В учебник включены материалы по конструкциям и расчетам деревянных и железобетонных мостов различных систем, по составлению и сравнению вариантов железобетонных мостов. Рассмотрены пространственные расчеты мостовых конструкций, особенности определения усилий в конструкциях железобетонных мостов, перераспределение усилий в статически неопределимых системах от ползучести и усадки бетона. При изложении основных алгоритмов расчета использована теория матриц, что обеспечивает методическое единство с содержанием дисциплин «Строительная механика», «Динамика и устойчивость сооружений», «Вычислительная техника в инженерных и экономических расчетах», изучаемых ранее в рамках учебного плана по специальности «Мосты и тоннели». С учетом опыта отечественного и зарубежного мостостроения освещены основные направления в развитии науки о мостах и приведены сведения о достижениях в области проектирования и строительства мостов.

Сведения по проектированию опор и постройке мостов даны с учетом изучения студентами соответствующих самостоятельных дисциплин, включенных в учебный план специализации «Мосты». Учебник предназначен для студентов, обучающихся по специальности «Мосты и тоннели», и может быть полезен для инженеров, занимающихся проектированием мостов.

Предисловие

Раздел I. Общие сведения и история мостостроения

Глава I. Основные понятия о мостах
§ 1. Виды мостов
§ 2. Мостовой переход
§ 3. Основы проектирования мостовых конструкций

Глава II. Краткие сведения по истории мостостроения
§ 1. Мостостроение в древнем мире
§ 2. Мостостроение в средние века и эпоху Возрождения
§ 3. Достижения мостостроения в XIX и XX веках

Раздел II. Деревянные мосты

Глава III. Конструкции деревянных мостов
§ 1. Дерево как материал для мостов
§ 2. Мосты малых пролетов под железную дорогу
§ 3. Балочные мосты под железную дорогу
§ 4. Опоры балочных мостов с малыми пролетами
§ 5. Пакеты
§ 6. Автодорожные мосты малых пролетов
§ 7. Автодорожные мосты подкосных систем
§ 8. Конструкции из клееной древесины
§ 9. Пролетные строения с клеефанерными балками
§ 10. Пролетные строения со сквозными фермами Гау — Журавского
§ 11. Опоры мостов под пролетные строения с фермами
§ 12. Ряжевые опоры    
§ 13. Ледорезы

Глава IV. Расчет деревянных мостов
§ 1. Общие положения
§ 2. Расчет мостов под железную дорогу
§ 3. Расчет опор
§ 4. Особенности расчета автодорожных мостов
§ 5. Расчет клееных и клеефанерных балок

Раздел III. Железобетонные мосты

Глава V. Общие сведения
§ 1. Железобетон как материал для мостов
§ 2. Предварительно напряженный железобетон в конструкциях мостов
§ 3. Область применения железобетонных мостов

Глава VI. Мосты с простыми балками
§ 1. Схема балочного моста
§ 2. Конструктивные формы пролетных строений
§ 3. Армирование балок ненапрягаемой арматурой
§ 4. Армирование балок напрягаемой арматурой
§ 5. Стыки монтажных элементов
§ 6. Примеры конструкций пролетных строений

Глава VII. Мосты с неразрезными и консольными балками, рамные мосты
§ 1. Схемы неразрезных, консольных и рамных систем
§ 2. Конструктивные формы пролетных строений
§ 3. Армирование неразрезных, консольных и рамных мостов
§ 4. Примеры конструкции мостов с неразрезными и консольными балками и рамных систем

Глава VIII. Железобетонные пролетные строения со сквозными фермами
§ 1. Схемы пролетных строений со сквозными фермами
§ 2. Армирование и стыки элементов
§ 3. Примеры конструкций пролетных строений со сквозными железобетонными фермами

Глава IX. Железобетонные вантовые мосты
§ 1. Схемы вантовых мостов
§ 2. Конструктивные формы и армирование
§ 3. Узлы вантовых мостов
§ 4. Примеры конструкции вантовых железобетонных мостов

Глава X. Арочные мосты
§ 1. Схемы железобетонных арочных мостов
§ 2. Конструктивные формы арочных пролетных строений
§ З. Армирование и стыки элементов арочных пролетных строений
§ 4. Примеры конструкции арочных пролетных строений

Глава XI. Опоры мостов
§ 1. Общие сведения
§ 2. Промежуточные опоры
§ 3. Концевые опоры
§ 4. Основания и фундаменты мостовых опор
§ 5. Примеры конструкции опор

Глава XII. Составление и сравнение вариантов железобетонного моста
§ 1. Составление вариантов схемы моста
§ 2. Технико-экономическое сравнение вариантов

Раздел IV. Расчеты железобетонных мостов

Глава XIII. Основные особенности определений усилий в конструкциях железобетонных мостов
§ 1. Некоторые предпосылки расчета железобетонных конструкций мостов
§ 2. О выборе методов определения внутренних усилий для железобетонных конструкций
§ 3. Особенности выбора расчетных схем для мостовых железобетонных конструкций
§ 4. Порядок определения усилий в элементах пролетных строений по линиям влияния
§ 5. Определение усилий в сечениях плит балластного корыта или проезжей части

Глава XIV. Матричные алгоритмы
§ 1. Представление основных понятий статического расчета конструкций мостов средствами матричной алгебры
§ 2. Матричный алгоритм определения внутренних усилий для мостовых конструкций балочного и рамного типа
§ 3. Сокращение размеров основных матриц расчетного алгоритма за счет использования симметрии сооружения
§ 4. Определение внутренних усилий в элементах пролетных строений комбинированных и арочных систем

Глава XV. О пространственных расчетах мостовых конструкций
§ 1. Предварительные замечания
§ 2. Об использовании расчетных схем типа пространственных стержневых систем
§ 3. Численный метод решения некоторых задач о потере устойчивости мостовых конструкций из главной плоскости симметрии сооружения

Глава XVI. Перераспределение внутренних усилий в статически неопределимых системах от ползучести и усадки бетона
§ 1. Основные положения
§ 2. Определение внутренних усилий в статически неопределимых системах с учетом влияния ползучести
§ 3. Понятие о равновесном состоянии
§ 4. Перераспределение усилий от ползучести в вантовой системе
§ 5. Особенности расчетных схем, влияние арматуры на развитие деформаций ползучести

Глава XVII. Расчет железобетонных элементов
§ 1. Общие положения
§ 2. Расчет на прочность для сечений, нормальных к оси элемента
§ 3. Расчет на прочность для наклонных сечений
§ 4. Расчет на выносливость, а также на совместное воздействие силовых факторов и неблагоприятного влияния внешней среды
§ 5. Расчет на трещиностойкость в стадии эксплуатации
§ 6. Расчет на усилия, возникающие при создании предварительного напряжения, при транспортировке и монтаже
§ 7. Расчет на главные напряжения в бетоне
§ 8. Условный расчет на местные напряжения

Глава XVIII. Расчет опор
§ 1. Определение сил, действующих на опору
§ 2. Определение усилий и моментов в сечениях опор
§ 3. Проверка прочности и устойчивости опор

Список литературы
Предметный указатель

Предисловие

Мосты относятся к наиболее ответственным и дорогим сооружениям, рассчитанным на длительные сроки эксплуатации в условиях воздействия неблагоприятных климатических и географических факторов. Постройку моста всегда выполняют на основании проектов, в которых определяют и экономически обосновывают тип сооружения, конструкцию всех его частей, а также методы строительства, обеспечивающие ввод сооружения в эксплуатацию в предусмотренные планом сроки.

В настоящее время все проектные работы, как правило, выполняют в два этапа. В первую очередь разрабатывают технико-экономическое обоснование необходимости и целесообразности строительства моста с выбором варианта сооружения. Далее по выбранному варианту составляют детальный технический проект и рабочие чертежи в количестве, обеспечивающем надлежащее изготовление всех частей конструкции.

Метод вариантного проектирования, введенный в практику академиком Г.П. Передернем и успешно применяемый в течение многих десятков лет, составляет основу проектирования мостов. Число параметров, которые определяют выбор варианта, может быть очень велико, однако в большинстве случаев сочетание местных условий и основных экономических требований позволяет выделить группу наиболее целесообразных решений, которые и подвергают более детальному сравнению. Основное внимание уделяют при этом эксплуатационным и стоимостным показателям.

Процесс проектирования требует поэтапного разрешения ряда частных задач, каждая из которых по своему характеру не может быть решена однозначно. Поэтому проектирование моста представляет собой творческий процесс, результаты которого зависят не только от уровня профессиональной подготовки инженера, но и от его индивидуальных вкусов, а также общей культуры.

Проектирование мостов — основная профилирующая дисциплина для студентов мостовой специальности. Освоение этой дисциплины требует настойчивой творческой работы. По соображениям методического характера в курсе последовательно освещаются вопросы, относящиеся к деревянным, железобетонным и металлическим мостам. В заключение излагаются некоторые специальные разделы применительно к мостам больших пролетов, а также разделы, связанные с перспективами развития современной техники мостостроения.

Действующие программы курсов строительной механики, устойчивости и динамики сооружений в транспортных втузах МПС построены на применении современных численных методов в области расчета конструкций, однако в основной учебной литературе по проектированию мостов этим методам, достаточного внимания до сих пор не уделялось.

Естественно, что объем учебника не позволяет осветить с одинаковой полнотой все численные методы, которые находят применение в современной теории мостостроения. Изложение основных теоретических глав учебника построено на использовании теории матриц, что отвечает сложившейся практике проектирования в головных проектных институтах, а также опыту, накопленному кафедрами мостов транспортных втузов МПС. Большие возможности использования теории матриц применительно к основным вопросам расчета сооружений были раскрыты в широко известной работе А.Ф. Смирнова, отмеченной Академией наук СССР премией имени академика Галеркина и опубликованной в 1947 г. В последующие годы в связи с быстрым распространением вычислительных машин теория матриц заняла господствующее положение во всех вопросах проектирования строительных конструкций.

Первый опыт использования теории матриц при выполнении сложного статического расчета железобетонного пролетного строения в нашей стране относится к 1957 г., когда институтом Гипротрансмост было осуществлено проектирование крупного городского моста под совмещенную езду через р. Москву в Москве.

Применение высокопрочных материалов и снижение материалоемкости конструкций повышает роль расчетных проверок устойчивости как для отдельных элементов, так и для всего сооружения в целом. В связи с этим в учебнике уделяется внимание вопросам устойчивости и влиянию длительных процессов на напряженное состояние железобетонных мостовых конструкций.

Для работы транспорта в целом большое значение имеют вопросы увеличения скорости доставки грузов и повышения пропускной способности транспортных магистралей. Введение повышенных скоростей движения пассажирских и грузовых поездов, разработка новых видов скоростного транспорта требуют более глубокого изучения основных положений динамики мостовых конструкций.

В соответствии с решениями XXV съезда КПСС в ближайшие годы возрастет также роль трубопроводного транспорта. При сооружении мостов-трубопроводов во многих случаях наиболее экономичные решения можно получить, используя гибкие висячие системы. Такие мосты должны рассчитываться на взаимодействие с ветровым потоком для обеспечения их аэродинамической устойчивости.

Особые проблемы возникают при строительстве мостов в сейсмических районах, а также в районах северной климатической зоны, что имеет важное значение для строительства Байкало-Амурской магистрали. Упомянутые вопросы также нашли отражение в соответствующих главах и разделах учебника.

Разделы I и IV, за исключением § 4 и 5 гл. XIII и главы XVI, XVII и XVIII, написаны д-ром техн. наук проф. А.А. Петропавловским; раздел III, § 4 и 5 гл. XIII и главы XVII и XVIII — д-ром техн. наук проф. H.Н. Богдановым; глава XVI — д-ром техн. наук проф. А.В. Носаревым, раздел II — канд. техн. наук А.В. Теплицким.

Авторы выражают глубокую благодарность проф. Е.И. Крыльцову, д-ру техн. наук проф. М.Е. Гибшману, канд. техн. наук доц. В.С. Кириллову, канд. техн. наук доц. H.Н. Глинке и всему коллективу кафедры «Мосты» Московского автомобильно-дорожного института за ряд ценных замечаний, сделанных при рецензировании рукописи.