Расчеты пилона

Пилоны висячих мостов (жесткие, гибкие и шарнирно опертые) работают на:

– сжимающее усилие, величина которого: N_п = Н´(tgj₁ + tgj₂);

– изгибающие моменты (М_п) в продольной плоскости (связанные или с отклонением подвижных опорных частей от оси (рис. 12.6, а) или с отклонением вершины пилона при неподвижном опирании кабеля (рис. 12.6, б)).

Рис. 12.6. Схемы работы пилона

а – жесткого, б – гибкого

В поперечной плоскости, для гибких пилонов, под действием ветра отклонение вершин пилонов может достигать 1/50 их высоты.

При этом величина изгибающего момента в жестком пилоне: М_п = N_п´е, в гибком пилоне М_п = V´е.

Характеристики изгибной и продольной жесткости пилона (Е_пI_п и Е_пА_п) могут быть назначены исходя из опыта проектирования.

Учитывая что: В_п = (1/20 … 1/35) h_п ( где h_п = f + (2 … 4 м) + h_бж)

– для железобетонного пилона прямоугольного сплошного сечения (рис. 12.7 а) имеем площадь сечения А_п = В_п², момент инерции сечения I_п = В_п⁴ / 12,

(Е_ж.бет = 1,4´10⁴ … 3,8´10⁴ МПа)

Рис. 12.7. Схемы сечения пилонов

а – железобетонного, б – металлического

– для металлического пилона коробчатого прямоугольного сечения, при толщине листов 2 см (рис. 12.7 б) имеем площадь сечения А_п = 0,08´В_п,

момент инерции сечения I_п = В_п⁴ / 12 - (В_п - 0,04)⁴ / 12, (Е_мет = 2,1´10⁵ МПа)

Для гибких пилонов величину Е_пI_п следует принимать минимальной (чем ниже жесткость пилона, тем меньше усилия в нем).

Подробнее пилоны висячих мостов и способы формирования их сечений рассмотрены в п 7.4.

Напряжения в металлическом пилоне не должны превышать расчетного сопротивления его материала R_y, (для обычных сталей 195 … 355 МПа). Принципиальная схема усилий действующих в пилоне показана на рис. 12.8.

Рис. 12.8. Схема усилий действующих в пилонах

В общем виде формула проверки прочности сечений пилона:

s = £ m´R_y,

формула проверки устойчивости: s = £ m´R_y.

Для металлического пилона: , для железобетонного .

Здесь j – коэффициент продольной устойчивости, зависящий от l – гибкости пилона l = L_o / r_п, (L_о – свободная длина (см. рис. 12.9), r_п = Ö`I`_п`/`А_п – радиус инерции сечения), причем j = 0,6…0,7 – если пилон металлический, j = 0,8 … 0,9 – если пилон железобетонный (В40 … В50)

Рис. 12.9. Схемы к определению свободной длины элементов

Здесь следует заметить, что об обеспечении устойчивости пилона необходимо особенно позаботиться во время его сооружения, когда он еще не закреплен вантами в верхней части от смещений.

Расчет железобетонного пилона производится аналогично расчету железобетонных опор мостов.