Приложение 3. Расчет закреплений наплавных мостов

Приложение 3

Расчет
закреплений наплавных мостов

1. Расчет закреплений наплавных мостов производят на следующие сочетания нагрузок.

1.1. Продольные закрепления концов речной части за береговые якоря рассчитывают на восприятие половины тормозного усилия или половины продольного давления ветра на конструкции речной части (для каждого берега). Передача этих усилий на берега через конструкции пролетных строений переходных и береговых частей недопустима, если они не проверены расчетом на продольно-поперечный изгиб.

1.2. Верховое поперечное закрепление рассчитывают на восприятие горизонтального расчетного давления воды на плавучие опоры при наибольшей осадке от собственного веса моста и временной нагрузки на нем, которое суммируется с верховым давлением ветра на конструкции моста и транспортные средства на нем или с половиной горизонтальной нагрузки от поперечных ударов подвижного состава.

1.3. Низовое поперечное закрепление рассчитывают на разность давления воды на плавучие опоры и низового ветра, которые определяются при отсутствии на мосту временной нагрузки.

2. Расчетные значения горизонтальных усилий от торможения и поперечных ударов подвижного состава определяют в соответствии со СНиП 2.05.03-84.

3. Приходящееся на один трос усилие от ветрового давления определяют по формуле

, (1)

где W - нормативная интенсивность поперечной ветровой нагрузки, принимаемая не менее 0,342 кПа (35 ); - площадь парусных поверхностей пролетного строения, надводных частей опор и подвижного состава, ; - их коэффициенты сплошности.

4. Расчетное поперечное усилие от давления воды на одну плавучую опору

, (2)

где - коэффициент сопротивления, зависящий от формы и соотношения размеров плавучей опоры и определяемый по табл. 1; - коэффициент сопротивления, вызываемого образованием в пролетах волн, расходящихся от носовых обводов, определяется в зависимости от соотношения длины пролета моста l и ширины плавучей опоры В:

      l /B....     1,0-1,1       1,5-2,0      2,5-3,0      Более 4

        С ....       0,8           1,0          1,2          1,0

         l

- коэффициент сопротивления, учитывающий влияние мелководья; определяется по табл. 2; - плотность воды, ; - скорость течения, м/с; - площадь подводного сечения плавучей опоры плоскостью, перпендикулярной течению воды, .

5. Подбор якорного закрепления производится по величинам горизонтального сдвигающего усилия (рис. 23) и выдергивающей вертикальной силы .

Горизонтальное сдвигающее усилие определяется по формулам (см. пп. 1.1 и 1.2):

для верхнего крепления

, (3)

где - угол между якорным тросом и направлением течения;

для низового закрепления

. (4)

Вертикальная выдергивающая сила определяется по формуле

, (5)

где - длина якорного каната (см. рис. 23), м; р - погонный вес троса (цепи) в воде; для пеньковых и синтетических канатов р = 0,1.

Таблица 2

-------------------------------------------------------------------------

 Вид переправы  Н/t    Значения С_h при скорости течения или движения

                                парома относительно воды, м/с

                    -----------------------------------------------------

                       0,5      1,0      1,5     2,0     2,5      3,0

-------------------------------------------------------------------------

 Паромы и               -       1,6     1,65    2,25     3,3      4,5

 мосты на        2    -----    -----    -----   -----   -----    -----

 отдельных             1,35     3,5      5,0     8,0     11,0     12,8

 плавучих

 опорах                 -       1,05    1,07     1,3     1,75     2,7

                 4    -----    -----    -----   -----   -----    -----

                       1,15     1,35     1,5     2,0     2,7      3,3

                        -       1,0     1,02    1,05     1,12     1,25

                 6    -----    -----    -----   -----   -----    -----

                       1,1      1,2      1,4     1,7     2,0      2,2

                        -       1,0      1,0     1,0     1,01     1,05

                 8    -----    -----    -----   -----   -----    -----

                       1,1      1,15     1,2     1,3     1,35     1,45

-------------------------------------------------------------------------

 Паромы-ленты                   1,9      2,9     4,6     7,0      10,0

 и мосты-ленты   3      -      -----    -----   -----   -----    -----

                                10,0    27,0    43,0     50,0     65,0

                                1,1      1,1    1,15     1,25     1,35

                 6      -      -----    -----   -----   -----    -----

                                1,75     2,0     2,5     9,0      10,0

                        -       1,01    1,03    1,05     1,08     1,1

                 9             -----    -----   -----   -----    -----

                                1,35     1,8     2,8     5,0       -

Примечания. 1. Н - средняя глубина воды на участке; t - наибольшая осадка центра плавучих опор. 2. В числителе приведены значения для паромов, в знаменателе - для мостов. 3. При наибольшем размере парома по ватерлинии, превышающем 0,1 ширины реки, значение коэффициента определяется линейной интерполяцией между значениями для моста и парома.

6. Якоря подбирают таким образом, чтобы вес его был не менее вертикальной выдергивающей силы, а горизонтальная сила - не менее 1,5 горизонтального сдвигающего усилия. Горизонтальная держащая сила определяется умножением веса якоря на коэффициенты, приведенные в табл. 3.

Таблица 3

-------------------------------------------------------------------------

         Грунт дна          Коэффициент (число весов якоря) для якорей

                          -----------------------------------------------

                             Матросова        Холла      Адмиралтейских

-------------------------------------------------------------------------

 Песчаный                       4-8          2,0-2,7        2,7-3,3

 Гравелистый, галечниковый    2,7-4,7        2,0-2,7        2,0-5,3

 Илистый                      7,3-11,5       1,3-2,0        1,3-2,7

 Каменистый                     6-12           2-4          2,0-5,3

 Глинистый                    3,3-6,0          6-9            7-10

 Растительный                   4-8            3-5            4-6

 Среднее значение для всех    4,0-7,3        2,0-2,7          2-4

 грунтов

-------------------------------------------------------------------------

Примечание. Большее значение коэффициентов принимается для крупнозернистых (кроме валунных) и плотных грунтов дна.

7. Подбор якорных тросов (цепей) производят по наибольшему усилию, возникающему у плавучей опоры (см. рис. 1) и определяемому по формуле

, (6)

где - вертикальная составляющая усилия:

, (7)

Канаты, тросы или цепи подбирают по усилиям, приведенным в соответствующих ГОСТах, со следующими запасами по прочности: канаты и тросы - 3; цепи без распорок - 2; с распорками - 1,5. Длину якорных тросов (цепей) следует принимать не менее 8-10 наибольших глубин на закрепляемом участке.

8. При использовании закреплений косыми оттяжками к берегам усилие Т увеличивается делением на косинус угла между оттяжкой и перпендикуляром к оси моста.

9. При закреплении моста за поперечный трос, натянутый между берегами, усилие в нем определяют по формуле

, (8)

где - сумма усилий, действующих на плавучие опоры речной части; - длина речной (закрепляемой) части; - расстояние между береговыми закреплениями троса; - стрелка прогиба троса в горизонтальном направлении; р - погонный вес троса; - вертикальная стрелка провиса троса.

10. Канаты (тросы) паромных переправ подбирают по усилию

(9)

где - усилие, требующееся для удержания парома, определяется как для плавучей опоры моста (см. пп. 3, 4, 5).

Канат паромной переправы подбирают с тройным запасом по прочности.

Пример расчета. I. Исходные данные. Требуется подобрать верховое якорное закрепление в линии наплавного моста баржи-площадки при следующих условиях: полная длина баржи ; длина баржи по ватерлинии L = 60 м; высота борта h = 2 м; осадка порожнем ; наибольшая осадка t = 0,4 м; средняя скорость течения ; средняя глубина воды ; наибольшая глубина на длине баржи Н = 8 м; дно реки - песчаное; удельное ветровое давление .

II. Расчет. I. Определяем усилие ветрового давления на борт баржи под нагрузкой по формуле (1)

.

2. Определяем усилие от давления воды.

Подводная площадь сечения судна

.

Коэффициент сопротивления (см. табл. 1) для расположения судна лагом к течению. Для отношения находим значение .

По табл. 2 для отношения находим значение коэффициента для мостов-лент .

При плотности воды по формуле (2) находим искомое усилие

.

3. По формуле (3) находим общее верховое расчетное сдвигающее усилие

.

4. Принимаем для закрепления два якоря Холла. По табл. 3 для песчаных грунтов находим значение коэффициента горизонтальной держащей силы, равное 2,7 весам якоря. Тогда с учетом 1,5 запаса находим необходимый вес якоря

.

Следовательно, для закрепления баржи необходимо два якоря Холла массой по 2250 кг каждый. Вес якоря 22,07 кН обеспечивает его надежную работу, так как больше требуемого по расчету (Р = 19,99 кН).

5. Принимаем якорные цепи без распорок калибра 16 мм с разрывным усилием 96 кН, массой 5,64 кг/м. Длина цепи (см. п. 7) должна быть .

6. Учитывая уменьшение веса цепи в воде на 1/8, по формуле (5) находим вертикальную выдергивающую силу

,

что допустимо меньше принятого веса якорей (22,07 кН).

7. Определяем усилие в цепи у баржи. По формуле (7) находим вертикальную составляющую от веса цепи

.

Тогда по формуле (6) общее усилие в цепи

.

Запас прочности цепи 96/36,55 = 2,63, что больше 2 (см. п. 7) и допустимо.

III. Вывод. Таким образом, для закрепления баржи в линии моста при условиях примера достаточно двух якорей Холла массой 2250 кг и якорных цепей без распорок калибром 16 мм.