостов используется круглый и пиленый лес различных сечений и размеров. Круглые стволы деревьев диаметром не менее 14 см в верхнем отрубе, очищенные от сучьев и коры, называются бревнами. Установлена стандартная длина бревен от 3 м до 7,5 м с градацией в 0,25 м. Бревна, отесанные на два канта, называются лежнями, а распиленные на две половины вдоль оси ствола — пластинами. Тонкий круглый лес толщиной от 8 до 15 см называется жердями.
Пиленый лес делится на два вида: брусья и доски. Брусья в поперечном сечении имеют квадратную или прямоугольную форму. К строительным брусьям относятся пиломатериалы, имеющие ширину и толщину более 10 см. Длина брусьев колеблется от 6,5 до 9,5 м с градацией по 0,25 м. Доской считается пиломатериал, у которого ширина превосходит толщину в два и более раза. Доски делятся на короткие длиной от 2 до 3,25 м, средние — от 4 до 6,5 м и длинные — от 6,75 до 15 м. Толщина досок бывает от 13 до 60 мм, ширина от 8 до 25 см. В мостах наиболее употребительны доски толщиной от 2,5 до 4 см.
Для свай деревянных мостов используются бревна диаметром от 22 до 32 см, длиной 6,5 и 8,5 м, а также длиной 10—16 м с градацией через 1 м.
Для других элементов, кроме свай, наименьший диаметр круглых бревен равен 20 см применение пиленого леса уменьшает затраты на обработку древесины и облегчает производство работ. Для элементов деревянных мостов (кроме перил и охранных брусьев) наименьшие размеры поперечных сечений составляют 18×18, а для связей — 10×10 см.
Защита древесины от гниения. Древесные гнили и окраски (синева, краснина и др.) вызываются различными грибками — от безвредных (плесени) до сильных разрушителей древесины. Грибок состоит из тонких (0,004 мм) нитей (гифов). Большинство грибков развиваются при влажности от 22 до 60 %, при меньшей влажности грибки не развиваются. При высокой влажности (под водой) древесина не гниет, так как жизнедеятельность грибков прекращается от недостатка кислорода. Температура ниже 0 °С приостанавливает рост грибков, но не убивает их; температура выше 60 С губительна для большинства грибков. Грибки развиваются при температуре от +3 до +44 °С, наиболее интенсивное гниение наблюдается при температуре от + 18 до +30 °С. Жаркий и сухой, а также холодный климат не благоприятствуют развитию дереворазрушающих грибков. Для предохранения элементов деревянных мостов от загнивания и удлинения сроков их службы производится антисептическая обработка древесины, которая выполняется способом глубокой пропитки или диффузионным способом.
Глубокая пропитка древесины применяется при строительстве новых деревянных мостов. Она производится под давлением в заводских условиях при массовом изготовлении деревянных мостовых конструкций. Для глубокой пропитки употребляют маслянистые антисептики: креозотовое масло в чистом виде или в смеси с мазутом, антраценовое масло и др.
При диффузионном способе деревянные части моста на месте строительства покрывают антисептической пастой. Наиболее употребительной пастой является технический фтористый натрий, приготовленный на битумной клеевой основе.
Дата добавления: 2021-09-07; просмотров: 546;