Стальные мосты широко используются по всему миру в различных конструктивных формах с различной длиной пролета, таких как шоссейные мосты, железнодорожные мосты и пешеходные мосты. Основными преимуществами конструкционной стали перед другими строительными материалами являются ее прочность, пластичность, простота изготовления и быстрое возведение. Он обладает гораздо более высокой прочностью как на растяжение, так и на сжатие, чем бетон, а также относительно хорошим соотношением прочности к стоимости и жесткости к весу. Сталь — это универсальный и эффективный материал, который обеспечивает эффективные и устойчивые решения для мостостроения, особенно для мостов с большим пролетом или мостов, требующих повышенных сейсмических характеристик.
Среди мостовых материалов сталь обладает самыми высокими и благоприятными прочностными качествами, и поэтому она подходит для самых смелых мостов с самыми длинными пролетами. Обычная строительная сталь обладает прочностью на сжатие и растяжение 370 Н / кв. мм, что примерно в десять раз превышает прочность на сжатие бетона средней плотности и в сто раз превышает его прочность на растяжение. Особым достоинством стали является ее пластичность, благодаря которой она значительно деформируется перед разрывом, поскольку начинает поддаваться при превышении определенного уровня напряжения.
Преимущества стальной мостовой конструкции
Многочисленные преимущества стали приравниваются к более экономичному варианту по сравнению с другими строительными материалами. Небольшие бригады, работающие с мелкомасштабным строительным оборудованием, могут устанавливать и возводить проекты на основе стали из-за ее небольшого веса. Меньший вес также обеспечивает более быстрый монтаж, поэтому проекты возводятся быстрее. Такая своевременность также дает строительным компаниям ключевые преимущества по снижению затрат. Некоторые из ее преимуществ заключаются в следующем-
- Более низкие затраты на строительство по сравнению с другими материалами помогают экономить средства муниципальных органов власти. Более быстрое строительство сокращает трафик и перебои в работе.
- Стальные мосты служат дольше, чем другие типы, что означает, что их не нужно заменять так быстро. Стальные компоненты требуют меньшего технического обслуживания и их не нужно заменять так часто.
- Сталь легко адаптируется к различным климатическим и географическим условиям. Относительная легкость стали по сравнению с другими материалами снижает потребление энергии при доставке и строительстве.
- Стальные компоненты с меньшей вероятностью будут повреждены во время экстремальных явлений, таких как ураганы и землетрясения. Стальные компоненты используются для передачи важнейших коммунальных услуг по мостам.
- Сталь обладает удивительно высоким отношением прочности к весу. Это сводит к минимуму вес пролетных строений моста, что снижает стоимость строительства несущих их опор.
- Одним из самых больших преимуществ стали является экономия веса, что означает снижение затрат на монтаж, поскольку элементы моста могут обрабатываться более легким оборудованием. Кроме того, при том же пролете и нагрузке стальная балка требует меньшей глубины, чем бетонная, что может быть полезно, когда требования к вертикальному зазору ограничены.
- Как правило, проще сделать пролеты сплошными как для действующих, так и для мертвых нагрузок и разработать композитную конструкцию со стальными конструкциями, а не с бетонными.
- Легче осмотреть и определить состояние конструкции стального моста, когда видны все компоненты. Долгосрочная долговечность и экономическая эффективность стальных мостов будут дополнительно повышены за счет использования высокоэффективных сталей, способных противостоять атмосферным воздействиям.
- Сталь позволяет экономично использовать более длинные пролеты для пересечения ручьев, озер, водно-болотных угодий и экологически защищенных территорий. Длинные пролеты могут устранить или, по крайней мере, минимизировать воздействие на окружающую среду.
Элементы и комплектующие стального моста
Конструкционную сталь для стальных мостов следует выбирать в соответствии с требуемыми свойствами материала или напряженным состоянием там, где используется, условиями окружающей среды на строительной площадке, методом защиты от коррозии, методом строительства и т.д. Физические свойства конструкционной стали, такие как прочность, пластичность, вязкость, свариваемость, устойчивость к атмосферным воздействиям, химический состав, форма, размер и характеристики поверхности, являются важными факторами для проектирования и строительства стальных мостов. Ниже рассматриваются элементы и комплектующие стального моста.
Фундамент
В основном это часть, которая находится ниже уровня земли. В зависимости от конструкции она может быть различных типов. Например: Открытый фундамент, колодезный фундамент и свайный фундамент. В верхней части фундаментов скважин и свайных фундаментов предусмотрена заглушка. Функция заглушки заключается в передаче нагрузок от элемента, расположенного над ней, на фундамент, который затем в конечном итоге переносит их на пласты.
Доски
Доски характеризуются удлиненными прямоугольными размерами, определяемыми предполагаемым использованием моста. Толщина досок зависит от расстояния между точками опоры и величины нагрузки транспортного средства. Обычные номинальные или черновые размеры пиломатериалов для деревянных досок составляют 2-4 дюйма в толщину и от 6 до 12 дюймов в ширину. Размеры обработанного пиломатериала составляют 1 ½ дюйма x 11 ¼ дюйма
Палуба
Настил — это поверхность моста. Конструктивный элемент его верхнего строения, он может быть изготовлен из бетона, стали, открытой решетки или дерева. Иногда настил покрывается железнодорожным полотном и колеей, асфальтобетоном или другим покрытием для удобства проезда транспортных средств. Бетонное покрытие может быть неотъемлемой частью мостовой конструкции (тройная балка или конструкция с двойным тройником) или может поддерживаться двутавровыми балками или стальными балками. Когда настил моста устанавливается в сквозную ферму, его иногда называют системой перекрытий. Подвесной настил моста будет подвешен к основным конструктивным элементам подвесного или арочного моста. На некоторых мостах, таких как арочный или вантовый, настил является основным конструктивным элементом, обеспечивающим натяжение или сжатие для поддержки пролета.
Пролетное строение
В мосту часть конструкции, являющаяся пролетом и непосредственно воспринимающая нагрузку под напряжением, называется пролетным строением. В отличие от этого, устои, опоры и другие опорные конструкции называются фундаментом. Она начинается с балок или Т-образных балок, плиты настила, которая также известна как проезжая часть, перил, аварийных ограждений, пешеходной дорожки, разделительной полосы. Надеюсь, это ответ на ваш вопрос. Не стесняйтесь оставлять любые сообщения для получения любых других разъяснений. Пролетное строение моста – это основная конструкция, поддерживающая пролет, на которую поступают все нагрузки и на которую опираются все остальные элементы конструкции.
Основание
Она состоит из опор и опорных валов или стен, молота, опорного блока, опор и подшипников, а также различных других компонентов. Подструктура состоит из свайных конструкций, опор, шахт, мембранных стен, перекрытий, все это относится к фундаменту конструкции.
Решетка
Балка может быть изготовлена из бетона или стали. На многих коротких мостах, особенно в сельской местности, где они могут подвергаться переливу воды и коррозии, используется бетонная коробчатая балка. Термин “балка” обычно используется для обозначения стальной балки. В балочном мосту сами балки являются основной опорой для настила и отвечают за передачу нагрузки на фундамент. Тип материала, форма и вес — все это влияет на то, какой вес может выдержать балка. Из-за свойств второго момента площади высота балки является наиболее существенным фактором, влияющим на ее грузоподъемность. Более длинные пролеты, больший трафик или большее расстояние между балками — все это напрямую приводит к более глубокой балке.
Балка
Балки часто используются только на относительно коротких расстояниях, поскольку, в отличие от ферменных мостов, они не имеют встроенных опор. Единственными опорами являются опоры. Чем дальше друг от друга расположены опоры, тем слабее становится балочный мост. В результате балочные мосты редко имеют ширину более 250 футов (80 м). Это не означает, что балочные мосты не используются для пересечения больших расстояний; это лишь означает, что ряд балочных мостов должен быть соединен вместе, создавая так называемый непрерывный пролет.
Пирс
Опоры спроектированы таким образом, чтобы выдерживать вертикальные и горизонтальные нагрузки от пролетных строений и передавать их на фундамент. В дополнение к нагрузкам от пролетных строений, опоры спроектированы таким образом, чтобы выдерживать такие нагрузки, как ветер, давление воды и столкновения транспортных средств. Опоры изготавливаются различной формы, например, круглой, прямоугольной, композитной. Опоры могут быть классифицированы на многоколонные опоры, свайные изогнутые опоры, опоры со свайным покрытием и молотобойные опоры.
Подшипник
подшипник — это компонент моста, который обычно обеспечивает опорную поверхность между опорами моста и настилом моста. Назначение подшипника — обеспечивать контролируемое перемещение и тем самым снижать возникающие напряжения. Возможными причинами перемещения являются тепловое расширение и сжатие, ползучесть, усадка или усталость из-за свойств материала, используемого для подшипника. К внешним источникам движения относятся оседание грунта под ногами, тепловое расширение и сейсмическая активность.Существует несколько различных типов мостовых подшипников, которые используются в зависимости от ряда различных факторов, включая пролет моста, условия нагрузки и эксплуатационные характеристики. Самая старая форма мостовых подшипников — это просто две пластины, расположенные друг на друге. Распространенной формой современных мостовых подшипников является эластомерный мостовой подшипник. Другим типом мостовых подшипников является механический мостовой подшипник. Существует несколько типов механических мостовых подшипников, таких как подшипник со штифтом, который, в свою очередь, включает в себя специальные типы, такие как подшипник качения и роликовый подшипник. Другим типом механических подшипников является неподвижный подшипник, который допускает вращение, но не другие формы движения.
Свайные заглушки
Свайный цоколь представляет собой бетонную плиту толщиной 2 м, шириной до 12 х 12 м, которая опирается на группы из 8-16 свай (в зависимости от требуемого размера). Свайный цоколь обеспечивает прочное стабильное основание для опоры, а в одном свайном цоколе может быть использовано до 205 м3 бетона.
Анкер’
Якорь — это устройство, которое удерживает плавающий объект на дне, или любое устройство для удержания объекта на земле или на других неподвижных объектах. В мосту, состоящем из ряда консолей, пролет, который разделяет два кронштейна других пролетов, называется анкерным пролетом.
Подвесной трос
Подвесные тросы должны быть закреплены на каждом конце моста, поскольку любая нагрузка, приложенная к мосту, преобразуется в натяжение этих основных тросов. Основные тросы проходят за опорами до уровня палубы и далее продолжаются до соединений с анкерами в грунте. Проезжая часть поддерживается вертикальными подвесными тросами или штангами, называемыми подвесами. В некоторых случаях башни могут располагаться на краю утеса или каньона, где дорога может проходить непосредственно к основному пролету, в противном случае мост обычно будет иметь два меньших пролета, проходящих между любой парой опор и шоссе, которые могут поддерживаться подвесными тросами или собственной ферменной конструкцией. В последнем случае дуга в подвесных магистральных кабелях будет очень небольшой.
Сварные соединения
Штифты, заклепки и болты являются примерами механических крепежных элементов, образующих нежесткие соединения. Сварное соединение не является механическим, а скорее представляет собой жесткую цельную конструкцию. Правильно сваренное соединение, в котором две детали сплавлены вместе, такое же прочное, как и соединяемые материалы. Подобно механическому креплению, сварные швы используются для создания конструктивных соединений между элементами, а также для соединения элементов сборного элемента. Сварные швы также использовались при изготовлении и монтаже мостов как способ временного скрепления деталей перед клепкой, скреплением болтами или сваркой в полевых условиях. Небольшие временные монтажные швы, известные как прихваточные, могут вызвать серьезные проблемы с усталостью некоторых элементов моста. Усталость и разрушение стальных мостовых элементов подробно обсуждаются в разделе 8.1 (Сварка также используется как средство герметизации швов от влаги.
Штифтовые и подвесные соединения
Соединение штифта и подвески — это тип шарнира, состоящий из двух штифтов и подвески. Соединения штифта и подвески используются в сочлененной (неразрезной мост с шарнирами) или подвесной конфигурации пролета. Расположение соединения варьируется в зависимости от типа моста.
Соединительные элементы
Стыковое соединение — это соединение двух секций одного и того же элемента либо в производственном цехе, либо в полевых условиях. Этот тип соединения может быть выполнен с помощью заклепок, болтов или сварных швов. Болтовые соединения распространены в многолучевых пролетных строениях из-за ограниченной допустимой длины транспортировки. Сварные фланцевые соединения распространены в больших сварных пластинчатых балках как средство изготовления наиболее экономичной секции.
Заключение
Сталь — идеальный материал для мостов. Это неотъемлемая часть современных мостов, потому что они прочны, могут изгибаться без разрушения и имеют длительный срок службы даже в самых суровых условиях. Его можно использовать для возведения мостов любой длины благодаря его долговечности и простоте изготовления и обслуживания. Новые марки стали увеличивают экономические преимущества стали, обеспечивая при этом соответствие растущих требований к высоким эксплуатационным характеристикам.Он доминирует в мостовых конструкциях мостов большой протяженности, железнодорожных мостов, пешеходных мостов и шоссейных мостов средней протяженности. В настоящее время его все чаще выбирают и для дорожных сооружений с более коротким пролетом.