Пособие по расчету сечений балочных деревянных мостов с разбросными прогонами Москва, 1998 год

Приведены общие сведения о применении деревянных мостов в России, причины их строительства на дорогах различных категорий.

Указаны конструкции деревянных балочных мостов и технологии их строительства.

Изложены методики расчета сечений элементов деревянных мостов, их усиления и грузоподъемности и приведены формулы для расчета различных видов элементов мостов с учетом имеющего место загнивания. Дан подробный иллюстративный материал.

Анализ парка мостовых сооружений на автомобильных дорогах и в населенных пунктах России свидетельствует о том, что деревянные мосты находят применение в практике строительства. Их доля с 60-х годов остается практически без изменения и составляет по протяженности около 80% общей протяженности мостов в России. Объясняется это тем, что железобетонные и стальные мосты возводят преимущественно на вновь строящихся и реконструируемых дорогах. На дорогах местного значения деревянные мосты заменяют, как правило, деревянными. Это объясняется наличием большого количества лесов в России, сравнительной простотой и доступностью получения в лесных районах строительного материала, а также отсутствием или удаленностью для ряда регионов страны заводов, производящих железобетонные и стальные мостовые конструкции, отсутствием у местных строительных организаций кранового оборудования и целым рядом причин экономического и социального характера.

Деревянные мосты являются непременно возводимыми конструкциями в условиях военного времени и чрезвычайных обстоятельств.

При строительстве деревянных мостов традиционно применяют простейшие балочные конструкции.

Деревянные мосты недолговечны, поэтому служба эксплуатации вынуждена заменять отдельные элементы для восстановления требуемой грузоподъемности моста, а также решать вопросы пропуска той или иной нагрузки по мосту.

Настоящее Пособие позволяет строить (подбирать сечения элементов моста), определять грузоподъемность и производить усиление деревянных мостов со сближенными прогонами без использования проекта и расчетов.

Применение деревянных мостов на автомобильных дорогах предусмотрено СНиП 2.05.03-84* «Мосты и трубы», их сооружение регламентируется СНиП 3.06.04-91. При проектировании и строительстве деревянных мостов следует также соблюдать требования СНиП 3.03.01-84.

Расчетные нагрузки и габариты деревянных мостов принимают в соответствии со СНиП 2.05.03-84* в зависимости от категории дороги.

На дорогах общего пользования, сельскохозяйственных предприятий, кроме мостов дорог V категории, класс нагрузки принимают А 11 и НК-80, на дорогах V категории и внутрихозяйственных дорогах IIс и IIIс категорий - А 8 и НГ-60.

В балочных мостах простейших систем, как правило, принимают пролеты длиной до 8 м. Мосты с пролетами до 6 м обычно строят с однорядными прогонами, а с пролетами 7-8 м - с двухрядными. Расчетная длина пролета составляет 4,5; 5,0; 5,5; 6,0; 7,0; 8,0 м.

Согласно СНиП 2.05.03-84* растянутые изгибаемые элементы пролетных строений должны выполняться, из древесины 1-го сорта, остальные элементы конструкций мостов могут быть из древесины 2-го сорта. Влажность применяемой древесины должна быть: бревен - не выше 25%, пиломатериалов - не выше 20%. Влажность древесины для свай не ограничивается. Минимальный размер поперечного сечения для брусьев принимают 16 см, для бревен в тонком конце - 18 см; толщина доски должна быть не менее 4 см. Диаметр свай в тонком конце - 22 см, диаметр гвоздей - 0,4 см. Бревна диаметром в тонком конце 18 см допускается применять только для настила проезжей части, связей, схваток. Глубина врубок и врезок в соединениях должна быть не менее: в брусьях (окантованных бревнах) - 2 см, в бревнах - 3 см; не более: в брусьях - 1 /5  толщины бруса, в бревнах - 1 /4  диаметра бревна, в опорных частях - 1 /3  толщины элемента.

Простейшие деревянные балочные мосты включают в себя следующие основные конструктивные элементы: опоры, пролетное строение, состоящее из несущей и проезжей частей (рис. 1).

Несущая часть состоит из прогонов, перекрывающих пролет моста и поддерживающих проезжую часть. Различают два вида прогонов: сближенные (разбросные) и сосредоточенные.

Сближенные прогоны бывают простыми одноярусными и сложными двухъярусными (рис. 2). Простой прогон представляет собой бревно или брус (рис. 2, в, г); сложный прогон составляется из бревен, укладываемых в виде двух- или трехъярусных пакетов, скрепленных болтами или нагелями (рис. 3, а, б). Момент инерции таких прогонов равен сумме моментов инерции составляющих его бревен, т.е. прочность сложного прогона равна прочности составляющих его бревен, поэтому они не имеют преимуществ перед более простыми по конструкции одноярусными прогонами.

Сосредоточенные прогоны бывают сложными (пакетные) и составными. Располагают их обычно непосредственно над сваями на значительном расстоянии друг от друга.

В составных прогонах (рис. 3) ярусы бревен (брусьев) соединены деревянными колодками или металлическими пластинчатыми нагелями. Прогон составного сечения имеет больший момент инерции, чем сумма моментов инерции составляющих его бревен, поэтому такими прогонами можно перекрыть пролеты длиной до 14-16 м.

Сложные сосредоточенные прогоны (рис. 4) устраивают трехъярусными, но так как их располагают на большом расстоянии друг от друга, грузоподъемность их при пролетах более 8 м не соответствует нагрузке класса НГ-60. Такими прогонами можно перекрывать только пролеты длиной до 8 м, поэтому они преимуществ перед разбросными прогонами не имеют.

Сосредоточенные (особенно составные) прогоны сложны в изготовлении и имеют более сложную конструкцию проезжей части, поэтому на практике они применения не имеют.

Сближенные (разбросные) одноярусные прогоны используют при пролетах длиной до 6 м, располагая их равномерно на расстоянии друг от друга 50, 55, 60, 65, 70 см.

Если длина пролета свыше 6 м, то диаметр одноярусных прогонов должен быть более 32-33 см в отрубе. Такой лесоматериал не всегда есть в наличии, поэтому эти пролеты перекрывают двухъярусными (сложными) прогонами, для которых требуются бревна меньшего диаметра. Двухъярусные прогоны иногда применяют и взамен одноярусных при отсутствии бревен необходимого сечения для перекрытия пролетов до 6 м.

При устройстве поперечного настила не из сплошных пластин (накатин), а из разрезных со стыками у продольной оси моста (вразбежку) условия поперечного распределения давлений от временной нагрузки ухудшаются, поэтому по оси моста укладывают сближенные прогоны. Во избежание перегрузок при односторонних захружениях моста подвижной нагрузкой крайние прогоны также устраивают сближенно.

Прогоны из бревен естественной конической формы укладывают комлями поочередно в разные стороны, что позволяет экономить древесину и увеличивать прочность прогона. Поэтому в одноярусных прогонах стес делают только сверху для образования площадки опирания поперечин (пластин, накатин) шириной, равной 1/3 бревна. В двухъярусных прогонах верхний прогон стесывают сверху и снизу, а нижний - только сверху на ту же ширину.

Для придания одноярусным прогонам горизонтального положения глубина стесывания по их концам различна: на тонком конце - 1,5-2 см на длине 50-80 см, а на комлевой части - с таким расчетом, чтобы по концам толщина прогона была одинаковая.

В двухъярусных прогонах концы нижнего бревна подтесывают на одинаковую глубину, так как в них бревна укладывают комлями в разные стороны.

Стыкование прогонов выполняют над опорами; крайние и средние (осевые) прогоны стыкуют впритык с косой срезкой торцов или врубают вполдерева, а остальные располагают вразбежку (вперевязку) с разворотом относительно оси моста на толщину прогона, измеренную по оси насадки.

Уложенные прогоны крепят к насадке обратными скобами или штырями диаметром 16-19 мм с глубиной забивки в насадку не менее 15 см. Устойчивость двухъярусных прогонов в поперечном направлении и их взаимная связь обеспечиваются анкерами, соединяющими прогоны в двух местах на протяжении каждого пролета. Анкеры связывают прогоны или попарно, или сразу по три и представляют собой отрезки бревен диаметром 16-18 см, врубленные в прогоны.

Проезжая часть деревянного моста состоит из поперечин, настила колесоотбойных брусьев, тротуаров и перил (см. рис. 1).

В мостах с сосредоточенными прогонами поперечины выполняют из бревен диаметром 20-22 см, укладываемых через 0,5-0,7 м друг от друга; поверх них устраивают двойной продольный настил. Сечение досок нижнего настила определяют расчетом, укладывают их с зазором между досками 2-3 см и прибивают к поперечинам гвоздями диаметром 4-5 мм, длиной 150 мм; на торцах забивают по два гвоздя, а в промежутках - по одному через каждые 1-1,5 м. Стыкуют доски над поперечинами. Верхний настил (слой износа) толщиной 50 мм устраивают сплошным (без зазоров) и прибивают гвоздями как нижний.

В мостах со сближенными прогонами поперечины (накатины, обтесанные на два канта, или пластины, подтесанные снизу) укладывают сплошным слоем. Для ровности и лучшего распределения давления от временной нагрузки поверх пластин (накатин) устраивают продольный настил (слой износа) из досок толщиной не менее 50 мм, который прикрепляют к пластинам гвоздями диаметром 4-5 мм длиной 100 мм. Каждый конец доски прибивают двумя гвоздями, а по длине доски гвозди располагают в один ряд через 1-1,5 м.

Основным типом опор в деревянных мостах являются свайные. В мостах с пролетами до 6 м при небольшой высоте опор допускается применение однорядных опор, а для пролетов 7-8 м при высоте опор более 5 м - только двухрядных. При отсутствии толстомерных бревен для насадок, при использовании древесины с влажностью более 25%, а также при необходимости уменьшить давление на сваю двухрядные опоры применяют и при пролетах до 6 м.

Расстояние между центрами свай (по фасаду) в двухрядных опорах должно составлять 0,50-0,55 м, а в пространственных - 1,5 м.

В многопролетных мостах пространственные опоры располагают через 20-25 м. Их необходимо устраивать и в мостах высотой более 4 м при глубине пересекаемого водоема более 1,5 м. Пространственные береговые опоры рекомендуются также при высоте насыпи более 4 м.

Опоры обычно устраивают четырехсвайными, но при отсутствии лесоматериала необходимых сечений для насадок при габарите 7 м возможно использование свай меньшего диаметра, компенсируя это одной дополнительной сваей. Можно также вместо одной толстомерной насадки укладывать две (двухъярусные).