ДЕРЕВОБЕТОННОЕ ПРОЛЕТНОЕ СТРОЕНИЕ МОСТА

Полезная модель относится к мостостроению и может быть использована в деревобетонных пролетных строениях мостов для объединения монолитной или сборной плиты с деревянной балкой.
Известно стыковое соединение клееных деревянных конструкций, преимущественно балок, включающее пластины со стянутыми болтами упорами и соединенные с пластинами анкерные штыри, вклеенные в древесину балок [SU, авторское свидетельство №1105586, кл. Е04В 1/38, 1984].
Известно также сборное пролетное строение деревянного моста, включающее соединенные между собой деревянные элементы, с помощью заделанных в балку вклеенных стержней рифленого профиля и прикрепленных к ним упоров [Деревянные конструкции в строительстве. Л.М.Ковальчук, С.Б.Турковский и др. М., Стройиздат, 1995, стр.18, рис.1.2]
Наиболее близким к прилагаемому является деревобетонное пролетное строение моста, включающее соединенные между собой деревянную балку и монолитную железобетонную плиту с помощью заделанных в балку вклеенных стержней рифленного профиля и прикрепленных к ним замоноличенных в теле плиты упоров, при этом вклеенные стержни в каждой точке крепления упоров к деревянной балке направлены вдоль упоров в противоположных направлениях под углом к горизонтали [RU, свидетельство №12141, МПК Е01D 2/00, 1999].
Задачей полезной модели является предотвращение скалывания деревянных балок от сдвигающих усилий, повышение надежности и долговечности пролетного строения.
Эта задача решается за счет того, что в деревобетонном пролетном строении моста, включающем соединенные между собой деревянную балку и монолитную или сборную плиту с помощью заделанных в балку вклеенных стержней и прикрепленных к ним замоноличенных в теле плиты упоров, вклеенные стержни располагаются, по меньшей мере, в два ряда вдоль балки вертикально и/или наклонно с переменным шагом в зависимости от величины касательного напряжения τ, определяемой по формуле: τ=QS/Ib, где Q - поперечная сила, S - статический момент отсеченной части сечения, I - момент инерции сечения, b - ширина поперечного деревобетонного сечения в точке касательного напряжения, а глубина погружения вклеенных стержней в деревянную балку различна и определяется отношением действующего в сечении касательного напряжения к допускаемому нормативами, которое не должно превышать значения 0,7-0,8, при этом глубина погружения должна быть ниже нейтральной оси поперечного деревобетонного сечения на величину, равную (2-10)√F, где F - площадь поперечного сечения стержня. Вклеенные стержни могут быть выполнены из стали, базальтопластика или углепластика.
Для доказательства указанной выше зависимости шага штырей от величины касательного напряжения рассмотрим эпюру касательных напряжений в балке по ее длине.
Из формулы касательных напряжений τ=QS/Ib видно, что при постоянном сечении балки по ее длине изменяется только величина поперечной силы и, соответственно, касательные напряжения. Несущая способность штырей определяется действующей сдвигающей силой, равной по величине площади эпюры касательных напряжений умноженной на ширину b балки (бруса). При одинаковой несущей способности штырей усилие, действующее на них при размещении их вдоль пролета балки, также должно быть постоянным. Это возможно, если штыри будут располагаться в соответствии сточками эпюры касательных напряжений (а1, а2, а3, а4,…), отмечающих отрезки одинаковых площадей эпюры (одинаковых усилий). А поскольку отрезки эпюры а1-а2, а2-а3, а3-а4 и т.д. разной длины, то и шаг расположения штырей по длине балки должен быть переменным, т.е. шаг штырей зависит от величины касательных напряжений.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется чертежами. На фиг.1 изображен поперечный разрез пролетного строения, а на фиг.2 - его продольный разрез по балке. Деревобетонное пролетное строение моста включает соединенные между собой деревянную балку 1 и монолитную или сборную плиту 2 с помощью заделанных в балку 1 вклеенных стержней 3 и прикрепленных к ним замоноличенных в теле плиты упоров 4, вклеенные стержни 3 располагаются, по меньшей мере, в два ряда вдоль балки 1 вертикально и/или наклонно с переменным шагом в зависимости от величины касательного напряжения τ, определяемой по формуле: τ=QS/Ib, где Q - поперечная сила, S - статический момент отсеченной части сечения, I - момент инерции сечения, b - ширина поперечного деревобетонного сечения в точке касательного напряжения. Из формулы следует, что касательные напряжения меняются по высоте сечения в соответствии с параболической зависимостью, причем максимальные значения наблюдаются на нейтральной линии, проходящей через центр сечения. При этом максимальный прогиб происходит в середине балки, а максимальный угол поворота - в опорах, что создает кроме сдвигающих усилий, еще и отрывающие, воспринимаемые нагелями и упором. Поэтому глубина погружения вклеенных стержней в деревянную балку различна и определяется отношением действующего в сечении касательного напряжения к допускаемому нормативами, которое не должно превышать значения 0,7-0,8. При этом глубина погружения должна быть ниже нейтральной оси поперечного деревобетонного сечения на величину, равную (2-10)√F, где F - площадь поперечного сечения стержня. Вклеенные стержни могут быть выполнены из стали, базальтопластика или углепластика.
Применение предлагаемой конструкции деревобетонного пролетного строения моста позволит обеспечить его надежную работу и повысить долговечность.