Конструкция балочных мостов со сквозными фермами

Классическая ферма. Многие железнодорожные мосты подпадают под категорию балочных мостов со сквозными фермами. Мост через реку Колорадо, США, демонстрирует именно такую геометрию треугольных секций.

Мосты такого типа — предшественники современных мостовых конструкций. Существует множество видов решетчатых ферм, однако их общей характеристикой является прочность треугольной конструкции. В зависимости от динамического воздействия на ферму прямые линии ее элементов испытывают сжимающие и растягивающие нагрузки и их сочетания (но не одновременные). Элементы, подверженные сжатию, как правило, больше в сечении, что позволяет им выдерживать нагрузку при продольном изгибе. Сквозная ферма — эффективная конструкция, поскольку на производство ее уходит сравнительно мало материала и обладают хорошим соотношением прочности и массы.

Деревянные фермы. Самые первые мосты со сквозными фермами строились из дерева. Этот чертеж итальянского архитектора эпохи Ренессанса Андреа Палладио (1508—1580) наглядно представляет треугольную конструкцию такой фермы. Мост разделен па три секции, в двух из которых наклонные балки опираются одним концом на пяту моста, а другим — поддерживают центральную горизонтальную секцию.

Балочная ферма Пратта. Конфигурация, в которой диагональные балки направлены к центру моста, получила название низкой фермы Пратта и была изобретена Томасом и Кэйлебом Праттами в 1844 году.

Неразрезные фермы. Некоторые балочные мосты со сквозными фермами сооружаются путем многократного повторения в конструкции одних и тех же вертикальных, горизонтальных и диагональных элементов. Этот прием был использован при сооружении пилонов и мостового строения виадука Крамлин на юге Уэльса.

Перемещение грузов. Балочные мосты со сквозными фермами могут быть также и подвижными ввиду отличного сопротивления динамическим нагрузкам. В случае с подъемным мостом, когда тяжелые грузы перемещаются по пролетной дистанции, ферма противостоит нагрузке по всей длине, направляя усилие в пилоны-опоры по обеим сторонам моста.

Гибридные фермы. Часто в одном сооружении используют разные типы ферм. В оригинальной конструкции моста между штатами Кентукки и Индиана через реку Огайо (построен в 1886 году) представлено несколько таких типов, в том числе арочные, ширенгельные и консольные, изготовленные из дерева и стали.

Линзообразная ферма. Этот тип получил название из-за своей специфической формы, которую придают ей верхние и нижние балки. Именно такие фермы использовал британский инженер Изамбар Кингдом Брюнель при проектирование моста Роял Альберт (построен в 1859 году). Каждая ферма состоит из верхнего пояса, представленного пустотелой металлической балкой трубчатого сечения, которая испытывает напряжение сжатия, и двух нижних поясов металлической цепи, испытывающих напряжение растяжения.

Многорешетчатая ферма. В многорешетчатой ферме используется крестовое переплетение многочисленных диагональных раскосов, расположенных между более крупными и прочными горизонтальными балками.

Из рисунка попятно, что сама такая ферма является, по сути, огромной балкой, покоящейся на опорах.