Расчет нагрузок на опоры под пилоны и анкерные опоры

Расчет пилонов

Пилон рассчитывается на продольную устойчивость при осевом сжатии по формуле:

, (11.38)

где N_n – вертикальная осевая нагрузка на пилон; j – коэффициент продольного изгиба центрально сжатых элементов, A – площадь поперечного сечения металла в конструкции пилона; R_у – расчетное сопротивление стали сжатию по пределу текучести; g_с – коэффициент условий работы, равный 0,7. Вертикальное осевое усилие в пилоне N_n формируется за счет симметричного действия продольного усилия в оттяжке (см.рис.11.1) и максимального усилия в канате T_max:

(11.39)

Коэффициент продольного изгиба j зависит от условной гибкости пилона ` l:

• при 0 < ` l £ 2,5

(11.40)

• при 2,5 < ` l £ 4,5

(11.41)

• при `l>4,5

(11.42)

Условная гибкость ` l определяется по формуле:

, (11.43)

где l – гибкость пилона, равная:

(11.44)

Здесь m – коэффициент приведения длины, равный 0,7; h_n – высота пилона; i – радиус инерции поперечного сечения пилона, равный:

(11.45)

где I – момент инерции поперечного сечения пилона.

Рис. 11.1 Расчетная схема гибкого висячего надземного перехода:

1 – трубопровод; 2 – пилон; 3 – несущие канаты; 4 – подвески; 5 – оттяжки;

6 – фундаменты под пилон; 7 – анкеры под оттяжки несущих канатов;

8 – ветровые канаты; 9 – ветровые растяжки; 10 – анкеры под оттяжки вантовых канатов; S_от.л, S_от.п – длина левой и правой оттяжек; S_от.в.л, S_от.в.п – длина левой и правой ветровых оттяжек; l_а.л, l_а.п – расстояние от пилонов до левого и правого анкеров; l_а.в.л, l_а.в.п – расстояние от консольных выносов до левых и правых анкеров под ветровые оттяжки на различных уровнях

Опоры под пилонами рассчитывают на нагрузки, передаваемые пилоном и элементами пролетного строения, опирающимися на опору, и на собственный вес части опоры, расположенной выше расчетного сечения, а также на горизонтальные нагрузки от давления потока воды в паводок, воздействий льда и ветра.

Ледовые нагрузки на опоры определяются согласно СНиП 2.06.04-82.

Расчет опор заключается в проверке размеров, предварительно назначенных по конструктивным соображениям. Расчетные проверки опор необходимо выполнять на следующее сочетание нагрузок:

1) максимальная вертикальная нагрузка и максимальная горизонтальная нагрузка в плоскости, перпендикулярной плоскости перехода;

2) максимальная вертикальная нагрузка и максимальная горизонтальная нагрузка в плоскости перехода.

На пилон действуют следующие вертикальные нагрузки: давление со стороны несущих канатов N_n, определяемое по формуле (11.38) и собственный вес пилона с опорными подушками несущих канатов G_{пил .}

Тогда вертикальная нагрузка на опору со стороны пилона:

(11.46)

В плоскости пилона учитывается давление ветра на пилон и несущие канаты. На пилон действует ветровая нагрузка N_{вет.пил}, которая определяется по СНиП 2.01.07-85*:

(11.47)

(11.48)

где – горизонтальная составляющая нагрузки на опору действующая поперечно; – горизонтальная составляющая нагрузки на опору действующая продольно; l _о – расстояние от фундамента под пилон до анкера под оттяжки канатов.

Вертикальная и горизонтальная составляющие в оттяжке определяются по следующим формулам:

(11.49)

(11.50)

(11.51)

Если пилон жестко заделан в опоре, а несущие канаты свободно опираются на вершину пилона, то при изменении длины оттяжки от изменения температуры или от дополнительных нагрузок канат будет скользить по вершине пилона. При этом возникает сила трения, направленная горизонтально в плоскости перехода.

В случае если канат скользит по вершине пилона, величина силы трения определяется по формуле:

(11.52)

где f_тр – коэффициент трения скольжения (при скольжении металла по металлу f_тр = 0,15 – 0,50).

Если на верху пилона установлен блок, тогда силу трения определяют по формуле:

(11.53)

где r – радиус блока, мм; f_к – коэффициент трения качения между канатом и блоком (f_к = 0,5 мм).

На опору пилона действует изгибающий момент, определяемый по формуле:

(11.54)