Menu

Концевые крепления вант

Усилия в нитях Байтового покрытия не зависят от величины пролета последних и определяются их кривизной, т. е. формой. Это положение свойственно любым напряженным криволинейным поверхностям, однако в вантовых покрытиях, ввиду дискретной структуры их, оно является более наглядным. Основываясь на этом положении, укажем возможные причины разрушения сети Байтового покрытия.

[image]

Рис. VI 1.1. Концевые крепления вант из стальных канатов: / — подвижной клин; 2 — клин; 3 — гильза.

Предположим, что по каким-либо причинам нагрузка на Байтовое покрытие по сравнению с расчетной увеличилась, и за счет деформации первоначальные стрелки вант изменились. Увеличение стрелок вант приведет к уменьшению усилий в них и в определенный момент времени покрытие «зависает». Если учесть, что стальные ванты могут разрушиться только при значительном развитии пластических деформаций (физическая нелинейность работы), которые, в свою очередь, также ведут к увеличению стрелок вант, конструкции вантовых покрытий представляются наиболее безопасными. Особое внимание необходимо уделять конструированию узлов вантовых покрытий, так как концентрация напряжений в узлах и другие факторы могут привести к хрупкому разрушению, сопровождающемуся малыми деформациями и происходящему внезапно.

 

 

 

 

Таблица УП.4

 

 

 

Основное размеры зажима, мм

Диаметр

Количество

Расстояние

 

 

каната, мм

зажимов, шт.

между зажи-

Диаметр

Толщина

 

 

мами, мм

стержня дужки

планки

20

5 '

ПО

16

16

22

5

130

16

16

25

5

150

20

20

28

6

175

20

22

32

6

200

22

24

35

6

225

22

24

38

6

250

24

24

40

7

250

24

26

45

7

275

25

28

48

8

300

25

28

50

8

300

28

30

55

9

350

28

30

60

9

375

30

30

Выбор концевого крепления вант зависит от материалов применяемых вант и бортового элемента, конструктивного решения его, степени капитальности сооружения, методов предварительного натяжения сети, наличия соответствующих механизмов и оборудования для натяжения вант и других факторов.

Наиболее простым концевым креплением вант из канатов может служить петля с коушем на зажимах или с вплетенным коушем (рис. VI 1.1, а, б). Зажимы для закрепления концов каната могут быть в виде двух гнутых стрежней с проушинами или в виде дужки с планкой (одинарные). Роль планки в одинарном зажиме иногда выполняет специально отлитая стальная накладка с углублением для каната и отверстием для дужки («коренной зуб»). Зажимы устанавливаются таким образом, чтобы затягивающие гайки их размещались со стороны рабочей ветви каната и с шагом, равным не менее 6 диаметрам каната. Многолетней практикой эксплуатации и испытаний концевых креплений канатов на зажимах установлено, что разрывное усилие каната с таким соединением должно быть уменьшено по сравнению с расчетным на 20—25%.

Применяются также так называемые плашечные зажимы, состоящие из двух пластин толщиной 8—16 мм и двух или четырех болтов, при помощи которых зажимают канат.

В табл. VII.4 приведены рекомендованные расстояния между одинарными зажимами, необходимое их количество на соединение и основные размеры зажима в зависимости от диаметра каната.

При применении петли с вплетенным коушем канат огибает его по дуге, равной 4—6 диаметрам каната, и вплетается в основную ветвь каната на длину, равную примерно 25 диаметрам каната. Место вплетения плотно обматывается мягкой вязальной проволокой (бензель) диаметром 1—1,5 мм. Прочность зачаленного каната используется не полностью и зависит от диаметра каната (см. табл. УН.5).

Таблица УИ.5

 

Диаметр

Длина

Использование прочности каната

каната, мм

перевязки, мм

с вплетенным коушем, проц.

20

390

90—95

25

450

85 •

28

600

80—85

30

850

80—85

35

925

80

40

1000

75

Петля с коушем с запрессовкой конца каната при помощи алюминиевых или стальных трубок овального сечения (рис. VII. 1, в) широко применяется в качестве концевого крепления. Плотное обжатие трубок на прессе с усилием 5—10 т обеспечивает примерно такое же использование прочности основного каната, как и при петле с вплетенным коушем. Такое крепление следует применять преимущественно для канатов диаметром до 20 мм. Повышается надежность анкера при размещении между ветвями каната в пределах трубки стального вкладыша.

В зависимости от диаметра каната и конструктивного решения узла в концевых креплениях канатов с петлями применяют кованые или штампованные оцинкованные коуши легкого (ГОСТ 2224—72) или тяжелого типов (литые).

Самозаклинивающийся зажим (рис. VII.!, г) благодаря боковым поверхностям корпуса и внутреннему клину обеспечивает закрепление каната под действием усилия в канате. Основной корпус самозаклинивающегося зажима может быть литым или составленным из отдельных деталей, сваренных или склепанных в одно целое. Основная ветвь каната должна располагаться на прямой части клина. Самозаклинивающийся зажим ускоряет монтаж, компенсирует ошибки в определении первоначальных длин вант, но не обладает достаточной надежностью и вместе с предыдущими типами креплений может применяться в нестационарных сооружениях или в качестве временного закрепления вант в процессе строительства.

При применении канатов небольших диаметров может быть применено концевое крепление, основанное на запрессовке каната на гидравлической протяжной установке. Длина участка запрессованного каната зависит от диаметра. Обжатие каната и втулки, заканчивающейся резьбой, происходит по периметру (рис. VII.1, д).

Наиболее надежны заливные концевые крепления канатов. Основная деталь концевого заливного крепления — стакан может иметь различную конструкцию: точеную, литую, сварную с последующим креплением к опорному контуру при помощи гайки, шарнира, упора и т. д. (рис. VII, 1, е, ж, з).

 

 

 

 

 

 

 

Таблица VII.6

 

Химический состав сплава, проц.

 

Марка или наименование сплава

Медь

Цинк

Олово

Свинец

Алюминий

Сурьма

Другие

примеси

Температура

заливки,

град С

ЦАМ 10-5

4—5,5

Оста-

 

_

10—12

 

0,35

370—395

ЦАМ 9-1,5 Б89

1—2 2,6-3,5

ток То же

Оста-

-

9—11

7,25-8,25

0,35 0,55

450—480 Не более 500

Б83 Б16

5,5—6,5 1,5-2,0

-

ток То же 15—17

Оста-

-

10—12 15—17

0,55 0,6

» » » » » »

Цннк Ц1 Свинцрво-оловянный

-

100

6

ток 76

-

18

-

450 250

 

Подготавливают канат к изготовлению заливного концевого крепления следующим образом, Ниже предполагаемого конца заливного стакана на расстоянии, равном примерно 5—6 диаметрам каната, его оплетают мягкой вязальной проволокой диаметром 1— 1,5 мм, после чего проволоку каната распускают, сохраняя естественную витую форму. Промывают проволоку бензином, керосином или газолином. После первоначальной очистки проволоку травят в течение 1—2 мин в 50%-ном растворе соляной кислоты, промывают в кипящей воде с добавлением кальцинированной соды. Иногда обезжиривают проволоку в других щелочных растворах. Заливной стакан очищают аналогичным образом и перед заливкой вместе с продетым канатом нагревают примерно до 250—300° С.

Заливной стакан зажимают вертикально в специальных колодках таким образом, чтобы прямолинейная часть свисающего каната по длине была не менее 25—30 диаметров его. Стакан при заливке должен встряхиваться для удаления пузырьков воздуха.

При применении канатов из светлой проволоки перед заливкой в пределах втулки проволоку желательно пролудить или погрузить в расплавленный цинк. В некоторых случаях перед заливкой концы проволок дополнительно отгибают (длина отгиба 10—15 мм).

Для заливки стаканов применяют чистый цинк Ц1, Ц2, (ГОСТ 3640—65), сплавы алюминия, цинка, свинца, олова и сурьмы. Сплавы на основе цинка (ГОСТ 7117—62: ЦАМ 9—1,5, ЦАМ 10—5)

дешевле баббитов (ГОСТ 1320—55: Б16, Б89, БТ, Б6, БК, БН, БС),

содержащих олово, и позволяют уменьшить размеры втулок.

Чистый цинк обладает большим коэффициентом термического расширения и при заливке дает большую усадку. Составы некоторых сплавов приведены в табл. VII.6.

При заливке необходимо вести тщательный контроль за температурой сплава, так как повышенная температура приводит к пережогу отдельных проволок и снижению его несущей способности.

Размеры стаканов назначают в зависимости от диаметра каната по следующим соотношениям:

Высота 4,5—5 диаметров каната

Наружный диаметр "3 »

Конусность внутренней полости .... (1:8) — (1 : 10)

Большой опыт работы с заливными концевыми креплениями накоплен в ЦНИИ Проектстальконструкция, Укрпроектсталькон-струкция, Промстальконструкция, ГСПИ Министерства связи СССР и в других организациях. ЦНИИ Проектстальконструкция разработал нормали заливных втулок различных конструкций для канатов с расчетным усилием от 4 до 77 т, которыми рекомендуется пользоваться.

В последние годы в СССР при возведении вантовых покрытий широко применяется гильзо-клиновой анкер системы ВНИИМон-тажспецстроя (рис. VII.1, и) *. Этому во многом способствовал выпуск специальной инструкции, в которой обобщены результаты теоретических и натурных исследований опытных образцов анкеров **.

Анкер состоит из гильзы, изготавливаемой из мягкой стали марки Ст.З (ГОСТ 380—71), и клина, изготавливаемого из тер-мообработанной углеродистой стали марок Ст.45, Ст.50 (ГОСТ 1050—60 **). Фасонный клин, имеющий волнистую форму, приблизительно совпадающую с формой расплетенных прядей каната, обеспечивает обжатие внутренних проволок каната, а гильза, имеющая в начальном состоянии внутреннюю коническо-ци-линдрическую полость, при протяжке на гидравлическом прессе через волок претерпевает пластические деформации и плотно обжимает наружные слои проволок. Поскольку клин выполнен в виде комбинации соединенных конусов, образующие которых имеют последовательно возрастающие углы наклона, усилие заанкерива-ния равномерно распределяется по всей длине анкера.

По сравнению о другими видами анкеров, в частности, с заливными, гильзо-клиновые анкеры имеют много преимуществ: исключают горячие процессы, экономят сплавы цветных металлов, упрощают технологию изготовления, обеспечивают максимальную механизацию работ.

[image]

 

Рис. VII.2. Концевые анкерные крепления вант из пучков высокопрочной проволоки:

/ — контур гильзы до обжатия; 2 — стержень; 3 — спираль; 4 — резьба; 5 — втулка: 6-~ вкладыш; 7 — высадка головок; 8 — нарезка; 9 — колодка; 10 — пробка; // — разъемный захват; 12 — труба; 13 — бетон; 14 — диафрагма-звездочка; 15 — песок; 'с поршень.

 

Крепление анкера на опорном контуре может производиться при помощи гаек, навинчиваемых на гильзы, или вилочных шайб. В первом случае необходимо иметь резьбу на гильзе, а это значительно усложняет процесс изготовления анкера, так как накатка резьбы должна производиться после опрессовки на станке с приспособлением, обеспечивающим вращение длинного канатного элемента. Во втором случае гильза не имеет резьбы, а тяговая гайка (для захвата домкратом) изготавливается отдельно и располагается на канате за гильзой. При применении гильз без резьбы трудоемкость и стоимость изготовления вант снижается примерно на 30—40% [63]. Концевые крепления для вант из пучков высокопрочной проволоки более разнообразны, чем для вант из канатов, и закрепление проволок во всех типах осуществляется за счет сил трения, перегиба или заклинивания.

Гильзо-стержневой анкер системы НИИ-200 основан на запрессовке концов пучка между гильзой из мягкой стали и закаленным стержнем, изготовляемым из качественной углеродистой стали марки Ст.45 (ГОСТ 1050—60 *). Опыт применения анкеров системы НИИ-200 (рис. VI 1.2, а) показывает, что высокая твердость стержня после термообработки (твердость по Бринелю равна 240) плохо отражается на его прочности, увеличивает чувствительность к монтажным перекосам и хрупкость. Несущая способность пучка может снизиться до 60—70% расчетного разрывного усилия. Частично это можно компенсировать применением для стержня качественной рессорно-пру-жинной кремнистой стали марки Ст.55С2 с аналогичной твердостью по Бринелю и сферических шайб, исключающих перекос.

При двухслойном расположении проволок в анкере может быть применена видоизмененная конструкция анкера НИИ-200 — анкер типа ПИ-1 (рис. VI 1.2, б).

Модернизацию анкера НИИ-200 предложил М. К. Бородич * (рис. VI 1.2, е). Вместо термически упрочненного стержня применяется спираль из высокопрочной проволоки, одетая на стержень из обычной малоуглеродистой стали. Гильза, как и в анкере системы НИИ-200, изготавливается из мягкой стали. При опрессовке на гидравлической установке проволока пучка между витками спирали изгибается, а более твердая спираль при этом вдавливается в более мягкий стальной стержень. Стержень обычно заканчивается резьбой и анкерится при помощи гаек.

Существует несколько типов анкеров, в которых стержни отсутствуют, а проволока защемляется непосредственно в стальной гильзе.

В анкере конструкции Н. Е. Носенко (рис. VII.2, г) резьба выполняется после запрессовки пряди.

Модификацией анкера Н. Е. Носенко является анкер, разработанный бывшим Ленинградским филиалом АС и А СССР (рис. VI 1.2, 5). Если в анкере конструкции Н. Е. Носенко резьба выполняется после запрессовки пряди, то в последнем анкере эту операцию возможно выполнить заранее.

Оригинальны, хотя, на наш взгляд, многодельны и трудоемки в изготовлении, анкеры, предложенные И. М. Портновым и Е. Ф. Лысенко **> Б. А. Котениным и В. Я. Телегиным ***.

Анкер, предложенный И. М. Портновым и Е. Ф. Лысенко (рис. VII. 2, е), представляет собой гильзу с наружной и внутренней резьбой, в которую вставляется втулка с набранным вокруг нее пучком. На наружной резьбе гильзы располагается гайка. Анкерение проволок осуществляется при помощи развальцованной втулки. Диаметр втулки увеличивается, заполняя все пустоты, а внутренняя резьба гильзы впивается в проволоки.

Цилиндрический гильзовый обжимной анкер Б. А, Котенина и В. Я- Телегина (рис. VII.2, ж) использует для анкеровки силы трения, перегиба и заклинивания. Гильза имеет по диаметру двухступенчатое отверстие, и на участке большего диаметра между проволоками пучка располагают специально изготовленные конические вкладыши.- При запрессовке конические вкладыши заклинивают и перегибают проволоки.

Компактна швейцарская конструкция анкера Брандестини, Бир-кенмайера, Роса, Фогта (рис. VII.2, з). Анкеровка производится путем высадки концов проволок. Внутренняя и наружная резьба гильзы используется соответственно для предварительного натяжения пучка и анкеровки на бортовом элементе. Для высадки головок и зачистки концов проволок в анкере системы ББРФ применяются специальные прессы, что в определенной степени ограничивает его широкое применение.

При небольших вантах целесообразно применять концевое анкерное крепление системы Поленски-Цельнер (рис. VI 1.2, и), являющееся модификацией крепления «колодка с пробкой» с той лишь разницей, что пробка (стержень) имеет резьбовой конец с анкеря-щей гайкой. Проволоки пучка закрепляются за счет трения между поверхностями гильзы и стержня, имеющих одинаковую конусность. Силы сцепления можно увеличить, выполнив нарезку также на конической части стержня.

Анкеры без запрессовки, но с плотной забивкой клиньев между проволоками пучка, для применения в вантовых покрытиях не рекомендуются, так как размеры их велики, трудоемкость работ по изготовлению их большая, а надежность недостаточна.

Концевые конусные анкерные крепления типа «колодки с пробкой» системы Фрейссине (Франция) широко применяются при изготовлении типовых предварительно напряженных ферм и железобетонных оболочек (рис. VI 1.2, к). Конусность колодки и пробки принимается в пределах 1 : 10 ~ 1 : 15. Наружная поверхность пробок закаливается до твердости 45—50 по Бринелю. После этого производят калибровочную проверку нарезки, так как во время закалки может произойти поджег зубьев.

На основе анкера системы Фрейссине разработано большое количество модификаций, конечной целью которых является увеличение сил сцепления за счет трения и перегиба. Сюда следует отнести анкер с изменяющейся конусностью пробки и анкер, предложенный И. Б. Ройзманом и А. Т. Шамраем * (рис. VII.2, л). Выступы и выемки на внутренней поверхности колодки и наружной поверхности пробки (клина) обеспечивают при запрессовке многократный перегиб проволок пучка, увеличивая силы сцепления.

При применении мощных арматурных пучков для вант целесообразнее применять анкеры системы А. П. Коровкина (рис. VI 1.2, и)

или анкер системы ЦНИИС Гострансстроя. Из обрезка бесшовной трубы изготавливают стакан с приваренным днищем. Через отверстие в днище пропускают пучок, обжимают стальным кольцом с коническим вкладышем, а проволоку отгибают внутрь стакана. Анкер заливают бетоном М500 или М600 с крупностью зерен заполнителя не более 10 мм и тщательно вибрируют. Предварительное натяжение производят при помощи кольцевого захвата с резьбой, который насаживается на стакан снизу.

Отдельные мощные ванты из пучков высокопрочной проволоки в исключительных случаях могут иметь анкеры так называемого мостового типа (рис. VI 1.2, н).

Хотя неметаллические материалы для вант распространены не широко, некоторые из них, например материалы на основе стекловолокна, обладают большой прочностью на растяжение (10 000— 20 000 кг/см2) и для вантовых покрытий являются наиболее приемлемыми.

Существующие анкеры для закрепления канатов, пучков и арматурных стержней не пригодны для арматуры из стекловолокна, характерными особенностями которого являются хрупкость, плохая сопротивляемость изгибу и различным контактным напряжениям, в частности, действию сосредоточенных сил.

Оригинальным способом закрепления арматуры из стекловолокна является предложение В. С. Когана * (рис. VII.2, о), основанное на использовании бокового давления в грунтовом массиве. Подвергнутый сжатию поршнем в сосуде мелкозернистый песок оказывает на его стенки и поверхность стержней из стекловолокна, помещенных в сосуд, равномерное давление.

При применении стержневой арматурной стали по ГОСТ 5781— 61 *, ГОСТ 6727—53 * конструкции концевых креплений намного упрощаются, так как в большинстве случаев позволяют применить сварку элементов.

Для покрытий небольших пролетов закрепление вант из круглой стали возможно выполнить в виде простой петли или крюка диаметром не менее 2,5 диаметра стержня. Ванты с такими креплениями желательно выполнять из арматурной стали класса А-1 диаметром не более 14—16 мм (рис. VII.3, а).

Чаще всего анкеровка из арматурной стали производится при помощи гаек, навинчиваемых на нарезные концы. Нарезка ослабляет сечение вант и для компенсации этого ослабления необходимо увеличивать сечение вант либо приваривать утолщенные участки в месте нарезки (рис. VII.3, б, в).

Для вант с небольшими усилиями и, следовательно, с небольшими поперечными сечениями (примерно до 18 мм) можно рекомендовать увеличение сечения вант. При применении хвостовиков соединение должно быть тщательно сварено без смещения осей стержней в стыке, особенно для вант из высокопрочной стали а = 3400—5100 кг/см2). Преимущество следует отдавать контактной электросварке или ванной сварке на удлиненных подкладках с соблюдением требований соответствующих инструкций. Резьба на концах вант должна быть ровной и чистой, полного профиля, и выполняться на токарном или резьбонарезном станке. Для обеспечения высококачественной накатки резьбы для хвостовиков применяют хромистую (например марки 45Х) или марганцовистую (например марки 27 СГ) стали. Анкерные гайки изготавливаются в соответствии с ГОСТ 5931—70*.

[image]

Рис. VI 1.3. Концевые крепления вант из арматурных стержней.

Длина нарезки вант зависит от конструктивного решения узла примыкания вант к борту и методов предварительного натяжения (место под ключ, тип домкрата и т. д.). Расстояние от конца нарезки до упорной гайки (запас резьбы) равно примерно 50—100 мм и определяется в соответствии с длиной ванты.

Чтобы исключить влияние температуры сварки на качество резьбы, сварной стык между хвостовиком и основным стержнем необходимо располагать не ближе 150—200 мм от начала резьбы.

Удачное решение концевого крепления показано на рис. VI 1.3, г. Резьба накатывается на стальную муфту (отрезок трубы и т. п.), плотно насаженную на конец ванты и соединенную с ней сварными швами.

Крепление вант из арматурных стержней в монолитном бортовом элементе может производиться аналогично креплению обычных анкерных болтов. Упорная шайба значительно уменьшает длину заделки (рис. VI 1.3, д).

При концевом креплении вант в виде сварного башмака с передачей усилий через стяжные высокопрочные болты (рис. VI 1.3, е) облегчается последующее натяжение вант, упрощается изготовление крепления и возможно применение стандартных стяжных болтов.

При шарнирном примыкании вант к бортовому элементу простым концевым креплением может служить фасонка с отверстием, привариваемая к стержню. При небольших сечениях вант (до 16 мм) сварку стержня к фасонке можно производить внахлестку (рис. VII. 3, ж). При больших усилиях и сечениях вант необходимо обеспечить центральную передачу усилий, для чего стержень соединяется с фасонкой по прорези или при помощи двух спаренных фасонок (рис. УИ.З, з).

Несмотря на разнообразие рассмотренных концевых креплений вант в практике строительства покрытий наиболее распространены заливные и гильзо-клиновые анкеры для вант из тросов и нарезные, хвостовики для вант из арматурной стали.

Выбор типа концевых креплений элементов для вантовых покрытий является ответственным этапом в проектировании. Тщательный анализ условий работы анкера в процессе монтажа или эксплуатации покрытия поможет проектировщику выбрать правильное концевое крепление. Прочность почти всех концевых креплений в той или иной степени меньше прочности основного сечения вант. Температура заливки сплавов при изготовлении заливных креплений, всевозможные механические повреждения, концентраторы напряжений (подрезы, перегибы, эксцентричность, явления контактного трения, наличие дефектов в теле анкера и т. д.) влияют на прочность вант в месте крепления.

Учитывая то, что вантовые покрытия большей частью применяются в общественных зданиях больших пролетов, концевые крепления вант, не имеющие аналогов в практике, перед началом строительства подлежат обязательному испытанию по заранее разработанному технологическому проекту. На основании результатов испытаний вносятся коррективы в рабочий проект в части величины снижения прочности ванта в месте крепления.

Последние материалы

Заключение (Грунты)

При построении курса учитывалась необходимость его использования для различных гидротехнических специальностей и специализаций. В качестве основной части для студентов всех гидротехнических специальностей следует считать обязательным прочтение гл. 1—7. В гл. 8...

25-08-2013 Просмотров:5379 Грунты и основания гидротехнических сооружений

Представления о решении задач нелинейной механики грунтов

На современном этапе развития нелинейного направления механики грунтов оформились два основных подхода к решению практических задач расчета грунтовых оснований и сооружений: нелинейно-упругий и упругопластический (А. К. Бугров, С. С. Вялов...

25-08-2013 Просмотров:8485 Грунты и основания гидротехнических сооружений

Прочность грунтов при сложном напряженном состоянии

Для сред и материалов, обладающих сплошностью, предложено много различных условий прочности. Для оценки прочности грунтов наиболее широкое распространение получило условие Мора—Кулона (2.38), не содержащее промежуточного главного напряжения а2 и тем...

25-08-2013 Просмотров:5231 Грунты и основания гидротехнических сооружений

Еще материалы

Изучение прототектоники интрузивных поро…

Интрузивные геологические тела проходят ряд этапов в своём развитии. Ранние этапы характеризуются формированием структурных элементов, свойственных для жидкой и вязкой консистенции застывающей магмы, а также для застывшей магмы. На этих...

14-10-2010 Просмотров:9011 Геологическое картирование, структурная геология

Блокувальні системи на вуглеводневій осн…

Блокувальні системи на вуглеводневій основі   До рідин на вуглеводневій основі відносяться вапняно-бітумні, нафтові і різного типу інвертні дисперсні системи, які є дво- чи трифазними багатокомпонентними сумішами із зовнішньою вуглеводневою фазою. Для...

19-09-2011 Просмотров:3496 Підземний ремонт свердловин

Физические свойства минералов.

6.1.1 Оценка плотности Полезным показателем при оценке плотности служит такой простой факт, что образец минерала ощущается в руке тяжелым или легким относительно его размера. Если образец мономинеральный и весит не меньше...

13-08-2010 Просмотров:6735 Генетическая минералогия