Соединение элементов металлических пролётных строений.

До определенного времени самым распространенным в металлических мостах являлось соединение элементов на заклепках (рис. 3.2).

Рис. 3.2. Виды заклепок:

а — до клепки; б — после клепки; в — с потайной головкой; 1 — закладная головка; 2 — замыкающая головка; 3 — потайная головка;4 — стержень.

Заклепки штампуют на заводах из круглой стали с головкой на одном конце стержня. В склепываемом пакете заводская головка называется закладной, а головка, образующаяся в результате клепки конца стержня, — замыкающей. Диаметр стержня заклепки в холодном состоянии должен быть на 1 мм меньше диаметра заклепочного отверстия. В мостах обычно применяются отверстия диаметром 20, 23, 26 мм. Длина заклепки назначается равной толщине склепываемого пакета и части стержня, необходимой для образования замыкающей головки; при этом наибольшая полезная длина заклепки не должна превышать 4,5 d. В конструкциях различают два вида заклепок: рабочие и связующие. Рабочие передают усилия от одной части элемента к другой, а связующие заклепки служат для соединения элемента. Заклепки, поставленные на заводе при изготовлении конструкции, называются заводскими, а поставленные при монтаже конструкции — монтажными. В зависимости от характера работы заклепочного шва соединения могут быть внахлестку или встык с одной или двумя накладками. Заклепки, соединяющие два листа или уголка внахлестку, называются односрезными. Если два листа соединены между собой встык, а стык перекрыт с обеих сторон накладками, через которые передаются усилия, то заклепки имеют две плоскости среза и называются двухсрезными. (рис. 3.3).

Кроме работы «на срез», заклепки работают «на смятие». Происходит смятие стержня заклепки или стенки заклепочного отверстия в зависимости от того, какой из материалов (заклепки или листа) менее тверд.

Рис. 3.3. Соединения на заклепках:

а — односрезное соединение — соединение внахлестку; б — двухсрезное соединение — соединение встык с двумя накладками; 1 — срез; 2 — смятие; 3 — стык; 4 — накладка.

Заклепка в горячем состоянии вкладывается в заклепочное отверстие и ее свободный конец расклепывается в замыкающую головку. При остывании заклепки стержень ее укорачивается, в результате обе головки плотно сжимают склепываемые элементы. В мостовых конструкциях заклепки размещаются в ряд или в шахматном порядке. Расстояние между двумя соседними заклепками называется шагом заклепок.

Соединение на высокопрочных болтах. В стыках и  узлах ферм при монтаже пролетных строений вместо монтажных заклепок устанавливают высокопрочные болты (рис. 3.4).

Эти соединения передают усилия только силами трения, возникающими по контактным плоскостям соединяемых элементов, поэтому  их называют фрикционными. Фрикционные соединения имеют простую конструкцию, сравнительно малуютрудоемкость, меньшую (по сравнению с заклепочными) концентрациюнапряжений, лучшую работу на многократно повторяемую нагрузку, высокую надежность и поэтому являются основным видом монтажных соединений стальных мостовых конструкций. В этих соединениях болты подвергаются большему предварительному напряжению, и по соприкасающимся поверхностям соединяемых элементов в результате возникают большие силы трения, способные полностью передавать усилия, действующее в соединяемых элементах. Сильное обжатие высокопрочными болтами, исключает образование в соединениях щелей и не плотностей, что повышает эксплуатационные качества сооружений.

Рис. 3.4. Стык на высокопрочных болтах:

1 — болт; 2 — шайба; 3 — накладка;4 — поверхности трения; 5 — стык

Высокопрочные болты изготавливают из стали марок 40Х, 38ХС с последующим термоупрочнением.

Болты свободно вставляются в монтажные отверстия, так как диаметр отверстий на 2—3 мм больше диаметра стержня болта. Для предохранения основного металла от смятия под гайки и головки болтов ставятся штампованные круглые шайбы диаметром 55 мм и толщиной 6 мм, изготовленные из Ст3 и подвергнутые цементации для увеличения их твердости.

Соединения на обычных болтах.

Для соединения элементов мостового полотна, тротуаров, перил, смотровых приспособлений, а также для крепления опорных частей применяются обычные болты повышенной, нормальной и грубой точности. В болтах повышенной точности допуск в размере диаметра болта составляет 0,4+0,6 мм. В болтах нормальной и грубой точности допуск от 2 до 5 мм. В этих соединениях усилия передаются стержнями болтов, вызывая в них напряжения среза и смятия. Высокопрочные и обыкновенные болты располагают в соединениях возможно более компактно.

Расстояния между центрами соседних болтов должны быть:минимальноев любом направлении - для высокопрочных болтов—2,5d, для обычных—3d; максимальное в любом направление - в крайних рядах—7d, в средних рядах — 24t, где t—толщина наиболее тонкой детали, расположенной снаружи пакета.Расстояния от центра болта до края элемента — 1,5d.

Сварные соединения. По своему назначению сварные швы разделяются на рабочие и связующие. Рабочие швы воспринимают расчетные усилия. Связующие швы служат для соединения элементов и прикрепления конструктивных деталей (ребер жесткости, диафрагм и т.п.). Размеры связующих швов принимаются минимальными.

По протяженности швы могут быть сплошными и прерывистыми. Наиболее распространенным видом сварных швов является соединение встык. Применяют также соединения внахлестку, с накладками, в тавр (впритык).

Рис. 3.5. Сварные соединения:

а — внахлестку; б — с накладками; в — в тавр.