Металлические мосты. 
Архитектура транспортных сооружений

Металлические мосты по статическим схемам главных несущих элементов пролетных строений подразделяются на балочные, арочные, висячие и комбинированные системы. Надо отметить, что в металлических мостах любых систем основным несущим элементом пролетного строения являются балки, фермы, арки и другие конструктивные элементы, перекрывающие пролеты между опорами.

Балочные мосты в зависимости от способа перекрытия пролета, могут иметь разрезную, неразрезную и консольную систему (рис. 6.31, а, б, в).

Рис. 6.31. Основные системы металлических мостов:

• 1 — сопряжение подвесного пролета с консолями; 2 — временная нагрузка; 3 — балка жесткости; 4 — арочный пояс; 5 — кабель; 6 — вант;
• 7 — подпружный арочный пояс; 8 — дополнительный подкос

По конструкции несущих балочных элементов мосты подразделяются на: мосты со сплошными главными балками (рис. 6.31, а, б, в) и мосты со сквозными фермами (рис. 6.31, г) Металлические арочные мосты с конструктивной точки зрения являются распорными конструкциями, в результате чего приходится делать более мощные опоры (рис. 6.31, е).

Распор арочного пролетного строения может быть воспринят затяжкой. Арку в этом случае устраивают в виде полигонального пояса, работающего с жесткой затяжкой (балкой жесткости).

В этом случае конструкция моста становится безраспорной и представляет комбинированную систему.

В висячих металлических мостах основными несущими элементами служат кабели, цепи и ванты из высокопрочной стали в виде пучков кабелей и т. д.

Разновидностью висячих мостов являются системы с балкой жесткости, поддерживаемой системой вантов (рис. 6.31, п).

К комбинированным системам относятся также пролетные строения, образованные из балок (ферм), усиленных верхним полигональным (арочным) поясом (рис. 6.31, ж) или нижним дополнительным поясом в виде шпренгеля или гибкой арки (рис. 6.31, к).

Другой разновидностью комбинированных систем являются конструкции, образованные из консольной (или разрезной балки, усиленной дополнительными подкосами) (рис. 6.31, л).

В балочных мостах конструкции пролетных строений выполняются из балок со сплошным сечением и из сквозных балочных ферм.

Сплошные балки мостов делают двутаврового сечения, в основном сварной конструкции (рис. 6.32).

Рис. 6.32. Конструкция сварных сплошных балок:

• 1 — дополнительный поясной лист; 2 — поясной лист специального профиля;
• 3 — вертикальное ребро жесткости; 4 — горизонтальное ребро жесткости;
• 5 — продольный стыковой шов вертикальной стенки; 6 — подкладка под ребром жесткости; 7 — продольный шов, прикрепляющий подкладку;
• 8 — дополнительный горизонтальный лист в продольном стыке вертикальной стенки; 9 — подкладка, плотно забитая на место

Современное решение представляет собой полностью коробчатые конструкции.

Рис. 6.33. Конструкция коробчатых пролетных строений:

а — коробка с клепаным нижним поясом; б — коробка с вертикальными стенками; в — коробка с наклонными стенками;

• 1 — ортотропный настил проезжей части; 2 — вертикальная стенка;
• 3 — наклонная стенка; 4 — поперечное ребро (балка); 5 — нижний поясной лист коробчатого сечения; 6 — клепаный нижний пояс; 7 — настил тротуарной части; 8 — тротуарная консоль

Балочные пролетные строения со сквозными фермами бывают разрезными и неразрезными.

Разрезные наиболее простые пролетные строения. Они в случае езды поверху могут иметь только главные фермы с параллельными поясами или полигональный нижний пояс (см. табл. 6.3 а, б).

В балочных пролетных строениях с ездой понизу при пролетах 100 м наиболее целесообразны также фермы с параллельными поясами (см. табл. 6.3 в, г).

При больших пролетах необходимо увеличивать высоту главных ферм в середине пролета или применять полигональное очертание верхнего пояса (см. табл. 6.3 е, ж) или с расположением верхнего пояса по круговой кривой (см. табл. 6.3 з).

Таблица 6.3

№ п/п	Схема	Примечания
		Фермы с ездой поверху: а) с параллельными поясами. Применяются в автомобильных мостах;

Окончание табл. 6.3

№ п/п.	Схема.	Примечания.
		б) с полигональным нижним поясом.
		Фермы с ездой понизу. Применяются при пролетах до 100 м.
		Фермы с ездой понизу. Применяются в пролетах свыше 100 м. е) ферма с увеличенной высотой в середине пролета; ж) ферма с полигональным верхним поясом.
		Фермы с верхним поясом по круговой кривой и жестким нижним поясом.
		Ферма с параллельными поясами и жестким нижним поясом.
		Ферма пролетом 120—160 м с дополнительными шпренгелями и жестким нижнем поясом.

В пролетах от 100 до 120 м целесообразно вводить дополнительные раскосы и стойки (шпренгели) для уменьшения длины панелей ферм.

Высота главных ферм с параллельными поясами принимается от 1/7 до 1/10 пролета, при полигональном очертании — 1/5,5-ь 1/8 пролета.

Рациональным решением является конструкция фермы с устройством жесткого пояса. Жесткий пояс позволяет воспринимать как продольные усилия, так и изгибающие моменты и позволяет опирать на него поперечные балки проезжей части в пределах длины панели.

При пролетах 120—160 м в фермах с полигональным поясом необходимо уменьшить свободную длину элементов и раскосов в плоскости фермы введением дополнительных треугольных шпренгелей (см. табл. 6.3, к).

Неразрезные и консольные мосты со сквозными фермами и ездой поверху применяются редко (рис. 6.34, а), в основном используются с ездой понизу (рис. 6.34, б, в).

Высота неразрезных ферм назначается исходя из соотношения 1/8-ь 1/12 пролета.

Длина панелей и система решетки выбирается так же, как и для разрезных.

Рис. 6.34. Схемы неразрезных ферм.

Металлические мосты с пролетными строениями комбинированных систем Комбинированные системы часто используются в автодорожных и городских мостах. Этому способствует неординарные архитектурноконструктивные фермы пролетных строений.

Такие мосты обогащают городскую среду, вписываясь в существующую или проектируемую застройку.

Основные системы мостов комбинированных систем приведены в табл. 6.4.

При системе «гибкая арка с жесткой затяжкой» (см. табл. 6.4, а) балка жесткости принимается сплошного сечения или в виде решетчатой фермы при увеличенном пролете и большой нагрузке. Высота фермы составляет 1/6,5−1/9 пролета, высота балки жесткости 1/30−1/50 пролета.

Система «жесткой арки с затяжкой и наклонными подвесками» работает как решетчатая ферма. Углы наклона подвесок и геометрические размеры подбираются так чтобы в них не возникали сжимающие усилия (см. табл. 6.4, б).

Комбинированная система «балки (фермы), усиленной снизу гибкой аркой», является распорной, поэтому при применении системы необходимо устройство боковых опор, воспринимающих горизонтальные и вертикальные опорные реакции давления от арки (см. табл. 6.4, в и рис. 6.35).

Таблица 6.4

Основные системы металлических мостов комбинированных систем.

№. п/п	Схема	Примечания.
		Высота фермы 1/6,5−1/91. Высота балки жесткости 1/30−1/501.
		Углы наклона подвесок и геометрические размеры подбираются так, чтобы в них не возникали сжимающие усилия.
		Система распорная.
		Главные балки системы могут быть разгружены введением нижнего пояса. Высота балок составит 1/50 среднего пролета.

№. п/п	Схема	Примечания
		Высота балки жесткости составляет 1/60 пролета.

Рис. 6.35. Конструкция пролетных строений в виде балки жесткости, усиленной снизу гибкой полигонной аркой

Следующая система неразрезной двухили трехпролетной балки, усиленной снизу дополнительным поясом в виде шпренгелей (полуарок) над промежуточными опорами пролетного строения. Главные балки могут быть разгружены дополнительными поясом и их высота может составлять 1/50 величины среднего пролета (см. табл. 6.4, г).

К комбинированной системе относится и пролетное строение, состоящее из трехпролетной неразрезной балки, усиленной подпружной аркой, входящей в среднем пролете балки выше уровня проезжей части (см. табл. 6.4, д). Высота балки жесткости может быть равна 1/60 пролета.

При общей компоновке встречаются две разновидности комбинированных систем.

Первая, когда главные несущие элементы (балки, фермы) представляют собой плоские системы, усиленные арочными элементами. На эти главные балки (фермы) опирается проезжая часть, самостоятельно имеющая поперечные и продольные балки.

Работа второй системы основана на совместной работе как единое пространственное целое пролетных строений и дополнительных поясов. Данная разновидность системы характерна для мостов в виде жестких балок, усиленных нижним арочным поясом.