Указания по строительству металлических мостов

УКАЗАНИЯ ПО СТРОИТЕЛЬСТВУ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ МОСТОВ

Общие сведения

Основные особенности металлических мостов

Металл - наиболее совершенный материал, применяемый для современных строительных конструкций. В мостах металлических изготавливают пролетные строения, опоры же - бетонными или железобетонными. Благодаря высокой прочности современных строительных сталей металлическими пролетными строениями можно перекрывать значительно большие пролеты, чем железобетонными. Современные металлические мосты имеют пролеты, превышающие 1 км.

Рис.1. Мост через реку

Применяемые в России системы и конструкции металлических мостов отличаются рациональностью и экономичностью (рис.1), а также простотой изготовления и монтажа. В настоящее время металлические мосты широко применяют во всех странах (рис.2). Их изготавливают на хорошо оборудованных заводах и монтируют специальными кранами, позволяющими собирать конструкцию быстрыми темпами. Системы и конструкции металлических мостов непрерывно совершенствуются. Улучшаются методы изготовления и монтажа. Все шире применяют, стали повышенного качества.

Рис.2. Висячий мост пролетом 1298 м

Мосты из металла могут быть различных систем. Наиболее широко применяют балочные мосты со сплошными балками или решетчатыми фермами. Нередко устраивают мосты рамных систем, а для перекрытия больших пролетов - арочных и висячих систем.

Экономические преимущества металлических мостов проявляются больше с увеличением пролетов. Однако индустриальность изготовления и быстрые темпы монтажа часто оправдывают применение металлических мостов и для сравнительно небольших пролетов (порядка 40-60 м).

Сталь для мостов

Современные строительные конструкции изготавливают из прокатной стали, содержащей от 0,1 до 0,25% углерода. При таком количестве углерода сталь хорошо поддается механической обработке, обладает вязкостью, пластичностью и способностью свариваться.

Увеличение содержания углерода повышает прочность, и предел текучести стали, но делает ее более хрупкой, ухудшает свариваемость и увеличивает трудоемкость механической обработки.

Сталь выплавляют в мартеновских или конверторных печах. Для мостов рекомендуется мартеновская сталь, имеющая более высокое качество. В зависимости от способа выплавки различают кипящую и спокойную сталь. Спокойной называют сталь, в которой при остывании обеспечено твердение без выделения пузырьков газа. Такая сталь имеет высокую плотность и однородное строение. В кипящей стали при остывании продолжается выделение газов, которые в виде пузырьков задерживаются в ней. На стенках этих пузырьков выделяется сера и фосфор, которые при прокатке превращаются в тонкие прослойки, вредно влияющие, на качество стали. Поэтому для мостов желательно применение спокойной стали. Значительно лучшие механические качества имеет сталь, получаемая введением в нее при выплавке (легированием) добавок, увеличивающих ее прочность. В мостах применяют, стали с добавками в небольших количествах, т. е. низколегированные, марок 1ОХСНД-2, 15ХСНД-2, 14Г2АФД-14, 14Г2АФД-12, 15Г2АФДпс-14, 15ХСНД-40 и др. Эти стали, хорошо свариваются, что обеспечивает индустриальность изготовления металлических конструкций.

Существенное значение при выборе материала и марок сталей имеют климатические условия в месте возведения металлического моста. Если наименьшие температуры в районе строительства выше -40 °С, то к металлу не предъявляют специальных требований по хладностойкости (категория 0). При наименьших температурах ниже -40° или -50 °С материал должен иметь устанавливаемую нормами хладностойкость (категория 1, 2 или 3) и удовлетворять ряду дополнительных требований.

Для изготовления элементов стальных мостов в основном служит прокатная сталь стандартного сортамента.

Рис.3. Основные виды прокатной стали, применяемой в мостах

1 - чистая боковая кромка универсальной стали;

2 - выкружка уголка;

3 - обушек уголка.

Листовая сталь служит основным видом металла для изготовления мостовых конструкций. Она выпускается в виде толстолистовой и универсальной (широкополосной) стали. Листовую сталь прокатывают между двумя валками, поэтому она имеет неровные кромки и требует строжки. Универсальную сталь (рис.3, а) прокатывают между четырьмя валками, благодаря чему она имеет чистые кромки, не требующие обработки. Угловая сталь бывает с полками одинаковой (равнобокий уголок) или разной (неравнобокий уголок) ширины (рис.3, б). Двутавровые балки различают: обыкновенные с высокой стенкой и неширокими полками (рис.4, а) и широкополочные двутавры (рис.4, б), имеющие значительно большую поперечную жесткость. Швеллерная сталь корытного профиля (рис.4, в) в современных мостах применяется в небольшом объеме. Кроме этих профилей металла, в мостах встречаются и другие - стальные горячекатаные трубы, рифленая сталь (с ребристой поверхностью), волнистая сталь и т.п. Для висячих и вантовых мостов применяют стальные витые канаты, и пучки из параллельных проволок.