Особенности проектирования деревянных мостов автомобильных лесовозных дорог

В.А. Уткин; С.А. Матвеев

doi:10.37482/0536-1036-2023-1-126-152

Авторы

В.А. Уткин Сибирский государственный автомобильно-дорожный университет https://orcid.org/0000-0002-2044-3242
С.А. Матвеев Сибирский государственный автомобильно-дорожный университет https://orcid.org/0000-0001-7362-0399

DOI:

https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-1-126-152

Ключевые слова:

лесовозные лесные дороги, постоянные деревянные мосты, временные автомобильные нагрузки, составные прогоны из бревен, дощато-гвоздевые блоки, конструкция гребенчато-нагельного соединения, брусчатая деревоплита, клееная древесина, плитно-ребристые мосты, деревоплита из перекрестных досок

Аннотация

Обеспечение народного хозяйства лесосырьевыми ресурсами непосредственно связано с транспортной доступностью, с состоянием и развитием дорожной сети богатых лесом территорий. При этом потребность в строительстве новых лесных дорог круглогодового действия составляет 2,1 тыс. км и сезонного действия – 9,3 тыс. км в год. Положение осложняется переводом транспортных сооружений на новые, более тяжелые временные нагрузки. Ранее используемые конструктивные формы транспортных сооружений устарели и требуют новых технических решений. Особенно это касается конструкций деревянных мостов, имеющих первостепенное значение для строителей лесных дорог. Предмет исследования – балочные пролетные строения деревянных мостов пролетами 12–18 м, подвергающиеся повышенным по сравнению с прежними автомобильным нагрузкам. Цель – разработка современных конструкций балочных пролетных строений из древесины на основе составных прогонов из бревен, дощато-брусчато-нагельно-гвоздевых блоков и клееных блоков заводского изготовления. Рассмотрены: пролетные строения с объединенными гребенчатыми нагельными соединениями составными прогонами из бревен, методика расчета пролетных строений с составными прогонами, конструкция опытного пролетного строения длиной 15 м, содержащего составные бревенчатые прогоны в совместной работе с железо-бетонной плитой проезжей части; новые конструкции пролетных строений длиной 15–21 м с дощато-брусчато-нагельно-гвоздевыми блоками под временные нагрузки А11 и НК-80, методика проектирования и технология изготовления блоков, примеры запроектированных и построенных мостов с пролетными строениями длиной 15 м; конструкции многоребристых пролетных строений из объединяемых при монтаже транспортабельных цельноклееных секций заводского изготовления, содержащих клееные балки и многослойную клееную деревоплиту. Предлагаемые конструкции с составными прогонами из бревен (брусьев) и дощато-гвоздевыми блоками возможно изготовить на участках и полигонах лесозаготовительных организаций с использованием повсеместно применяемого оборудования, местных квалифицированных кадров и материала. Стоимостные показатели построенных в Омской области капитальных мостов на базе этих конструкций в 1,5–2 раза ниже показателей аналогов из железобетона. Применение данных конструкций будет эффективно при пионерном способе освоения лесных массивов. Использование клееных пролетных строений связано с современным этапом развития лесной инфраструктуры.
Для цитирования: Уткин В.А., Матвеев С.А. Особенности проектирования деревянных мостов автомобильных лесовозных дорог // Изв. вузов. Лесн. журн. 2023. № 1. С. 126–152. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-1-126-152

Скачивания

Данные скачивания пока недоступны.

Биографии авторов

В.А. Уткин, Сибирский государственный автомобильно-дорожный университет

д-р техн. наук, доц.; ResearcherID: ААC-8400-2022

С.А. Матвеев, Сибирский государственный автомобильно-дорожный университет

д-р техн. наук, проф.; ResearcherID: Y-3137-2018

Библиографические ссылки

А. с. 29938 U1 РФ, МПК E01D 2/0. Пролетное строение с составными прогонами из бревен: № 2002131869/20: заявл. 02.12.2002: опубл. 10.06.2003 / В.А. Уткин, В.И. Пузиков, М.Ю. Каретников. Utkin V.A., Puzikov V.I., Karetnikov M.Yu. Superstructure with Composite Girders Made of Logs. Certificate of Authorship RF, no. RU 29938 U1, 2003. (In Russ.).

Гибшман Е.Е. Проектирование деревянных мостов. М.: Транспорт, 1976. 272 c. Gibshman E.E. Designing of Wooden Bridges. Moscow, Transport Publ., 1976. 272 p. (In Russ.).

Дмитриев П.А. Конструкции из дерева и пластмасс. Специальный курс. Автодорожные и пешеходные мосты. Оренбург: Газпромпечать, 2002. 192 с. Dmitriev P.A. Structures of Wood and Plastics. Special Course. Road and Pedestrian Bridges. Orenburg, Gazprompechat’ Publ., 2002. 192 p. (In Russ.).

Инструкция по изготовлению и контролю качества деревянных клееных конструкций для производственных сельскохозяйственных зданий. М.: Минсельхоз РФ, 2004. 78 с. Guidelines for the Manufacture and Quality Control of Wooden Laminated Structures for Industrial Agricultural Buildings. Moscow, Minsel’khoz RF Publ., 2004. 78 p. (In Russ.).

Ковальчук Л.М. Производство деревянных клееных конструкций. М.: Стройматериалы, 2005. 336 с. Koval’chuk L.M. Production of Wooden Laminated Structures. Moscow, Stroymaterialy Publ., 2005. 336 p. (In Russ.).

Кулиш В.И. Клееные деревянные мосты с железобетонной плитой. М.: Транспорт, 1979. 160 с. Kulish V.I. Laminated Wooden Bridges with Reinforced Concrete Slab. Moscow, Transport Publ., 1979. 160 p. (In Russ.).

Кулиш В.И., Белуцкий И.Ю., Быков Б.С., Цуканов В.П. Опыт проектирования, строительства и эксплуатации клееных деревянных мостов с железобетонной плитой // Автомобильные дороги. 1982. № 10. С. 7–9. Kulish V.I., Belutskiy I.Yu., Bykov B.S., Tsukanov V.P. Experience of Designing, Construction and Operation of Laminated Wooden Bridges with Reinforced Concrete Slab. Avtomobil’nyye dorogi, 1982, no. 10, pp. 7–9. (In Russ.).

Патент 2169812 C1 РФ, МПК E01D 2/04. Дощато-гвоздевое пролетное строение: № 99121132/03: заявл. 08.10.1999: опубл. 27.06. 2001 / В.А. Уткин, В.И. Пузиков. Puzikov V.I., Utkin V.A. Nailed-Board Span. Patent RF, no. RU 2 169 812 С1, 2001. (In Russ.).

Патент 2204644 C2 РФ, МПК E01D 2/00, E01D 2/04. Дощато-клееное пролетное строение: № 2001113605/03: заявл. 23.05.2001: опубл. 20.05.2003 / В.А. Уткин, В.И. Пузиков, П.Н. Кобзев. Utkin V.A., Puzikov V.I., Kobzev P.N. Board-Bonded Span. Patent RF, no. RU 2 204 644 С2, 2003. (In Russ.).

Патент 35636 РФ, МПК E01D 2/04. Пролетное строение с составными прогонами из бревен и железобетонной плитой: № 2003129340/20: заявл: 06.10.2003: опубл. 27.01.2004 / В.А. Уткин, В.И. Пузиков, Е.Ю. Селезень. Utkin V.A., Puzikov V.I., Selezen’ E.Yu. Superstructure with a Reinforced Concrete Slab and Composite Girders of Logs. Patent RF, no. RU 35636 U1, 2004. (In Russ.).

Патент 2258110 C1 РФ, МПК E01D 2/04. Дощато-клееное пролетное строение: № 2003134339/03: заявл. 26.11.2003: опубл. 10.08.2005 / В.А. Уткин, Г.М. Кадисов. Utkin V.A., Kadisov G.M. Glued Timber Span Structure. Patent RF, no. RU 2 258 110 С1, 2005. (In Russ.).

Патент 69528 U1 РФ, МПК E01D 2/04. Плитное дощато-клееное пролетное строение: № 2006139544/03: заявл. 07.11.2006: опубл. 27.12.2007 / В.А.Уткин, Г.М. Кадисов, П.Н. Кобзев. Utkin V.A., Kadisov G.M., Kobzev P.N. Slab Board-Glued Superstructure. Patent RF, no. RU 69 528 U1, 2007. (In Russ.).

Патент 2436889 C1 РФ, МПК E01D 2/04. Пролетное строение из коробчатых дощато-брусчато-нагельно-гвоздевых блоков: № 2010114485/03: заявл. 12.04.2010: опубл. 20.12.2011 / В.А. Уткин, В.И. Пузиков. Utkin V.A., Puzikov V.I. Superstructure from Box-Type Plank-Stacked-Towel-Nail Blocks. Patent RF, no. RU 2 436 889 С1, 2011. (In Russ.).

Патент 106258 U1 РФ, МПК E01D 2/04. Дощато-клееное пролетное строение моста заводского изготовления: № 2010119623/03: заявл. 17.05.2010: опубл. 10.07.2011 / В.А. Уткин, О.С. Эпова. Utkin V.A., Epova O.S. Factory-Made Board-Glued Bridge Superstructure. Patent RF, no. RU 106 258 U1, 2011. (In Russ.).

Патент 2574240 C1 РФ, МПК E01D 2/04. Пролетное строение из коробчатых дощато-брусчато-нагельно-гвоздевых блоков с железобетонной плитой: № 2014136865/03: заявл. 10.09.2014: опубл. 10.02.2016 / В.А. Уткин, П.Н. Кобзев, В.И. Пузиков, Б.В. Казанцев. Utkin V.A., Kobzev P.N., Puzikov V.I., Kazantsev B.V. Span from Boxy Boarded-Block-Dowel-Nail Units with Reinforced Concrete Board. Patent RF, no. RU 2 574 240 С1, 2016. (In Russ.).

Патент 2731968 С1 РФ, МПК E01D 2/04. Деревобетонное пролетное строение из дощато-брусчато-нагельно-гвоздевых блоков с железобетонной плитой, включенной в совместную работу с блоками: № 2019117816: заявл. 07.06.2019: опубл. 09.09.2020 / В.А. Уткин, И.И. Готовцев. Utkin V.A., Gotovtsev I.I. Wood-Concrete Span from Plank-Cobble-Dowel-Nailing Blocks with Reinforced Concrete Plate, which is Included into Joint Operation with Blocks. Patent RF, no. RU 2 731 968 С1, 2020. (In Russ.).

Ржаницын А.Р. Составные стержни и пластинки. М.: Стройиздат, 1986. 316 с. Rzhanitsyn A.R. Compound Bars and Plates. Moscow, Stroyizdat Publ., 1986. 316 p. (In Russ.).

Смирнов П.Н. Сравнение методик расчета нагельных соединений деревянных конструкций. Отечественный и зарубежный опыт // Строительная механика и расчет сооружений. 2013. № 6. С. 68–72. Smirnov P.N. Comparing Calculation Methods for Doweltype Connections in Timber Structures. Domestic and Foreign Experience. Structural Mechanics and Analysis of Constructions, 2013, no. 6, pp. 68–72. (In Russ.).

Смирнов П.Н., Шенгелия А.К. Особенности работы нагельных соединений со стальными накладками и прокладками. Методика расчета // Строительная механика и расчет сооружений. 2015. № 2. С. 19–25. Smirnov P.N., Shengelia A.K. Features of Plated Dowel Type Connections Performance. Calculation Methods. Structural Mechanics and Analysis of Constructions, 2015, no. 2, pp. 19–25. (In Russ.).

Стуков В.П. Анализ состояния мостов с балками из клееной древесины // Изв. вузов. Лесн. журн. 2006. № 6. С. 52–57. URL: http://lesnoizhurnal.ru/upload/iblock/d42/d42084c600b91ccc1aa16e18223d16dd.pdf Stukov V.P. Bridges’ State Analysis with Laminated Wood Beams. Lesnoy Zhurnal = Russian Forestry Journal, 2006, no. 6, pp. 52–57. (In Russ.).

Стуков В.П. Деревожелезобетонные балочные мосты на автомобильных дорогах. Архангельск: Севмашвтуз, 2009. 453 с. Stukov V.P. Timber-Reinforced Concrete Girder Bridges on the Roads. Arkhangelsk, Sevmashvtuz Publ., 2009. 453 p. (In Russ.).

Стуков В.П. Деревожелезобетонные балочные мосты: состояние, теория, исследование, проектирование: моногр. Архангельск: САФУ, 2014. 316 с. Stukov V.P. Timber-Reinforced Concrete Girder Bridges: State, Theory, Research and Designing: Monograph. Arkhangelsk, NArFU Publ., 2014. 316 p. (In Russ.).

Стуков В.П. Основы теории расчета деревожелезобетонных пролетных строений балочных мостов на автомобильных дорогах: моногр. Архангельск: САФУ, 2014. 170 с. Stukov V.P. Fundamentals of the Theory of Calculation of Wood Reinforced Concrete Span Structures of Beam Bridges on the Roads. Arkhangelsk, NArFU Publ., 2014. 170 p. (In Russ.).

Уткин В.А. Проектирование и строительство балочного пролетного строения из клееной древесины // Проблемы прочности материалов и сооружений на транспорте: cб. докл. IX Междунар. конф. по проблемам прочности материалов и сооружений на транспорте, Санкт-Петербург, 27–28 мая 2014 г. СПб.: ПГУПС императора Александра I, 2015. С. 206–215. Utkin V.A. Design and Construction of Girder Superstructure Made of Laminated Timber. Problems of Strength of Materials and Structures in Transport: Proceedings of the IX International Conference. Saint Petersburg, 2015, pp. 206–215. (In Russ.).

Уткин В.А., Готовцев И.И. Применение гребенчатых упоров для объединения железобетонной плиты и дощато-гвоздевой конструкции пролетного строения моста // Вестн. СибАДИ. 2020. Т. 17, № 3. C. 414–427. Utkin V.A., Gotovtsev I.I. Crested Shear Connectors Application to Combine Reinforced Concrete Slab and Plank-Nailed Structure of Bridge Span. The Russian Automobile and Highway Industry Journal, 2020, vol. 17, no. 3, pp. 414–427. (In Russ.). https://doi.org/10.26518/2071-7296-2020-17-3-414-427

Уткин В.А., Кобзев П.Н. Исследование напряженно-деформированного состояния ребристого пролетного строения из клееной древесины // Изв. вузов. Строительство. 2005. № 10. С. 94–100. Utkin V.A., Kobzev P.N. Studying the Stress-Strain Bahavior of the Ribbed Superstructure Made of Laminated Timber. Izvestiya vuzov. Stroitel’stvo, 2005, no. 10, pp. 94–100. (In Russ.).

Уткин В.А., Кобзев П.Н. О совершенствовании конструктивно-технологических форм плитно-ребристых пролетных строений из клееной древесины // Вестн. СибАДИ. 2019. Т. 16, № 1. C. 76–88. Utkin V.A., Kobzev P.N. On Perfection of Constructive and Technological Forms of Plate and Ribbed Transfer Structures from Glued Timber. The Russian Automobile and Highway Industry Journal, 2019, vol. 16, no. 1, pp. 76–88. (In Russ.). https://doi.org/10.26518/2071-7296-2019-1-76-89

Уткин В.А., Кобзев П.Н., Шатунова Е.Г. Разработка и совершенствование балочных пролетных строений на основе составных прогонов из бревен // Вестн. СибАДИ. 2018. Т. 15, № 5. С. 760–773. Utkin V.A., Kobzev P.N., Shatunova E.G. Development and Improvement of Beam Structures on the Basis of Composite Logs’ Girders. The Russian Automobile and Highway Industry Journal, 2018, vol. 15, no. 5, pp. 760–773. (In Russ.). https://doi.org/10.26518/2071-7296-2018-5-760-773

Уткин В.А., Пузиков В.И., Кобзев П.Н. Опыт внедрения новой конструкции дощато-гвоздевого пролетного строения в дорожном строительстве Омской области // Дороги и мосты. 2008. Вып. 19/1. С. 162–174. Utkin V.A., Puzikov V.I., Kobzev P.N. Introduction Experience of New Structure of Plank Nailed Span in Road Construction of Omsk Region. Dorogi i mosty, 2008, iss. 19/1, pp. 162–174. (In Russ.).

Ягнюк Б.Н. Теоретические основы проектирования деревянных конструкций по нормам Европейского союза – Еврокоду 5. Петрозаводск: ПетрГУ, 2002. 140 с. Yagnyuk B.N. Theoretical Foundations for Designing Wooden Structures in Accordance with the Standards of the European Union – Eurocode 5. Petrozavodsk, PetrSU Publ., 2002. 140 p. (In Russ.).

Cesaro G., Piva F. Timber Bridges – Design and Durability. Master’s Thesis. Göteborg, Sweden, Chalmers University of Technology, 2003.

Dyken T. Tynset Bridge. Nordic Road and Transport Research. 2002, no. 1.

Giluń A., Meronk J. Stress-Laminated Timber T-Beam and Box-Beam Bridges. Master’s Thesis. Göteborg, Sweden, Chalmers University of Technology, 2006. 125 p.

Handbook 1 – Timber Structures. TEMTIS, 2008. 243 p.

Jöbstl R.-A., Bogensperger T., Moosbrugger T., Schickhofer G. A Contribution to the Design and System Effect of Cross Laminated Timber. Proceedings of the CIB W18, 39th Meeting. Florenz, Italy, 2006.

Jutila A., Wiio M., Mäkipuro R., Haakana P., Wistbacka J., Salokangas L. Development of Wood Bridges Research Project: Literature Survey of Shear Connections of Wood-Concrete Composite Bridges. Espoo, TKK, 1994. 14 p.

Malo K., Holmestad A., Larsen P. Fatigue Strength of Dowel Joints in Timber Structures. Proceedings of the 9th World Conference on Timber Engineering 2006 (WCTE 2006). Portland, OR, 2006, pp. 1400–1408.

Wacker J.P. Cold Temperature Effects on Stress-Laminated Timber Bridges. A Laboratory Study. Research Paper FPL–RP–605. Madison, WI, USDA, 2003. 22 p.