Вход — sdo.rzd.ru/lms Железнодорожный путь на временных и капитальных металлических мостах укладывается, как правило, на деревянных поперечинах — мостовых брусьях.
Стандартный мостовой брус имеет размеры:
а) при расстоянии между балками до двух метров — 20x24x320 и 20x24x420 см;
б) при расстоянии между балками от 2,1 до 2,2 метров — 22x24x320 и 22x26x420 см.
Допускается применение мостовых брусьев на основании расчета и других размеров, а также из бревен, опиленных на два канта и шпалах (рисунок 1, а, б).
Укладка поперечин производится перпендикулярно оси пути с устройством в них врубок 3-5 см. Укладка производится по эпюре, где в зависимости от применяемого пролетного строения (его строительной высоты)
указывается глубина врубин и расстояние между брусьями.
Не реже, чем через одну поперечину они прикрепляются к металлическим поясам ферм лапчатыми болтами диаметром 26 мм, а к деревянным прогонам — болтами диаметром 19 мм.
Для предотвращения угона мостового полотна на малых мостах укладывается противоугонный брус 15×20 см, а на мостах свыше 25 м противоугонный уголок. Их укладывают с обеих сторон на расстоянии 250-400 мм от наружной грани путевых рельсов; В местах пересечения их с
мостовыми поперечинами в брусьях делают врубки 2 см. Такие противоугонные брусья скрепляются болтами диаметром не менее 12 мм или корабельными гвоздями с каждой второй поперечиной, а также с поперечинами в конце продольных балок и пролетных строений. Такое крепление применяется и при стыках бруса между собой при его удлинении, устраиваемом в полдерева над поперечиной (рисунок 1, в). Противоугонные уголки крепятся шурупами или костылями.
Болты, скрепляющие противоугонные брусья с поперечинами, должны быть ниже головки путевых рельсов не менее чем на 5 см, поэтому, при необходимости, под головки болтов в брусьях делают врубки.
При укладке мостового полотна на металлических балках или поясах ферм для препятствия смещению вдоль моста в целом применяют, противоугонные уголковые коротыши (рисунок 1, г).
На мостах длиной 25 м, кроме того, устанавливается контруголок, предназначенный для задержания подвижного состава при сходе на мосту, который прикрепляется к мостовому брусу костылями.
На больших и внеклассных мостах в тех же целях укладывается контррельс на один тип легче, чем путевые рельсы. Контруголки и контррельсы выводятся на заднюю грань устоя или закладной щит и сводятся челноком с устройством деревянного башмака.
На всех однопутных больших мостах, а также однопутных средних и мостах на станциях или вблизи их устраиваются боковые тротуары с одной или с двух сторон. Боковые тротуары ограничиваются деревянными или металлическими перилами. Настил состоит из 4 досок 5×80 мм. В целях противопожарной безопасности на мостах с деревянными пролетными строениями между контррельсами или специальными брусками укладывают металлический мост и засыпают песком или щебнем.
Мостовое полотно на деревянных поперечинах имеет ряд существенных недостатков:
— требуется большое количество леса;
— значительный расход рабочей силы и времени на прирубки, укладку поперечин и противоугонного бруса;
— увеличивается вес пролетного строения;
— возгораемость.
Рисунок 1 — Мостовое полотно на деревянных поперечинах:
а — тротуар на консолях из досок на ребро; тротуар на металлической консоли; в — стык противоугонного бруса; г — прикрепление поперечины к противоугонному уголковому коротышу; 1 — доски настила; 2 — брус 120×120 мм или доска на ребро; 3 — продольный уголок 80x80x10 мм; 4 — поперечина; 5 — перильное заполнение; б — поручень; 7 — перильная стойка; 8 — противоугонный брус; 9 — стяжной болт.
ГЛАВА 3. СОЕДИНЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ
Размеры деревянных элементов – бревен, брусьев или досок – ограничены сортаментом, как в отношении длины, так и в отношении поперечного сечения. Поэтому при возведении деревянных сооружений или конструкций приходится отдельные элементы соединять между собой по длине, в поперечном сечении, а также под углом.
Соединения элементов деревянных конструкций по способу передачи усилий разделяются на следующие виды:
· соединения, в которых усилия передаются непосредственным упором контактных поверхностей (врубка);
· соединения на механических связях;
· соединения на клеях.
Несущая способность и деформативность деревянных конструкций в большой мере зависит от способа соединения их отдельных элементов. Соединения растянутых деревянных элементов, как правило, связано с их местным ослаблением. В ослабленном сечении растянутых деревянных элементов наблюдается концентрация опасных, не учитываемых расчетом местных напряжений. Наибольшую опасность в стыковых и узловых соединениях растянутых деревянных элементов представляют сдвигающие и раскалывающие напряжения. Она усугубляется в случае наложения этих напряжений на напряжения, которые возникают в древесине вследствие ее усушки.
Общая характеристика. Сопряжения при помощи врубок являются наиболее старым и распространенным способом соединения деревянных элементов. Врубки применяют для соединения массивных элементов из бревен или брусьев, преимущественно в конструкциях построечного изготовления. Врубки могут обеспечить передачу только однозначных сжимающих усилий, вследствие чего область их применения ограничена устройством сжатых стыков и присоединением сжатых элементов под углом.
Соединения на врубках изготовляют простейшими средствами без применения специального оборудования. Все рабочие поверхности современных врубок образуют сквозным пропилом без долбления гнезд.
В связи с отсутствием рабочих стальных частей соединения на врубках вызывают небольшой расход стали в виде нерасчетных (конструктивных) стяжных болтов, скоб или штырей, необходимых для предотвращения взаимного сдвига соединяемых элементов во время перевозки или в процессе монтажа. По расчету во врубках ставят «аварийные» болты, о которых сказано ниже.
Соединения на врубках открыты и доступны осмотру, вследствие чего легко осуществляется контроль за качеством изготовления и работой врубок во время эксплуатации.
Отрицательными свойствами врубок являются: значительное местное ослабление элементов; сравнительно большая трудоемкость при изготовлении; необходимость привлечения для изготовления врубок рабочих высокой квалификации.
Наибольшее распространение имеют врубки лобовым упором, лобовые врубки с одним зубом, лобовые врубки с двумя зубьями и врубки с подушками.
Лобовой упор. Врубки лобовым упором осуществляют в сжатых стыках или пологих сопряжениях с передачей усилий непосредственно «торец в торец» – без промежуточных деревянных подушек или элементов с поперечным направлением волокон (рис. а,б).
Рис. Сопряжения деревянных элементов:
а – стык сжатого пояса фермы,
б – коньковый узел фермы
Для предотвращения смещения сопрягаемых элементов из плоскости системы с двух сторон стыка ставят накладки, соединенные с элементами стяжными болтами d=12-16 мм, в количестве не менее двух болтов с каждой стороны стыка. Длина накладок не должна быть меньше трех высот соединяемых брусьев.
Сопряжение лобовым упором является весьма мощным, надежным в работе и простым в изготовлении. Достоинством его является также отсутствие работы на скалывание.
Расчет сопряжений при помощи лобового упора производят на смятие под действием сжимающей силы с учетом угла смятия.
Лобовая врубка с одним зубом. Является наиболее распространенным видом соединения круглых и брусчатых элементов под углом. Рекомендуемый вариант такой врубки применительно к решению опорного узла ферм на врубках представлен на рис.
Рис. Лобовая врубка с одним зубом: 1 – плоскость
смятия, 2 – плоскость скалывания, 3 – подбалка,
4 – опорная подушка
Верхний сжатый элемент упирается частью своего торца в вынутое для этой цели гнездо в нижнем растянутом элементе. Площадка смятия а-б располагается перпендикулярно к оси верхнего сжатого элемента, центр площадки смятия должен совпадать с осью верхнего элемента. Площадка б-в в работе врубки участия не принимает. Площадка б-г работает на скалывание.
Глубина лобовой врубки hвр в опорных узлах должна быть не более 1/3 диаметра бревна или высоты бруса нижнего элемента h. В промежуточных узлах сквозных конструкций, решаемых на лобовой врубке, глубина врубки не должна быть более 1/4d или h. Наименьшую глубину врубки принимают в бревнах – 3см и в брусьях – 2см. Длина плоскости скалывания должна быть не менее 1,5h, где h-полная высота сечения скалываемого элемента.
Для связи верхнего и нижнего элементов должен быть поставлен стяжной болт диаметром 16-25мм, обеспечивающий необходимую плотность сопряжений. В случае скалывания площадки б-г болт может предотвратить обрушение фермы или замедлить его, вследствие чего эти стяжные болты иногда называют «аварийными». Болты располагают перпендикулярно к оси сжатого элемента, иногда при очень больших углах наклона сжатого элемента к нижнему растянутому элементу возможна постановка болтов перпендикулярно к биссектрисе угла наклона.
Упором для нижней шайбы болта служит скошенная плоскость деревянной опорной подкладки — подбалки, прибиваемой к нижнему элементу гвоздями. Подбалку опирают на опорную подушку, которая распределяет опорное давление на большую площадь стены. Постановка подбалок в опорных узлах ферм совершенно обязательна. Помимо создания упора для закрепления стяжного болта, подбалка усиливает ослабленное сечение растянутого пояса и своим уступом (высотой примерно 2-4 см) фиксирует положение опорной подушки, чем облегчает и ускоряет правильную установку ферм на место. Толщину подбалки принимают не менее глубины врубки hвр. Размеры опорной подушки принимают обычно примерно следующие: ширина 16-22 см, толщина 8-12 см, длина не менее трёхкратной ширины подбалки.
В фермах из брусьев для предотвращения появления значительных изгибающих моментов, возникающих вследствие несимметричного ослабления растянутого элемента, рекомендуется центрировать опорные узлы по оси, проходящей через середину ослабленного сечения нижнего пояса (рис.
При разметке врубки с площадкой смятия, расположенной симметрично относительно оси сжатого элемента, наиболее простое графическое её построение может быть получено следующим образом (рис. На расстоянии 0,5hвр от верхней кромки нижнего пояса проводят прямую линию, параллельную этой кромке, до пересечения с осью сжатого элемента. Через точку пересечения затем проводят прямую , перпендикулярную к оси сжатого элемента.
На рис. в приведен другой вариант лобовой врубки, он отличается от основного тем, что в нем осевая линия сжатого бруса не совпадает с серединой площадки смятия, вследствие чего в сжатом элементе возникает изгибающий момент М=Nc×e. Такое решение не рекомендуется для основных узлов ферм, но оно иногда допускается в промежуточных узлах подкосных конструкций с обязательным учетом дополнительных напряжений, возникающих в сжатом элементе от эксцентричного приложения сжимающего усилия.
Рис. Конструирование врубок с одним зубом:
а – центрирование, б – разметка, в – врубка с нецентрированной площадкой
Расчет лобовых врубок с одним зубом. В лобовых врубках с одним зубом проверяют прочность рабочих поверхностей на смятие и скалывание. Проверку на смятие проводят по формуле:
где Ncm=Nc – усилие смятия, равное усилию в примыкающем сжатом элементе верхнего пояса и направленное перпендикулярно к плоскости смятия, Асм- площадь смятия.
Для ферм из брусьев:
где hвр-глубина врубки,
— угол между направлениями сминающего усилия и волокон сминаемого элемента,
b — ширина бруса.
Проверку на скалывание проводят по формуле:
где Nck=Np=Nc×сos- скалывающее усилие, равное усилию в нижнем поясе или (что все равно) проекции усилия в верхнем поясе на ось нижнего,
Аск=lck×b – площадь скалывания,
lck – длина площадки скалывания, lck <10hвр
b – ширина бруса,
— расчетное среднее по площадке скалывания сопротивления древесины скалыванию вдоль волокон.
Расчетное сопротивление определяют как:
где Rck – расчетное сопротивление древесины скалыванию вдоль волокон,
e – плечо сил скалывания, принимаемое равным 0,5h при расчете элементов с несимметричной врезкой в соединениях без зазора между элементами (рис. ) и 0,25h при расчете симметрично загруженных элементов с симметричной врезкой,
h – полная высота поперечного сечения элемента,
— коэффициент, принимаемый 0,25.
Стяжной болт рассчитывается как «аварийный». Аварийная связь должна полностью включиться в работу лишь при скалывании зуба растянутого пояса.
Растягивающее усилие в болте с учетом сил трения находят из выражения:
Необходимая площадь болта в месте, ослабленном резьбой:
где Rbt – расчетное сопротивление стали болта растяжению
Необходимое количество гвоздей, крепящих подбалку:
где Тгв – расчетное усилие на один срез несимметрично работающего гвоздя, определяемое по общим правилам расчета нагельных соединений (см. ниже),
Т – сдвигающее усилие, возникающее при наступлении аварийного состояния, Т=Nb×sin
Расчет опорной подушки сводится к проверке напряжений смятия по площади соприкасания подбалки с опорной подушки по формуле:
где А – опорная реакция,
b и bпод – ширина подбалки и опорной подушки соответственно.
Рис. Сопряжение на врубке с подушкой
Врубки с подушкой. Во врубке с подушкой усилие от примыкающего элемента передают основному элементу не непосредственно, а через подушку, которую врезают в основной элемент (рис
Глубина врезки hвр по-прежнему должна быть не менее 2см в брусьях и 3см в бревнах. В соединениях – две площадки смятия а-б и г-д , более опасной является площадка г-д и именно здесь проводится расчет на смятие. Площадку в-б рассчитывают на скалывание.
Мостовые поперечины предпочтительны из сосны, дуба, лиственницы не ниже второго сорта, по качеству удовлетворяющих требованиям ОСТ/ВКС-7099 и 7624, ОСТ/НКЛес-8142/121.
Для предотвращения гнили и ранней порчи поперечины должны укладываться пропитанными масляным антисептиком, например, креозотом, антисептической пастой. Укладка на металлические балки поперечин, пропитанных хлористым цинком, не допускается во избежание коррозии металла.
При отсутствии антисептика поперечины следует высушить до воздушно-сухого состояния и после острожки окрасить верхнюю и боковые грани масляной краской. Образующиеся в дальнейшем трещины необходимо своевременно шпаклевать для предохранения древесины от насыщения влагой и развития внутренней гнили. По мере порчи красочного слоя трещинами окраску поперечин надо возобновлять.
Антисептирование окрашенных поперечин должно производиться после удаления острожкой красочного слоя для возможности проникновения антисептика в древесину.
Минимальные сечения поперечин в зависимости от расстояния между продольными балками, прогонами, пакетами и фермами для временных мостов указаны в табл.
Сечение брусьев в табл. 6 назначено с учётом наибольшего ослабления их врезкой в прогон или балку на глубину 3 см, а также из расчёта укладКи брусьев в путь большей стороной сечения в высоту.
Брусья, уложенные в отдельных случаях плашмя при расстоянии между фермами более 1,7 м, подлежат перекантовке на 90° или замене в соответствии с требованиями табл.
Шпалы типа не менее И-a при отсутствии врезки в прогон или балку и не менее I-а при наличии врезки допустимы только на краткосрочных мостах при расстоянии между балками не более 1,7 м. Шпалы, поставленные на ребро и сплочённые по две болтами, могут быть оставлены до замены их по неудовлетворительному состоянию на мостах длиной до 20 м на прямых участках пути при движении поездов с ограничением скорости до 15 км/ч при отсутствии угона. Во всех других случаях шпалы, поставленные в качестве поперечин, подлежат замене на типовые поперечины (табл.
Расстояние в свету между брусьями должно быть не более 25 см, а при окантованных брёвнах и шпалах — не более 15 см. Наименьшее расстояние между поперечинами — 10 см.
В стыке смежных пролётных строений, а также над поперечными балками и тяжами (в фермах Гау) расстояние в свету между поперечинами не разрешается иметь более 40 см для брусьев и более 30 см для окантованных брёвен и шпал.
В местах, где эти расстояния получаются больше указанных величин, необходима укладка поперечин на специальных переходных мостиках. Мостики могут быть выполнены из двутавров или швеллеров, прикреплённых к основным балкам болтами; болтовые отверстия при необходимости обеспечения горизонтального перемещения балок должны быть овальными. На период до отмены ограничений скорости могут быть установлены подвесные пакеты или дополнительные рамы (фиг. 11). При значительных расстояниях между смежными пролётными строениями целесообразно устраивать переходные пакеты с опиранием их на основные фермы или также на дополнительные рамы.
Во всех случаях при расстоянии в свету между брусьями более 30 см должны устраиваться специальные приспособления против провала сошедших колёс.
Все поперечины для предотвращения смещения поперёк моста врезаются врубкой не менее 2 см в деревянные прогоны и не менее 1 см — в металлические балки; глубина врубки поперечин, указанных в табл. , для предельно максимальных расстояний между осями балок не должна быть более 3 см.
Каждая поперечина прикрепляется болтами диаметром не менее 19 мм к деревянным прогонам и лапчатыми болтами диаметром 22 мм — к металлическим балкам. При наличии охранных брусьев закрепление поперечин болтами может быть допущено через одну поперечину.
Все болты должны быть постоянно подтянутыми и находиться в правильном положении (лапкой — под поясом балки). Для удобства наблюдения за ними следует на верхней части болта сделать насечку, указывающую положение лапки.
Лапчатые болты наряду со стандартными допустимы упрощённые, свариваемые из круглого железа, с усиленной головкой (фиг. 12). Обыкновенные, не усиленные болты с крючком должны быть заменены доброкачественными, так как они разгибаются при их подтягивании и не предохранены от произвольного поворачивания.
От перемещения вдоль моста поперечины на металлических балках укрепляются горизонтальными болтами 19—22 мм к противоугонным уголкам.
Прирубка поперечин к балкам должна быть тщательной с обеспечением плотного опирания поперечины на балки и рельсов на поперечины. Неплотное опирание поперечин, в частности в многобалочных пакетах, подклинка висячих поперечин деревянными клиньями, легко раскалывающимися и выпадающими, наличие зазоров в опирании рельсов вызывают неравномерное распределение нагрузки между поперечинами, более интенсивный механический износ одних поперечин за счёт других и быстрое расстройство пути.
Карточки (толщиной до 25 мм) и башмаки (толщиной до 40 мм) для подклинки пути допускаются лишь в качестве кратковременной меры. При этом под рельсом на поперечине не должно быть более одной карточки или одного башмака.
Размеры карточек должны точно соответствовать размерам подкладок. Размеры башмаков 150х300 мм. Рельсы на карточках пришиваются нормальными костылями, а на башмаках — пучинными, длиной 205 мм, и, кроме того, обшивочными костылями, длиной 165 мм, снаружи колеи к каждой поперечине (фиг. 13).
Для подъёмки пути на высоту более 4 см необходимо на всю длину поперечины прикреплять болтами или шурупами нашпальник из бруса или толстой доски, обеспечивая плотное его прилегание к поперечине. Применение многоярусных нашпальников, составленных по высоте (из двух и более досок), недопустимо.
Рельсы на нашпальниках прикрепляются к поперечинам пучинными костылями длиной 230 мм. При расположении нашпальника снизу поперечины его толщина в ослабленном врубкой месте не должна быть менее 4 см. Неиспользуемая врезка в самом брусе должна быть заполнена пробкой из доски (фиг. 14). Отверстия в карточках, башмаках и нашпальниках во избежание раскалывания должны быть просверлены заранее. Для нашпальников, башмаков и карточек необходимо применять сухой прочный лес без дефектов, треснувшие карточки, башмаки и нашпальники должны быть заменены.
Для предупреждения порчи и расстройства мостовых поперечин необходим тщательный уход не только за самими поперечинами, но и за конструкцией всего рельсового пути, так как запущенность в его содержании приводит к преждевременному расстройству поперечин. Так, трещины в поперечинах могут возникать и развиваться от действия угона пути, не закреплённого на подходах, а также от частой забивки пробок в разболтанных костыльных отверстиях вместо применения металлических втулок (колец) и пластинок-ограничителей. Удары подвижного состава при плохом пути, в частности с ненормальными зазорами, с местным неплотным опиранием на поперечины увеличивают механический износ поперечины под подкладками. Своевременно необрубленные заусенцы древесины, образующиеся у кромок подкладок, открытые сверху или с боков, нестянутые и незашпаклёванные трещины, к тому же забитые грязью, способствуют развитию гнили. Во избежание преждевременных расстройств необходимо отверстия, врезки и другие затёсанные места, сделанные в поперечинах после пропитки, покрыть креозотом или другим антисептиком; регулярно очищать поперечины от грязи; размочаленную рельсовыми подкладками древесину удалять декселем; для снижения растрескивания торцы белить мелом или гашёной известью, ненужные отверстия плотно, но без раскалывания древесины забивать деревянными пробками и шпаклевать.
Неудовлетворительные поперечины должны быть своевременно отремонтированы или заменены. Такие дефекты, как, например, недопустимое ослабление поперечин гнилью и износом под рельсом и во врубках, сквозные трещины и разболтанность костыльных отверстий, отражающиеся на состоянии пути и безопасности движения» должны устраняться немедленно.
Ремонт поперечин заключается в проведении следующих основных работ; стягивание продольных трещин хомутами и торцевых — скобами с предварительным обжатием ручными прессами или струбцинами и с очисткой трещин от грязи, антисептированием и шпаклевкой; укрепление разболтанных костыльных отверстий пластинками-ограничителями или металлическими втулками с деревянными пробками; замена сгнившей и изношенной древесины деревянными вкладышами, перекантовка брусьев на бок и перевёртывание длинных брусьев дефектным концом в сторону тротуара.
При удалении гнили в тёплое время нельзя допускать соприкосновения её со здоровыми деревянными элементами моста во избежание их заражения гнилью.
При ремонте старогодних или использовании испорченных завышенной врубкой брусьев следует иметь в виду, что для укладки в путь пригодны лишь брусья с ослаблением врезками не свыше величин, указанных в табл.
В отдельных случаях в мостовое полотно уложены ненормальные брусья, у которых вместо врубки прикреплены снизу дощатые накладки (фиг. 15а). За прикреплением таких накладок требуется вести повседневное наблюдение. При скалывании накладок, если в брусе невозможно сделать нормальную врезку, необходима замена бруса стандартным или в крайнем случае восстановление повреждённой поперечины, но с более надёжным прикреплением накладок на болтах по фиг. 15б или шурупах. Достаточность сечения бруса с накладками определяется также по табл. 6, причём высота бруса без учёта накладок не должна быть менее табличных данных, уменьшенных на 3 см.
Дефектные поперечины (сильно трещиноватые, загнившие, с большим механическим износом), расположенные в мостовом полотне под ряд, впредь до замены должны быть разогнаны (вперемежку со здоровыми поперечинами).
При наличии на мостовых поперечинах диагональных уголков, поставленных взамен продольных связей пролётного строения, Tpeбуется следить за надёжностью прикрепления уголков. Последние необходимы для обеспечения горизонтальной жёсткости пролётного строения. При смене мостовых поперечин диагональные уголки должны быть вновь поставлены до открытия перегона. Диагональные уголки могут быть сняты лишь после устройства продольных связей между балками пролётного строения.