Проектирование автодорожного железобетонного моста. Проектирование железобетонного моста Похожие работы на - Проектирование железобетонного моста

Проектирование железобетонного моста

1. Описание варианта моста

В данной курсовой работе предлагается вариант железобетонного моста под автомобильную дорогу. Ось моста пересекает реку под углом 90º к направлению течения реки. Продольный уклон моста составляет 5‰ и направлен в обе стороны от середины моста. Проектные решения конструкций моста соответствуют всем требованиям современных норм и правил. Общий вид моста представлен на стандартном листе формата А1(лист 1). Длина моста составляет 125,117 метра (17+17+17+17+33+17). Отверстие моста 92 м. Мост имеет ширину 13,2 метра и габарит 10 метров.

Описание пролётного строения.

Пролёты №1-7 перекрывается главной балкой таврового сечения высотой 1,53м, которая изготавливается в заводских условиях, с применением бетона класса В35 и арматуры класса АIII. У балок имеются арматурные выпуски, с помощью которых они объединяются в единое целое; в поперечном сечении расположено шесть балок, расстояние между осями соседних несущих элементов 1,77 м. Плита проезжей части представляет собой железобетонную конструкцию, являющуюся основанием для асфальтобетонного покрытия.

Расстояние под деформативный шов между пролётными строениями принято по 50 мм.

По ж/б плите проезжей части уложен выравнивающий слой толщиной 30 мм, слой гидроизоляции толщиной 10 мм, защитный слой толщиной 60 мм, за ним следует слой асфальтобетонного покрытия со средней толщиной 90 мм. Конструкция ездового полотна выполнена с поперечным уклоном 20 ‰. Поперечный уклон на проезжей части (20‰) достигнут увеличением от краёв к середине толщины асфальтобетонного покрытия.Перильное ограждение высотой 110 см имеет типовую конструкцию для железобетонных мостов. Габарит проезжей части равен 10 м, тротуары имеют ширину 1,5м. Все элементы моста проектируются на временные нагрузку А14 и Н 14.

Береговые опоры № 1, 7. Промежуточные опоры - № 2, 3, 4, 5, 6, это железобетонные опоры индивидуального проектирования, отвечающие всем эксплуатационным экономическим и производственным требованиям.

В качестве несущих элементов в фундаменте используются типовые железобетонные сваи квадратного сечения 0,4х0,4 м длиной 10м.

Фундамент имеет ширину 2,м, длину 13,7м и высоту 2м.

2. Расчет и конструирование плиты проезжей части

1 Определение усилий в плите

Определение расчетного пролета

Рис.1 Схема к определению расчетного пролета

Толщину плиты проезжей части принимаем 0,2м.

Для построения огибающей эпюры моментов вычислим жесткостной параметр:

D - цилиндрическая жесткость плиты, вычисляемая по формуле:

Gb - модуль сдвига,

Ев - модуль упругости материала плиты (бетона - B35), Ев=34500МПа

ν=0,2 - коэффициент Пуассона для материала плиты;

h -толщина плиты, h=0,2м;

Таблица. Определение усилий от постоянных нагрузок

	Наименование	Удельный вес γi
	Собственный вес ППЧ t=200
	Выравнивающий слой t=50
	Гидроизоляция t=10
	Защитный слой t=60
	Асфальтобетонное покрытие t=90

γf - коэффициент надежности по нагрузке, (табл. 8 ),

Нормативный изгибающий момент от постоянной нагрузки

кНм

Расчетный изгибающий момент от постоянной нагрузки

кНм

Нормативная поперечная сила от постоянной нагрузки

кН

Расчетная поперечная сила от постоянной нагрузки

кН

Определение усилий от временных нагрузок

Определение расчетного момента от нагрузки А14

где b0 - размер площадки опирания колеса вдоль расчетного пролета плиты, b0=0,6м,

Ндо - средяя толщина ездового полотна, =0,19м.

где а0 - размер площадки опирания колеса поперек расчетного пролета плиты

1 схема А14 - ставим одно колесо тележки в центре расчетного пролета

Рис. 2 Схема загружения л.вл.М нагрузкой A14 по 1-ой схеме

Расчетный изгибающий момент на выносливость

2 схема А14

Рис. 3 Схема загружения л.вл.М нагрузкой A14 по 2-ой схеме

Изгибающий момент от временной нормативной нагрузки

Изгибающий момент от временной расчётной нагрузки:

Определение поперечных сил от нагрузки А14

Рис. 4 Схема загружения л.вл.Q нагрузкой A14

Длина распределения колесной нагрузки поперек расчетного пролета плиты

где а0 - размер площадки опирания колеса поперек расчетного пролета плиты у опоры

Нормативное усилие, передаваемое от временной нагрузки на плиту:

Расчетное усилие, передаваемое от временной нагрузки на плиту:

Определение расчётного момента от нагрузки Н14.

Рис. 5 Схема загружения л.вл.M нагрузкой Н-14

В пролете плиты может разместиться только одно колесо нагрузки

Ширина распределения нагрузки вдоль расчетного пролета плиты равна

где b0 - размер площадки опирания колеса нагрузки НК100 вдоль расчетного пролета плиты, b0=0,8м,

Длина распределения колесной нагрузки поперек расчетного пролета плиты

Нормативное усилие, передаваемое от временной нагрузки на плиту:

Расчетное усилие, передаваемое от временной нагрузки на плиту:

(1+μ)-динамический коэффициент для нагрузки НК 80 (п.2.22, )

При λ1,0м,

При λ5,0м,

где λ -длина загружения,

λ= lр=1,6м; принимаем по интерполяции:

γf - коэффициент надежности по нагрузке (п.2.23, ), γf=1,0.

Нагрузка Н14 при расчетах конструкций на выносливость не учитывается (см.п 2.12 ).

Определение поперечных сил от нагрузки Н14

Рис. 6 Эпюра М при расчете на выносливость, кН

Таблица 2. Определение экстремальных усилий в плите проезжей части.

1-я схема А14

2-я схема А14

Максимальная

Постоянная

Экстремальное

Таблица 3. Построение огибающей эпюры изгибающих моментов проезжей части.

Рис.7 Огибающие эпюры М

3 Подбор рабочей арматуры плиты

Подбор рабочей арматуры осуществляется из условия прочности по изгибающему моменту исходя из уравнений равновесия внешних и внутренних сил: суммы проекций на горизонтальную ось и момента относительно центра тяжести растянутой арматуры (рис. 7)

Рис. 8 Схема к подбору сечения плиты

=

откуда следует:

где X - высота сжатой зоны;

Ав - площадь сжатой зоны;

Rs - расчётное сопротивление арматурной стали;

hо - рабочая высота сечения;

Аплощадь арматуры

z - плечо внутренней пары сил;

m - Коэффициент условий работы, для бездиафрагменных пролетных строений m=0,8

И - толщины соответственно нижнего и верхнего защитных слоев.

Условие прочности:

, где Мнаибольший расчетный момент

Для плиты принят бетон класса В35 с Rb=17,5 МПа и арматура класса AII диаметром 14мм с Rs=265МПа

где dфактический диаметр арматуры, n - количество стержней арматуры.

Минимальное количество стержней n =5

Задаваясь различным количеством стержней арматуры добьемся условия прочности.

Исходя из условия прочности, принимаем 13 стержней ∅14мм - верхней арматуры и 7 стержней ∅14мм - нижней.

4 Расчет наклонных сечений плиты на прочность при действии поперечной силы

Qb - поперечное усилие, передаваемое в расчете на бетон сжатой зоны над концом наклонного сечения и определяемое по формуле:

где b, h0 - ширина сплошной плиты и расчетная высота сечения, пересекающего центр сжатой зоны наклонного сечения;

с - длина проекции невыгоднейшего наклонного сечения на продольную ось элемента.- коэффициент условий работы, равный

,

но не менее 1,3 и не более 2,5

где Rb,sh - расчетное сопротивление на скалывание при изгибе;

при tq £ 0,25 Rb,sh - проверку на прочность по наклонным сечениям допускается не производить.

Рис. 9 Схема к определению

где поперечная сила от нормативной нагрузки,статический момент отсеченной части, I - момент инерции сечения, b - ширина сплошной плиты

,

t - толщина плиты, у - расстояние от центра тяжести отсеченной части до центра тяжести плиты.

=

65кПа -проверку на прочность по наклонным сечениям допускается не производить.

5 Расчет бетона и арматуры на выносливость

Расчет на выносливость элементов железобетонных конструкций с ненапрягаемой арматурой производится по формулам сопротивления материалов без учета работы бетона растянутой зоны.

Проверка по бетону

- проверка по арматуре

Ired,b - момент инерции приведенного сечения относительно нейтральной оси без учета растянутой зоны бетона с введением отношения n к площади всей арматуры.

x¢ - высота сжатой зоны бетона, определяемая по формулам упругого тела, без учета растянутой зоны бетона;

mbl, masl - коэффициенты, учитывающие асимметрию цикла напряжений в бетоне и в ненапрягаемой арматуре (с учетом сварных соединений) согласно, вводимые к расчетным сопротивлениям соответственно бетона Rb и арматуры Rs;

где bb - коэффициент, учитывающий рост прочности бетона во времени и принимаемый по табл. 25. Для класса бетона В35 bb =1,31

eb - коэффициент, зависящий от асимметрии цикла повторяющихся напряжений

И принимаемый по табл. 7.17

где ers - коэффициент, зависящий от асимметрии цикла изменения напряжения в арматуре r = smin / smax, приведен в табл. 7.17

brw - коэффициент, учитывающий влияние на условия работы арматурных элементов наличия сварных стыков или приварки к арматурным элементам других элементов, приведен в табл. 7.18 .

Расчет нижней арматуры и бетона

Рис.10 Схема к определению нижней арматуры на выносливость

r =

Из таблицы 7.17 eb - 1,01; Из таблицы 7.17. ers =0,835;

Из таблицы 7.18 brw =0,668

,

где n"- коэффициент отношения модулей упругости, при котором учитывается виброползучесть бетона. n" =15

Условие выполнено! Исходя из условия выносливости, принимаем 7 стержней арматуры диаметром 14 мм.

Расчет верхней арматуры и бетона

Рис.11 Схема к определению верхней арматуры из условия выносливости бетона.

r =

Условие выполнено! Исходя из условия выносливости, принимаем 13 стержней арматуры диаметром 14 мм.

6 Расчет по раскрытию трещин

Ширину раскрытия нормальных и наклонных к продольной оси трещин а, см, необходимо определить по формуле:

,

где - растягивающее напряжение, Е - модуль упругости арматуры,

предельное значение расчетной ширины раскрытия трещин.

где Мнормативный изгибающий момент в середине расчетного пролета,

приведенный момент сопротивления.

Где приведенный момент инерции,

у

Коэффициент раскрытия трещин, определяемый в зависимости от радиуса армирования,

Радиус армирования, см.

где площадь зоны взаимодействия для нормального сечения, принимаемая ограниченной наружным контуром сечения и радиусом взаимодействия r = 6d, - коэффициент, учитывающий степень сцепления арматурных элементов с бетоном, n - число арматурных элементов с одинаковым номинальным диаметром d, d - диаметр одного стержня.

,см

сечение в середине пролёта

Сечение на опоре

6 Увязка и компоновка рабочей арматуры

Увязка и компоновка рабочей арматуры верхних и нижних сеток представлена в приложении на листах 5 и 6

3. Определение усилий в сечениях главной балки

1 Определение постоянных нагрузок

Сбор постоянных нагрузок.

Для определения постоянной нагрузки, приходящейся на одну балку, воспользуемся методом упруго оседающих опор.(см. рис.12)

Рис. 12 Схема к определению линий влияний R

,

где d =1,770- расстояние между несущими элементами,

I- момент инерции сечения балки, расчетный пролет, момент инерции плиты.

I=0,02985м4

где b - ширина плиты, t толщина плиты

По приложению 10, по интерполяции находим ординаты линий влияния для нулевой и первой балок. Результаты помещены в табл.5.

Ординаты л.вл. на 0 балке	значение	Ординаты л.вл. на 1 балке	значение

Ординаты на консолях для 0 балки.

Ординаты на консолях для 1 балки.

где длина консоли, d - расстояние между балками.

По данным значениям строим линии влияния для 0 и 1 балок.

Рис.13 Линии влияния R0 и R1

Сбор постоянных нагрузок для балки №1

Наименование
Собств. вес Г.Б.
Выравн. слой
Гидро изол.
Защ. слой
Асф. Бетон ПЧ
Асф. Б. (трот)
Барьерное огр.
Перильное огр.

Сбор постоянных нагрузок для балки № 1

Наименование
Собств. вес Г.Б.
Выравн. слой
Гидро изол.
Защ. слой
Асф. Бетон ПЧ
Асф. Б. (трот)
Барьерное огр.
Перильное огр.

2 Определение КПУ для временных нагрузок

Для определения КПУ воспользуемся методом упруго оседающих опор.

При определении коэффициентов КПУ линии влияния, построенные по принятому методу, загружаются временной нагрузкой, устанавливаемой в невыгоднейшее положение на проезжей части для рассматриваемой линии влияния.

· 1 схема загружения - нагрузку А14 располагают при загруженных тротуарах не ближе 1,5 м от кромки проезжей части до оси нагрузки. Размер полосы безопасности зависит от габарита проезжей части. Расстояние между осями соседних полос нагрузки должно быть не менее 3,0 м. Число полос нагрузки не должно превышать числа полос движения для заданного габарита проезжей части.

Рис.14 I схема установки А-14

Значения КПУ

- для пешеходной нагрузки

Для колесной нагрузки от тележки Р/2

· 2 схема загружения - при незагруженных тротуарах нагрузку А 14 устанавливают на расстоянии 1,5 м от ограждения ездового полотна до оси нагрузки.

Рис.15 II схема установки А-14

1)Балка 0:

2) Балка 1:

· Схема загружения нагрузкой Н14 - следует располагать вдоль направления движения на любом участке проезжей части моста. Нагрузку НК14 не учитывают совместно с временной нагрузкой на тротуарах и для определения максимальных усилий в балке устанавливают вплотную к полосе безопасности.

Рис.16 схема установки НК-100

)Балка 0:

) Балка 1:

3.3 Определение коэффициентов надежности и динамичности

Согласно п.2.23 коэффициент надежности по нагрузке - следует принимать:

для тележки =1,337, где длина загружения

для полосовой нагрузки АК14

для толпы

Согласно п.2.22 коэффициент динамичности - следует принимать:

для АК14 ;

Нормативную временную нагрузку на тротуары следует определять по формуле:

4 Определение внутренних усилий от временной нагрузки

Определение усилий М и Q в главных балках производят путем загружения линий влияния этих усилий постоянной и временной нагрузками.

При этом временной нагрузкой следует загружать таким образом, чтобы получить при этом максимальное усилия. А именно: полосовая нагрузка ставится на максимальную площадь, а тележки - на максимальные ординаты.

Определяют усилия в характерных сечениях, количество которых достаточно для построения огибающих эпюр этих усилий.

В курсовом проекте усилия определяют в трех сечениях:

в середине пролета (сечение 1-1)

в четверти пролета (сечение 2-2)

на опоре пролета (сечение 3-3)

Определяют М и Q в сечениях 1-1, 2-2 и 3-3 путем загружения соответствующих линий влияния усилий в каждом сечении.

Усилия от временной нагрузки при загружении проезжей части А14 по первой схеме определены по формулам:

Усилия от временной нагрузки при загружении проезжей части А14 по второй схеме определены по формулам:

При загружении колесной нагрузкой НК 14 формулы М и Q будут:

Определяем усилия, возникающие в главной балке от временных нагрузок.

) от нагрузки АК14

а) в середине пролёта

По первой схеме АК

По второй схеме АК

Загружение нагрузкой Н 14

Для балки №0

Для балки №1

б) в четверти пролёта

По первой схеме АК

По второй схеме АК

Загружение нагрузкой Н 14

Для балки №0

Для балки №1

Определение поперечной силы

) от нагрузки АК14

а) в середине пролёта

По первой схеме АК

По второй схеме АК

Загружение нагрузкой НК - 100

Для балки №0

Для балки №1

б) в четверти пролёта

По первой схеме АК

По второй схеме АК

Загружение нагрузкой НК - 100

Для балки №0

Для балки №1

в) в опорном сечении

По первой схеме АК

По второй схеме АК

Загружение нагрузкой НК - 100

Для балки №0

Для балки №1

Результаты расчетов внутренних усилий в главной балке удобно оформить в табличной форме.

Расчётные значения внутренних усилий

Балка №0 Нормативная

	пост. нагр								Экстремал

Расчётная

	Пост. нагр								Экстремал

Нормативная

Расчетная

3.5 Построение огибающих эпюр усилий

Балка № 0

Балка № 1

Рис. 19. Огибающие эпюры М и Q от нормативных и расчетных нагрузок

4. Расчет и конструирование главной балки

1 Подбор рабочей арматуры главной балки

Подбор рабочей арматуры осуществляется из условия прочности по изгибающему моменту исходя из уравнений равновесия внешних и внутренних сил: суммы проекций на горизонтальную ось и момента относительно центра тяжести растянутой арматуры (см.п.2.3)

Схема к подбору рабочей арматуры в балке

предельный момент,

где толщина стенки, h0- расстояние от центра тяжести арматурного сечения до верха плиты проезжей части, х - высота сжатой зоны.

h -a, где h= 1,53м - высота балки.

где расстояние от центра тяжести арматур из стержней.

В расчетах будем использовать арматуру ∅32 мм. Кроме того, после стыковки трех стержней в сечение вводим коротыши ∅32мм.

Условие прочности:

Задаваясь различным количеством стержней арматуры, добьемся условия прочности. Результаты расчета сведены в табл.8

Подбор арматуры в балке

Таким образом, для главной балки принимаем 12 стержней + 2 коротыша (в вертикальном сечении).

2 Проверка по прочности нормальных сечений

Расчет сечений, нормальных к продольной оси элемента, когда внешняя сила действует в плоскости оси симметрии сечения и арматура сосредоточена у перпендикулярных указанной плоскости граней элемента, должен производиться в зависимости от значения относительной высоты сжатой зоны x = х/h0, определяемой из соответствующих условий равновесия. Значение x при расчете конструкций, как правило, не должно превышать относительной высоты сжатой зоны бетона xy, при которой предельное состояние бетона сжатой зоны наступает не ранее достижения в растянутой арматуре напряжения, равного расчетному сопротивлению Rs или Rp с учетом соответствующих коэффициентов условий работы для арматуры.

Значение xy определяется по формуле

,

где w = 0,85-0,008 Rb - для элементов с обычным армированием;

при этом расчетное сопротивление бетона Rb следует принимать в МПа напряжения в арматуре s1 следует принимать равным 350МПа, s - для ненапрягаемой арматуры;

напряжение s2 является предельным напряжением в арматуре сжатой зоны и должно приниматься равным 500 МПа.

Если при расчете по прочности окажется необходимым и обоснованным сохранение полученного по расчету значения x = х/h0 по величине большего граничного значения xy согласно п. 7.61 , то рекомендуется руководствоваться указаниями СП 63.13330.

w = 0,85-0,008*Rb = 0,85 - 0,008*15,5 =0,726

Определение высоты сжатой зоны сведено в табл.19

Таблица №19

x< x в любом изменении сечения, следовательно, проверка выполняется.

3 Построение эпюры материалов

Построение эпюры материалов позволяет рационально использовать рабочую арматуру по длине балки. При построении эпюры материалов откладываем предельные моменты от каждой пары стержней в точках пересечения огибающей эпюры моментов с i -ми предельными моментами получаем точки теоретического обрыва. Согласно п.7.126 выключившиеся из работы стержни необходимо продолжить на расстояние не менее 27ø арматуры. 27*32=864мм. Перегибы стержней арматуры делают по дуге круга радиусом не менее 10ø арматуры. Наклон отгибаемых стержней к оси балки выполнен под углом 45.

Рис. 22 Эпюра материалов.

4.3 Расчет по прочности сечений, наклонных к продольной оси элемента

Расчет по прочности наклонных сечений должен производиться с учетом переменности сечения:

на действие поперечной силы между наклонными трещинами (см. п. 7.77) и по наклонной трещине (см. п. 7.78 );

на действие изгибающего момента по наклонной трещине для элементов с поперечной арматурой (см. п. 7.83 ).

Расчет сечений, наклонных к продольной оси элемента, на действие поперечной силы. Для железобетонных элементов с поперечной арматурой должно быть соблюдено условие, обеспечивающее прочность по сжатому бетону между наклонными трещинами:

Q £ 0,3jwl jbl Rb bh0

где: Q - поперечная сила на расстоянии не ближе h0 от оси опоры;

jwl = 1 + hn1mw, при расположении хомутов нормально к продольной оси

где h = 5 - при хомутах, нормальных к продольной оси элемента;

n1 - отношение модулей упругости арматуры и бетона, определяемое согласно п. 7.48*;

Asw площадь сечения ветвей хомутов, расположенных в одной плоскости;w - расстояние между хомутами по нормали к ним;- толщина стенки (ребра);- рабочая высота сечения.

Коэффициент jbl определяется по формуле

jbl = 1 - 0,01 Rb ,

в которой расчетное сопротивление Rb принимается в МПа.

jbl = 1 - 0,01 R=1- 0,01*17,5=0,825

;

jwl = 1 + hn1mw =£ 0,3jwl jbl Rb bh0

03кН < 1502,94кН

Расчет наклонных сечений элементов с поперечной арматурой на действие поперечной силы

следует производить для элементов с ненапрягаемой арматурой из условий:

Q £ S Rsw Asi sin a + S Rsw Asw + Qb + Qrw ;

Q - максимальное значение поперечной силы от внешней нагрузки, расположенной по одну сторону от рассматриваемого наклонного сечения;

SRswAsisina, SRswAsw - суммы проекций усилий всей пересекаемой ненапрягаемой (наклонной и нормальной к продольной оси элемента) арматуры при длине проекции сечения с, не превышающей 2h0;

Rsw, - расчетное сопротивление ненапрягаемой арматуры с учетом коэффициента ma4 , определяемого по п. 7.40;

a - угол наклона стержней (пучков) к продольной оси элемента в месте пересечения наклонного сечения;

Qb - поперечное усилие, передаваемое в расчете на бетон сжатой зоны над концом наклонного сечения и определяемое по формуле

,

где b, h0 - толщина стенки (ребра) или ширина сплошной плиты и расчетная высота сечения, пересекающего центр сжатой зоны наклонного сечения;

с - длина проекции невыгоднейшего наклонного сечения на продольную ось элемента, определяемая сравнительными расчетами согласно требованиям п. 7.79.- коэффициент условий работы, равный

,

но не менее 1,3 и не более 2,5,

где Rb,sh - расчетное сопротивление на скалывание при изгибе (табл. 23*);

tq - наибольшее скалывающее напряжение от нормативной нагрузки;

при tq £ 0,25 Rb,sh - проверку на прочность по наклонным сечениям допускается не производить, а при tq > Rb,sh - сечение должно быть перепроектировано;

Qwr - усилие, воспринимаемое горизонтальной арматурой, кгс:

Qwr = 1000 Awr K ,

где Awr - площадь горизонтальной ненапрягаемой арматуры, см2, пересeкаемой наклонным сечением под углом b, град.

Значение коэффициента К определяется условием

,

где поперечная сила от нормативной нагрузки,

статический момент отсеченной части,

I - момент инерции сечения, b - толщина стенки.

Проверка в месте третьего отгиба

Рис.27 Схема к определению усилий в сечении четвертого отгиба, наклонном к продольной оси

Результаты расчета по наклонным сечениям в месте третьего отгиба

В месте четвертого отгиба tq £ 0,25 Rb,sh - проверку на прочность по наклонным сечениям допускается не производить

Расчет наклонных сечений по изгибающему моменту следует производить, используя условия:

для элементов с ненапрягаемой арматурой

М £ Rs As zs + S Rs Asw zsw + S Rs Asi zsi ;

где М - момент относительно оси, проходящей через центр сжатой зоны наклонного сечения, от расчетных нагрузок, расположенных по одну сторону от сжатого конца сечения;

zsw, zs, zsi ; - расстояния от усилий в ненапрягаемой и напрягаемой арматуре до точки приложения равнодействующей усилий в сжатой зоне бетона в сечении, для которого определяется момент;

Rs - расчетное сопротивление ненапрягаемой арматуры.

As, Asw - площади продольной арматуры и хомутов соответственно.

Проверка в опорном сечении

Рис.28 Схема к определению моментов в опорном сечении, наклонном к продольной оси

Результаты расчета по наклонным сечениям в месте опирания балки

Проверка в месте первого отгиба

Рис.29 Схема к определению моментов в сечении первого отгиба, наклонном к продольной оси

Результаты расчета по наклонным сечениям в месте первого отгиба

1. СП 35.13330.2011- мосты и трубы

Поливанов Н.И. Проектирование и расчет железобетонных и металлических мостов.

Щетинина Н.Н. Проектирование и расчет элементов балочного железобетонного пролетного строения автодорожного моста.

Похожие работы на - Проектирование железобетонного моста

Проектирование железобетонного моста. Определение числа пролетов моста.Схема моста. Проектирование варианта моста для заданных местных условий - задача имеющая множество возможных решений из которых необходимо выбрать лучшее.

Поделитесь работой в социальных сетях

Если эта работа Вам не подошла внизу страницы есть список похожих работ. Так же Вы можете воспользоваться кнопкой поиск

1. В ведение …………………………………………….……………………….…2

2. Проектирование железобетонного моста….……………………………….…3

3. Схема промежуточной поры……………………..………………..………......4

4. Определение числа свай в фундаменте опоры….……………………...…….7

5. Определение числа пролетов моста………………………………………......12

6.Схема моста……………………………………………………………………..14

7. Список литературы………...…………………………………………………..15

ВВЕДЕНИЕ

Проектирование варианта моста для заданных местных условий - задача, имеющая множество возможных решений, из которых необходимо выбрать лучшее. Сложность решения этой задачи связана с одной стороны с большим разнообразием систем и конструкций железобетонных мостов, и как следствие большим количеством вариантов моста, которые могут быть назначены для каждого мостового перехода. С другой стороны, как правило, не просто отыскать среди рассматриваемых вариантов тот, который в наибольшей степени одновременно удовлетворял бы целому ряду требований предъявляемых к мосту. Основными из таких требований является: непрерывная и безопасная эксплуатация; большая долговечность и наименьшие эксплуатационные расходы; наименьшая строительная стоимость, трудоемкость сооружения, срок постройки, расход основных материалов. Кроме того, рекомендуемый вариант должен соответствовать современным требованиям и достижениям в области индустриализации строительства и комплексной механизации производственных процессов.

Проектирование железобетонного моста

Для средних железобетонных балочно-разрезных мостов через несудоходные реки в практике часто принимают схему с одинаковыми пролетами. Длина пролета в этом случае является одним из показателей варьирования (наряду с типами пролетных строений, опор, фундаментов).

Длину пролета следует назначать в соответствии с типовыми пролетными строениями. Кроме того, следует учитывать, что от длины пролета в значительной мере зависит стоимость варианта моста. При высоких насыпях, больших глубинах меженных вод, слабых грунтах по трассе мостового перехода, вследствие высокой стоимости опор моста, целесообразно уменьшить их количество за счет увеличения длин пролетов и, наоборот – при дешевых опорах выгодно уменьшить длины пролетов, чтобы снизить стоимость пролетных строений.

Следует иметь ввиду, что по условию беззаторного пропуска льда, длину пролетов русловой части следует принимать ориентировочно не менее 10÷15 м при слабом ледоходе (толщина льда h л ≤0,5 м), 15÷20 м при среднем ледоходе (0,5≤ h л ≤1,0 м) и 20÷30 м при сильном ледоходе (h л ≥1 м).

Конструкция промежуточных опор может быть весьма разнообразна. Вместе с тем необходимо помнить, что применение типовых опор, особенно сборных облегченного типа, ограничено местными условиями. Например, свайные, стоечные, столбчатые и рамные промежуточные опоры могут применяться только вне русла реки и при отсутствии или слабом ледоходе. Поэтому в руслах рек следует применять массивные опоры. В курсовой работе рекомендуется при проектировании использовать обсыпные устои т.к. они защищены от воздействия водотока и льда конусом насыпи, что в свою очередь позволяет более широко применять сборные облегченные конструкции.

Схема промежуточной опоры

Составление схемы начинают с размещения осей вертикальных проекций опоры на которых указывают уровни подошвы рельса (ПР), уровня высоких вод (УВВ), уровня меженных вод (УМВ), поверхности грунта после размыва и поверхности слоев грунта. Для заданного пролетного строения по приложению 1 подбирают размеры нижней подушки опорной части вдоль а оч и поперек b оч моста.

Наименьший размер железобетонной подферменной плиты (оголовка) вдоль моста.

l п – полная длина пролетного строения, м

l – расчетный пролет, м

∆ - зазор между торцами пролетных строений (для железобетонных пролетных строений принимается 0,05 м)

C 2 – расстояние от подферменной площадки до грани подферменной плиты, равное 0,15 м.

Наименьший размер подферменной плиты поперек моста

где В – расстояние между осями балок, равное 1,8 м

b оч – размер поперек моста нижней подушки опорной части, м

C 1 – расстояние от нижней подушки опорной части до грани подферменной плиты, принимается 0,15÷0,20 м

C 3 – расстояние от подферменной площадки до грани подферменной плиты, равное 0,3 м.

Толщину подферменной плиты принимают 0,8÷1,2 м.

Для того чтобы устранить потеки воды на поверхности тела опоры размеры части опоры от низа подферменной плиты до отметки соответствующей уровню высокого ледохода (УВЛ) плюс 0,5 м принимаются не менее чем на 0,2 м меньше размеров подферменной плиты.

Нижележащая ледорезная часть опоры до отметки уровня низкого ледохода (УНЛ) минус толщина льда и 0,25 м, а на поверхности, не покрытой меженной водой, на 0,25 м ниже поверхности грунта после размыва, должна иметь вертикальные грани и заострения в плане с верховой и низовой стороны. В зависимости от интенсивности ледохода угол заострения ледорезной грани принимается в пределах 90÷120 градусов. Эта часть опоры принимается бетонной массивной. Размеры ледорезной части опоры можно принять конструктивно таким образом, чтобы расстояние от края вышележащей части до края ледореза составляло не менее 0,25 м.

В курсовой работе условно принимается, что уровень низкого ледохода (УНЛ) равен уровню меженных вод (УМВ), а уровень высокого ледохода (УВЛ) – уровню высоких вод (УВВ). Уровень меженных вод в курсовой работе можно условно принять на 1,5÷2,5 м ниже уровня высоких вод.

Головы свай заделывают в прямоугольный в плане железобетонный ростверк толщиной 1,5÷2,0 м. Размеры ростверка должны превышать размеры нижней части опоры не менее чем на 0,6 м. Окончательно размеры ростверка определяются после размещения в нем необходимого количества свай.

УВВ=14м; УМВ=11,5м.

ВО=ПР- h co ; ВО=1,9-1,58=18,32 м;

h o =Н 1 =1,0 м;

НПП=18,32-1,0=17,32 м;

ВЛ=14,5 м;

Н 2 =НПП-ВЛ; Н 2 =17,32-14,5=2,82 м;

ОФ=11,5-0,85=10,65 м;

ВЛ=Н 3 =14,5-10,65=3,85 м;

Н 4 =2,0 м;

S кр =; S кр ==1,14

V кр =3,22;

V пр =6,43

V 1 =а*в*с; V 1 = 1,8*3,36*1=6,05

V 2 = V кр + V пр; V 2 =3,22+6,43=9,65

V 3 =25,41

V 4 =3,7*4,0*2,0=29,6

V опоры =6,05+9,65+25,41+20,8=70,71

Определение числа свай в фундаменте опоры

Свайный фундамент целесообразно применять при строительстве опор мостов, когда прочные грунты залегают на глубине более 5м. При этом плита, объединяющая сваи (ростверк), может быть заглублена в грунт (низкий свайный ростверк) или расположена выше поверхности грунта (высокий свайный ростверк) после ее планировки, а на реках – выше дна водотока. Фундаменты с низким ростверком возводятся, как правило на сухих местах, например на поймах рек или в руслах если глубина воды не более 3 м. При большей глубине воды целесообразно применять высокий свайный ростверк.

Для промежуточных опор в заданных грунтовых условиях можно принять фундаменты с высокими ростверками на висячих забивных железобетонных сваях квадратного сечения размерами 35х35, 40х40 см. Кроме того, можно рассмотреть использование полых круглых свай диаметром 40, 50 см с толщиной стенки 8 см или диаметром 60, 80 см и толщиной стенки 10 см. Рекомендуется погружать сваи во второй слой грунта основания на глубину не менее 5÷6 м. Длина свай принимается кратной 1 м.

Вертикальные нагрузки на свайный ростверк складываются из собственного веса частей опоры, давления от веса пролетных строений и мостового полотна и веса временной вертикальной нагрузки от подвижного состава.

Для определения веса самой опоры ее разделяют на части простой геометрической формы: подферменную плиту, тело опоры выше УВВ, ледорезная часть, ростверк. Нагрузка от веса опоры:

G чо =6,05*24,5+9,65*24,5+25,41*23,5+29,6*24,5=1707

где  i - нормативный удельный вес материала элемента. Для бетона  б = 23,5 кН/м 3 для железобетона  жб – 24,5 кН/ м 3

V i – объем частей опоры.

Нормативная нагрузка на опору от веса двух одинаковых пролетных строений

N пс =24,5*18,9+4,9*9,3=508,62

где р – 4,9 кН/м – вес одного погонного метра двух тротуаров с консолями и перилами.

V жб – объем одного пролетного строения, принимается по приложению 1.

Нормативное давление на опору от веса мостового полотна

N мп =19,4*2*9,3=30,70

 бп – 19,4 кН/м 3 - удельный вес балласта с частями верхнего строения пути

А бп – 2 м 2 – площадь сечения балластной призмы с частями пути.

Нормативное давление на опору от временной подвижной нагрузки, расположенной на двух пролетах

с – расстояние между осями опирания соседних пролетных строений.

Величина с (рис. 5) зависит от зазора между пролетными строениями, а также полной и расчетной длины пролетного строения и определяется в случае применения одинаковых пролетных строений по формуле:

C=0 ,05+0,6=0,65

где ∆ - зазор между торцами пролетных строений

2 d – разность между полной и расчетной длиной пролетного строения

Таблица 3
Нормативная вертикальная эквивалентная нагрузка для загружения железнодорожным подвижным составом
Длина загружения λ , м
Интенсивность эквивалентной нагрузки ν , кН/м	191,8	186,0	180,8	169,7	160,5	153,2	147,2	142,2	138,3

Суммарная расчетная вертикальная нагрузка на свайный ростверк

N=1 ,1(1707+508,62)+1,3*30,70+1,24*1807,84=4718,82

где γ к =1,1 – коэффициент надежности по нагрузке от веса конструкции

γ бп =1,3 – коэффициент надежности по нагрузке от веса балласта

γ пн = (1,3- 0,003 λ) – коэффициент надежности по временной нагрузке

Требуемое количество свай в опоре определяется по формуле:

где k г =1,2÷1,4 - коэффициент учета влияния горизонтальных нагрузок

k н =1,6÷1,65 - коэффициент надежности.

Ф – расчетная несущая способность одной сваи. Принимается в зависимости от типа свай по таблице 4.

Таблица 4
Несущая способность свай, кН
Сечение свай, м		Диаметр свай, м
0,35х0,35	0,40х0,40
800÷1000	1000÷1200	1000÷1200	1200÷1500	1500÷2000	2000÷3000

Полученное число свай размещают в плане по ростверку в рядовом или шахматном порядке равномерно с равными расстояниями между ними в двух взаимно перпендикулярных направлениях. При этом должно быть обеспечено минимальное расстояние между осями свай, которое составляет 3 d (d - диаметр либо размер грани сваи). Кроме того, необходимо обеспечить минимальное расстояние от края сваи до края ростверка не менее чем 0,25 м.

Если по этим условиям не удается распределить полученное количество свай в ростверке, то необходимо увеличить его размеры. В том случае если изменение размеров ростверка в плане приводит к изменению его объема, необходимо выполнить расчет по определению суммарной расчетной вертикальной нагрузки еще раз, приняв при этом уточненные размеры ростверка и соответственно уточнить количество свай.

После определения количества пролетов моста и составления схемы мостового перехода необходимо уточнить длину свай в промежуточных опорах и их количество. В случае применения промежуточных опор разной высоты необходимо выполнить расчет по определению числа свай для каждой из опор. На миллиметровой бумаге необходимо вычертить в масштабе 1:100 схему промежуточной опоры.

где L о – заданное отверстие моста, м

h со – строительная высота пролетного строения на опоре, м

l п – полная длина заданного пролетного строения, м

b – ширина ледорезной части промежуточной опоры вдоль моста, м

Отметка подошвы рельса определяется по формуле:

ПР=11,5+8,4=19,9

где УМВ – уровень меженных вод

Н – заданное возвышение подошвы рельса над уровнем меженных вод.

Полученное по формуле значение n округляют до ближайшего большего целого числа. Если дробная часть количества пролетов составляет не более 0,05 от целой, то округление выполняют до ближайшего меньшего числа пролетов.

После окончательного назначения схемы моста рассчитывается расстояние между шкафными стенками устоев

L =0,05(6+1)+6*9,3=56,15

Положение середины моста на профиле перехода определяется из условия пропорциональности частей отверстия моста, расположенных в пределах левой и правой пойм.

Из этого условия расстояние от середины реки по уровню меженных вод до середины моста равно

Сумма ширин ледорезных частей всех промежуточных опор

В М – ширина реки по уровню меженных вод

В Л , В П – ширина соответственно левой и правой поймы.

На профиле перехода положительное значение а откладывается от середины реки по УМВ вправо, а отрицательное значение – влево. От середины моста в обе стороны откладывается по 0,5 L , затем расстояние между шкафными стенками устоев разбивают на пролеты l п + 0,05 и проводят оси промежуточных опор.

Схема моста

Промежуточные опоры в русле при УМВ можно принять одинаковой высоты. На поймах обрез фундамента должен располагаться на 0,25 м ниже поверхности грунта после размыва. Подошва ростверка в крупных и средних песчаных грунтах может располагаться на любом уровне, а в пучинистых грунтах, т.е. пылеватых, супесчаных и глинистых не менее чем на 0,25 м ниже глубины промерзания.

В зависимости от высоты подходных насыпей и величины пролетов моста принимаются устои по типовым проектам (приложении 2). Откос конуса насыпи с уклоном 1:1,5 должен проходить ниже подферменной площадки устоя не менее чем на 0,6 м. Бровку насыпи располагают ниже подошвы рельса на 0,9 м.

На фасаде моста необходимо указать следующие размеры:

• длину моста (расстояние между задними гранями устоев);
• длину пролетных строений и величину зазора между торцами;
• отметку низа конструкции (НК), которая должна быть выше УВВ не менее чем на 0,75 м;
• отметку уровней высоких и меженных вод, подошвы рельса (ПР), бровки насыпи (БН), верха опоры (ВО), обреза (ОФ) и подошвы фундамента (ПФ);

Список литературы

1. СНиП 2.05.03-84. Мосты и трубы/ Госстрой СССР. М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1985. – 253 с.
2. Пособие к СНиП 2.05.03-84 «Мосты и трубы» по изысканиям и проектированию железнодорожных и автодорожных мостовых переходов через водотоки (ПМП-91) Москва 1992
3. СНиП 3.06.04-91 Мосты и трубы/ Госстрой СССР. М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1992. – 66 с.
4. ГОСТ 19804-91 Сваи железобетонные. Технические условия. М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1991. – 15 с .
5. Копыленко В.А., Переселенкова И.Г. Проектирование мостового перехода на пересечении реки трассой железной дороги: Учебное пособие для вузов ж.-д. транспорта/ Под ред. В.А. Копыленко. – М.: Маршрут, 2004. – 196 с.
6. Проектирование мостовых переходов на железных дорогах: Учебник для вузов/ М.И. Воронин, И.И. Кантор, В.А. Копыленко и др.; Под ред. И.И. Кантора. – М.: Транспорт, 1990. – 287 с.
7. Мосты и тоннели на железных дорогах: Учебник для вузов/ В.О. Осипов, В.Г. Храпов, Б.В. Бобриков и др.; Под ред. В.О. Осипова. – М.: Транспорт, 1988. – 367 с.

Другие похожие работы, которые могут вас заинтересовать.вшм>
5109.		Проектирование автодорожного железобетонного моста	1.28 MB
	Несущие элементы проезжей части – железобетонные плиты проезжей части (принимаем толщиной 18 см) воспринимают нагрузку от транспортных средств с ездового полотна, от пешеходов с тротуаров и передают их на основные несущие конструкции пролётного строения.
5430.		РАСЧЕТ ТРЕБОВАНИЙ К ПОГРЕЩНОСТЯМ КОМПОНЕНТОВ КАНАЛА ИЗМЕРЕНИЯ ДЕФОРМАЦИИ НА ОСНОВЕ НЕУРАВНОВЕШЕННОГО МОСТА С ТЕНЗОРЕЗИСТОРОМ	193.64 KB
	Деформация может быть положительной (растяжение) и отрицательной (сжатие). Несмотря на то, что деформация является величиной безразмерной, ее иногда выражают в мм/мм. На практике значения измеряемой деформации очень малые. Поэтому деформацию часто выражают в микро-деформациях
13720.		Проектирование РЭС	1.33 MB
	Результатом проектирования как правило служит полный комплект документации содержащий достаточные сведения для изготовления объекта в заданных условиях. По степени новизны проектируемых изделий различают следующие задачи проектирования: частичная модернизация существующего РЭС изменение его параметров структуры и конструкции обеспечивающая сравнительно небольшое несколько десятков процентов улучшение одного или нескольких показателей качества для оптимального решения тех же или новых задач; существенная модернизация которая...
14534.		Проектирование заготовки	46.36 KB
	Проектирование заготовки Задачами технолога при проектировании является: Определить вид заготовки используемый для изготовления данной детали; определение метода получения заготовки; является функцией специалиста – технолога литейщика или давленца; Наметить расположение плоскости разъема; которое определяет распределение напусков формовочных штамповочных уклонов; Выбор метода получения заготовки определяется следующими факторами: материал детали; конфигурация детали; категория ответственности детали. Материал детали на 90...
8066.		Логическое проектирование	108.43 KB
	Логическое проектирование базы данных Логическое проектирование базы данных процесс создания модели используемой на предприятии информации на основе выбранной модели организации данных но без учета типа целевой СУБД и других физических аспектов реализации. Логическое проектирование является вторым...
17151.		Проектирование нефтебаз (СНН)	2.45 MB
	Выросшие требования к качеству нефтепродуктов предопределяют и условия работы предприятий нефтепродуктообеспечения, требующие принятия неординарных и экономически целесообразных решений.
3503.		Проектирование ИС учета ТМЦ	1007.74 KB
	Объектом исследования является общество с ограниченной ответственностью “Мермад”. Предметом исследования является рассмотрение отдельных вопросов, сформулированных в качестве задач по учету ТМЦ.
13008.		Проектирование управляющей МПС	1.25 MB
	Исходные данные для проектирования: БИС МП и EPROM функции Ф1 и Ф2 константы G1 G2 G3 для варианта 6. Для случаев X G1 и X G3 необходимо выдать на пульт оператора сигнал Авария –включить мигание специального светового индикатора лампы накаливания питающейся от осветительной сети переменного тока напряжением 220В частотой 50 Гц с частотой 2 Гц. По запросу с пульта оператора следует выдать на его индикацию значения Xmin Xmx Xсреднее Y для цикла управления предшествующему текущему.; Расстояние от объёкта управления до УМПС – 1 метр...
4768.		Проектирование JK-триггера	354.04 KB
	Состояние триггера принято определять по значению потенциала на прямом выходе. Структура универсального триггера. Принцип действия устройства. Выбор и обоснование типов элементов. Корпусы микросхем выбор в библиотеках DT. Проектирование универсального триггера в САПР DipTrce. Технологический процесс
6611.		Проектирование переходов ТП	33.61 KB
	Исходная информация: маршрут обработки детали, оборудование, приспособления, последовательность переходов в операциях, размеры, допуски, припуски на обработку.

— выполнить проект организации строительства моста (ПОС).
Срок выполнения проекта: 3 месяца

Часть 2.

Решение задачи.

Особенности проекта
Мост запроектирован в виде основания из свайного фундамента, монолитных опор и сборной железобетонной конструкции пролётного строения. Уровень ответственности строения II-ой.

Фундамент под основание свайный. Сваи буронабивные сечением 0,35х0,35м и длиной 15м с равномерным шагом по полю. Несущая способность свай не менее 170 тс, допускаемая расчетная нагрузка на сваю 110тс. Ростверк в виде монолитной фундаментной плиты (бетон В20W8) толщиной 0,6м.
Тело опоры – монолитное с контрфорсами под балками пролётного строения. Проектный класс бетона В20. Шаг контрфорсов 1,83м. Армирование каждой стенки контрфорса 2d16 A400. Открылки длиной 3,5м и шириной стенки 30см. Армирование открылка – шаг 200 d16 A400. Армирование шкафной стенки — шаг 200 d16 A400.
Опорные части – резинометаллические под максимальную нагрузку 75т и смещение 15мм.
Деформационные швы – заполненного типа с окаймлением и резиновым компенсатором.
Пролётные строения – балочные длиной 24 м. из сборного преднапряжённого железобетона.
Дорожная одежда – выравнивающий слой 3 см., гидроизоляция 1см, защитный слой 4 см. и асфальтобетон 7-15 см.

Статический расчет конструкций выполнен в программном комплексе «Лира САПР 2014». Инженерами проведен расчёт плиты проезжей части, пролётного строения, консоли под тротуар, расчет устоя опор моста, свайного основания, ростверка. Проанализирована и рассчитана несущая способность грунта, устойчивость грунта окружающая сваю, устойчивость откоса против сдвига, открылки моста, шкафной стенки устоя, подферменных камней. Пространственная расчетная модель выполнена в программном комплексе Сапфир 2013.

Проведен расчет возможного затопления окружающей территории в половодье в результате строительства моста. Для этого учтена площадь водосбора реки — 102 км2, общий расход воды в реке, площадь прилегающей территории с садовой застройкой, коэффициент снижения расхода половодья от залесённости (0,56), наличие дамб и шлюзов на реке. Данные проанализированы по ежегодной информации до 2013 года.

Вторым этапом нами был разработан проект организации строительства (ПОС) моста.

Петербургский Государственный Университет

Путей Сообщения.

Кафедра «Мосты».

Скорик О.Г.

Курсовой проект «Железобетонный мост»

Пояснительная записка

Руководитель: Выполнил:

Скорик О.Г. Жолобов М.И.

Санкт-Петербург.

Часть 1. Разработка варианта………………………………………...3-6

Часть 2. Расчёт балочного пролётного строения……….….……...7-22

2.1.Расчёт проезжей части пролётных строений…………………..7-13

2.1.1.Определение расчётных усилий…………………………….…7-8

2.1.2.Расчёт сечений плиты………………………………………....8-13

2.2.Расчёт главных балок пролётного строения………………….13-23

2.2.1.Определение расчётных усилий…………………………….13-14

2.2.2.Расчёт балки из предварительно напряжённого железобетона…………………………………………………………………….14-22

Часть 3. Расчёт промежуточной опоры………………….………..23-27

3.1.Определение расчётных усилий в элементах опор…………..23-24

3.2.Расчёт сечений бетонных опор……………………...………...24-27

Список литературы…………………………………………………….28

Часть 1. Разработка варианта.

Назначение основных размеров.

Полная длина моста определяется по заданному отверстию моста с учетом количества пролетов в схеме моста и конструктивных параметров опор (тип устоя, толщина промежуточной опоры и т.д.).

Необходимая длина моста при обсыпных устоях рассчитывается по формуле:

L п =l 0 +n*b+3*H+2*a, где

L п - необходимая длина моста между концами устоев, м;

N-количество промежуточных опор, попадающих в воду, м;

B-средняя толщина промежуточной опоры, м;

H-высота от средней линии трапеции, образуемой горизонталями высоких и меженных вод (по которой измеряется отверстие моста), до отметки бровки полотна, м;

L 0 -отверстие моста, м;

A-величина захода устоя в насыпь

(a=0,75 при <6м. и a=1 при высоте насыпи>6м).

Таким образом

L п =65+2*3,5+3*6,95+2*1=94,85м.

ПР=РСУ+h стр +h габ =22+2,75+5=29,75м.

БП=ПР-0,9=29,75-0,9=28,85м.

H=28,85-(23+20,8)*0,5=6,95м.

Устои приняты свайные. Длина крыла устоя поверху при пролете примыкающих балок 16,5м составит 3,75м. Фактическая длина моста при принятых конструкциях составит (с учетом расстояния между торцами балок по 0,05):

L ф =3,75+0,05+16,5+0,05+27,6+0,05+27,6+0,05+16,5+0,05+3,75=

Фактическая длина моста превышает полную расчетную

0,01 или 1%, что допустимо нормами.

Определение объемов работ

Пролетные строения. Объем железобетона пролетного строения полной длиной 27,6 м – 83,0 м 3 .Объем железобетона пролетного строения полной длиной 16,5 м –35,21 м 3 .

Промежуточные опоры. Имеем три промежуточные опоры высотой по 5,3 м. Объем железобетонных блоков составляет для одной опоры:

V бл =30,3м 3

Бетон омоноличивания блоков и бетон заполнения опоры составляет

V ом =м 3 .

Объем ростверка высотой 2м из монолитного железобетона с размерами в плане 8,6*3,6 м при скосах по 0,5м:

V роств. =2*(3,6*8,6-4*0,5 3)=60,92 м 3 .

При назначении размеров промежуточных опор необходимо учитывать требования норм, в которых указано, как определяются размеры подферменных плит промежуточных опор.

Исходя из наличия ледохода, устраиваем закругленную опору. Для плиты с закругленной в плане формы ширина и толщина определяются по формулам:

a=e+c 1 +0,4+2k 1 ;

b=m+c 2 +0,4+2k 2 ;

Исходя из табличных данных, получаем следующие значения:

a=0,75+0,72+0,4+2*0,15=2,17м;

b=1,8+0,81+0,4+2*0,3=3,61м;

Для определения количества свай в свайном фундаменте промежуточной опоры балочного моста можно пользоваться приближенным способом расчета.

Количество свай определяется по формуле:

n=m, где

M-коэффициент, учитывающий влияние изгибающего момента, действующего по подошве ростверка, равный 1,5-1,8;

SN - сумма расчетных вертикальных сил, действующих по подошве фундамента.

SN=N вр +N бал +N пр.стр. +N оп.

Здесь N вр, N бал, N пр.стр. , N оп вертикальные давления, тс, соответственно от временной нагрузки при загружении двух прилегающих пролетов, от веса балласта на пролетных строениях железнодорожного моста, от веса железобетонных пролетных строений и от веса опоры с фундаментом.

Указанные величины определяются по формулам

N вр= g*к э ;

N бал =2,0*1,3*F б *;

N пр.стр =1,1*V пр.стр. *2,5*0,5;

N оп =1,1*V оп *2,4, где

L 1 ,l 2 -полные длины пролетных строений, опирающихся на опоры, м;

G-коэффициент надежности для временной нагрузки;

2,0-объемная масса балласта;

1,3-коэффициент надежности для балласта;

F б - площадь поперечного сечения для балластного корыта, м 2 ;

1,1-коэффициент надежности для собственного веса конструкции;

V пр.стр - объем железобетона пролетных строений, опирающихся на опору;

2,5-объемная масса железобетона, т/м 3

V оп - объем тела опоры и фундамента, м 3 ;

P d -расчетная несущая способность одной сваи (сваи оболочки);

N вр =1,2*14*=463,68 тс.

N бал =2*1,3*1,8*=129,17 тс.

N пр.стр =1,1*2,5*0,5*(83,0+83,0)=228,25 тс.

N оп =1,1*2,4*(61,42+30,3+46,51)=364,93 тс.

åN=458,05+129,17+228,25+364,93=1180,4 тс.

При применении свай диаметром 60 см 2 длиной 15м несущая способность сваи по грунту составит 125 тс и тогда необходимое количество свай

n=1,6*м.

Примем 15 свай диаметром 60см и длиной 15м под опору. Объем полых свай при толщине стенки 8см составит

V пс =15*15*()=29,4м 3 .

Объем бетона для заполнения полых свай

V з =15*15*м 3 .

Ограждение котлована из брусчатого деревянного шпунта с длиной шпунтин 6м, при периметре ограждения 2*(5,6+10,6)=32,4м площадь вертикальных стенок будет равной 6*32,4=194,4 м 2 .

Устой. Объем железобетона оголовка устоя составляет 61,4 м 3

Объем 9 полых свай с толщиной стенки 8см при длине 20м составит

20*9*()=24,1м 3 .

Объем бетона для заполнения полых свай устоя

20*9*27,4 м 3 ;

Объемы работ и определение стоимостей конструктивных элементов моста приведены в таблице. Табл.1

	Наименование работ	Единица измерения	Количество	Стоимость единицы измерения, руб.	Общая стоимость,
	Изготовление и монтаж пролётного строения из предварительно напряжён­ного железобетона длиной 16,5 м
	То же, длиной 27,6 м
	Сооружение промежуточной опоры
	Устройство ограждения котлована из брусчатого шпунта длиной 6 м	1 м 2 стенки
	Изготовление и погружение железобе­тонных полых свай диаметром 60 см длиной 22 м
	Устройство ростверка из монолитного железобетона
	Устройство тела опоры из сборного железобетона
	Омоноличивание блоков опоры бето­ном и цементным раствором (с учётом заполнения полых свай)
	Общая стоимость опоры
	Сооружение устоя
	Изготовление и погружение железобе­тонных полых свай диаметром 0,6 м и длиной 20 м
	Устройство оголовка устоя из монолит­ного железобетона
	Заполнение бетоном полых свай
	Общая стоимость устоя

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Задание на проектирование

2. Разработка вариантов

2.1 Вариант 1

2.1.1 Определение схемы моста

2.2 Вариант 2

2.2.1 Определение схемы моста

2.2.2 Определение расхода строительных материалов и стоимости

2.3 Сравнение вариантов

3. Расчет пролетного строения

3.1.2 Расчет сечений плиты

Литература

1. Задание на проектирование

Разработать проект железобетонного моста под однопутную железную дорогу через реку отверстием 42 м. Район строительства - Ленинградская обл. Отметка бровки насыпи - 17,90 м. Меженный уровень воды (УМВ) - 10,10 м, высокий уровень воды (УВВ) - 13,00 м. Низкий уровень ледохода (УНЛ) - 10,30 м, высокий уровень ледохода - 12,80 м, толщина льда - 0,4 м. Нормативная временная вертикальная нагрузка - С13. Коэффициент общего размыва К = 1,3.

Профиль перехода с указанием горизонтов воды и инженерной геологии показан на схеме (рис. 1.1).

2. Разработка вариантов

2.1 Вариант 1

2.1.1 Определение схемы моста

Предполагая применение устоев обсыпного типа и учитывая, что отверстие моста составляет 42 м, намечена двухпролетная схема моста с разрезными типовыми балками 227,6. Необходимая длина моста между крайними точками устоев:

Ln = l0 + nb + 3H + 2a, где

n - количество быков, попадающих в воду;

b - толщина промежуточной опоры на уровне горизонта высоких вод, м;

a - величина захода конструкции устоя в насыпь, м;

H - высота насыпи от средней линии трапеции, образуемой горизонтами высоких и меженных вод (по которой измеряется отверстие моста), до отметки бровки насыпи, м;

3Н - длина двух заложений откосов конусов насыпи при крутизне 1:1,5;

l0 - отверстие моста.

Учитывая наличие ледохода, приняты быки обтекаемой формы, сборно-монолитные, толщиной 2,6 м, применительно к типовому проекту 3.501-79.

Число опор, попадающих в воду равно одной (n = 1). В этих условиях необходимая длина моста поверху составит:

Ln = 42 + 2,6 + 3?6,35+ 2?0,75 = 65,15 м.

Устои приняты свайные. Длина крыла устоя поверху при пролете примыкающих балок 27,6 м составляет 5,3 м. С учетом расстояния между торцами балок по 0,05 м фактическая длина моста при принятых конструкциях составит:

Lф = 2?27,6 + 2?5,3 + 3?0,05 = 65,95 м.

Эта длина меньше необходимой на

2.2.2 Определение расхода строительных материалов и стоимости

Пролетные строения.

Объем железобетона пролетного строения полной длиной 27,6 м с ездой поверху 83,0 м3.

Промежуточная опора.

опору высотой 5,3 принимаем в виде сборно-монолитных конструкций.

Определяется необходимое количество полых столбов из железобетона диаметром 100 см длиной 15 м, заполняемых после погружения бетонной смесью. Количество свай расчитывается по формуле:

м - коэффициент, учитывающий влияние изгибающего момента, действующего по подошве ростверка, равный 1,5 - 1,8, причем чем больше влияние постоянных центрально приложенных сил в величине УN, тем меньше значение коэффициента м;

УN - сумма расчетных вертикальных сил, действующих по подошве фундамента, тс.

УN = УNвр + УNбалл + УNпр.стр. + УNоп, где

УNвр, УNбалл, УNпр.стр., УNоп - вертикальные давления, тс, соответственно от временной нагрузки при загружении двух прилегающих пролетов, от веса балласта на пролетных строениях железнодорожного моста, от веса железобетонных пролетных строений и от веса опоры с фундаментом.

Указанные величины определяются по формулам:

Nпр.стр. = 1,1?Vпр.стр.?2,5?0,5; Nоп = 1,1?Vоп?2,4;

l1 и l2 - полные длины пролетных строений, опирающихся на опоры, м;

г - коэффициент надежности для временной нагрузки;

2,0 - объемная масса балласта, т / м3;

1,3 - коэффициент надежности для балласта;

Fбалл - площадь поперечного сечения балластного корыта, м2;

1,1 - коэффициент надежности для собственного веса конструкции;

Vпр.стр. - объем железобетона пролетных строений, опирающихся на опору, м3;

2,5 - объемная масса железобетона, т / м3;

Vоп - объем тела опоры и фундамента, м3;

Pд - расчетная несущая способность одной сваи (сваи-оболочки).

Nпр.стр. = 1,1?(83+83).?2,5?0,5 = 228,3 тс;

Nоп = 1,1?(30,3 + 46,5 + 48,8)?2,4 = 331,6 тс;

УN = 405 + 129,2 + 228,3 + 331,6 = 1094,1 тс.

Объем полых столбов при толщине стенки 10 см из расчета 8 штуки на опору

Объем железобетона оголовка устоя составляет 46 м3.

Объем бетона для заполнения полых свай

Объемы работ и определение стоимостей конструктивных элементов приведены в таблице 2.1.

Таблица 2.1 Определение стоимостей конструктивных элементов по варианту 1

Наименование работ	Единица измерения	Количество		Общая стоимость, тыс. руб.
Промежуточная опора полностью
3. Сооружение устоя под пролетное строение длиной 27,6 м
Заполнение бетоном полых свай
Устой полностью

Определение общей стоимости моста приводятся в таблице 2.2.

Таблица 2.2 Определение общей стоимости по варианту 1

2.2 Вариант 2

2.2.1 Определение схемы моста

Число опор, попадающих в воду равно двум (n = 2). В этих условиях необходимая длина моста поверху составит:

Ln = 42 + 2 2,6 + 3?(17,9 -0,5(13,0 - 10,1)+10,1) + 2?0,75 = 67,8 м.

Устои приняты свайные. Длина крыла устоя поверху при пролете примыкающих балок 16,5 и 27,6 м составляет 5,3 м. С учетом расстояния между торцами балок по 0,05 м фактическая длина моста при принятых конструкциях составит:

Lф = 16,5?2 + 27,6 + 5,3 +3,75+ 4?0,05 = 69,85 м.

Эта длина больше необходимой на

2.2.2 Определение расхода строительных материалов и стоимости

Пролетные строения.

Объем железобетона пролетного строения полной длиной 16,5 м с ездой поверху 35,21 м3. Объем железобетона пролетного строения полной длиной 27,6 м с ездой поверху 83,00 м3

Промежуточные опоры

2 опоры высотой 5,3 и 6,7 м принимаем в виде сборно-монолитных конструкций.

Объем железобетонных блоков опоры высотой 5,3 м составляет ориентировочно

Бетон омоноличивания блоков и бетон заполнения опоры высотой 5,3 м составляет ориентировочно

Объем железобетонных блоков опоры высотой 6,7 м составляет 38,3 м3

Бетон омоноличивания блоков и бетон заполнения опоры высотой 6,0 м составляет

2,4+56,4 = 58,8 м3

Объем ростверка высотой 1,6 м из монолитного железобетона примем с размерами в плане 8,63,6 при скосах (для улучшения условий обтекания) по 0,5 м:

1,6?(3,6?8,6 - 4?0,5?0,5?0,5) = 48,8 м3 .

Определяется необходимое количество полых столбов из центрифугированного железобетона диаметром 100 см длиной 13 м, заполняемых после погружения бетонной смесью.

Для промежуточной опоры высотой 5,3 м получено:

Nпр.стр. = 1,1?(35,21 + 83,00).?2,5?0,5 = 162,5 тс;

Nоп = 1,1?(30,3+46,5+48,8)?2,4 = 331,6 тс;

УN = 360,6 + 103,2 + 162,5 + 331,6 = 957,9 тс.

Несущая способность каждого столба диаметром 100 см длиной 13 м сваи по грунту Рд составляет около 220 тс.

Примем 8 столбов диаметром 100 см длиной 13 м под опору.

Объем бетона для заполнения полых свай

Для промежуточной опоры высотой 6,7 м получено:

N Nпр.стр. = 1,1?(35,21 + 35,21).?2,5?0,5 = 290,5 тс;

Nоп = 1,1?(58,8+38,3+48,8)?2,4 = 385,2 тс;

УN = 293 + 77,2 + 290,5 + 385,2 = 957,9 тс.

Несущая способность каждого столба диаметром 100 см длиной 15 м сваи по грунту Рд составляет около 250 тс.

Примем 8 столбов диаметром 100 см длиной 15 м под опору.

Объем полых столбов при толщине стенки 10 см из расчета 8 штук на опору

Объем бетона для заполнения полых свай

Объем железобетона оголовка устоя под пролетное строение длиной 16,5 м состовляет 40,0 м3, устоя под пролетное строение длиной 27,6 м - 46,0 м3.

Объем 9 полых свай диаметром 60 см длиной 10 м при толщине стенки 10 см.

Объем бетона для заполнения полых свай

Объемы работ и определение стоимостей конструктивных элементов приведены в таблице 2.3.

Таблица 2.3Определение стоимостей конструктивных элементов по варианту 2

Наименование работ	Единица измерения	Количество	Стоимость единицы измерения, руб.	Общая стоимость, тыс. руб.
Изготовление и монтаж пролетного строения из преднапряженного железобетона длиной 27,6 м
Изготовление и монтаж пролетного строения из преднапряженного железобетона длиной 16,5 м
2. Сооружение промежуточной опоры высотой 5,3 м
Изготовление и погружение железобетонных полых буро-набивных столбов диаметром 100 см длиной 13 м
Устройство ростверка из монолитного железобетона
Устройство тела опоры из сборного железобетона
Омоноличивание тела опоры бетоном и цементным раствором (с учетом заполнения столбов)
Промежуточная опора полностью
3. Сооружение промежуточной опоры высотой 6,7 м
Изготовление и погружение железобетонных полых буро-набивных столбов диаметром 100 см длиной 15 м
Устройство ростверка из монолитного железобетона
Устройство тела опоры из сборного железобетона
Омоноличивание тела опоры бетоном и цементным раствором (с учетом заполнения столбов)
Промежуточная опора полностью
4. Сооружение устоя под пролетное строение длиной 16,5 м
Изготовление и погружение железобетонных полых свай диаметром 60 см длиной 10 м
Устройство оголовка устоя из монолитного железобетона
Заполнение бетоном полых свай
Устой полностью
5. Сооружение устоя под пролетное строение длиной 27,6 м
Изготовление и погружение железобетонных полых свай диаметром 60 см длиной 10 м
Устройство оголовка устоя из монолитного железобетона
Заполнение бетоном полых свай
Устой полностью

Определение общей стоимости моста приводятся в таблице 2.4.

Таблица 2.4 Определение общей стоимости по варианту 2

Наименование конструктивных элементов	Количество однотипных элементов	Стоимость, тыс. руб.
		Одного элемента
Пролетное строения из преднапряженного железобетона lп = 27,6м
Пролетное строения из преднапряженного железобетона lп = 16,5м
Промежуточная опора высотой 5,3 м
Промежуточная опора высотой 6,7 м
Устой под пролетное строение длиной 16,5 м
Устой под пролетное строение длиной 27,6 м
Полная стоимость моста

2.3 Сравнение вариантов

По варианту 1 капитальные затраты составят 119,4 тыс. руб., по варианту 2 - 148,0 тыс. руб.

При переходе от двухпролетной схемы к трехпролетной общая стоимость повысилась на 28,6 тыс. руб. К расчету принимается вариант 1.

3. Расчет пролетного строения

Расчет выполняется для типового балочного двухблочного пролетного строения длиной 23,6 м из предварительно напряженного бетона с ездой на балласте (Рис 3.1, а).

3.1 Расчет проезжей части пролетного строения

3.1.1 Определение расчетных усилий

Рис. 3.1 Расчетная схема плиты проезжей части

Наружная и внутренняя плита работает под вертикальной нагрузкой как консоль защемленная одной стороной в ребре балки (рис. 3.1). На внутренней консоли нагрузки считается равномерно распределенными по всей длине, а на наружной консоли учитывают распределение нагрузок на участках разной длины и действие сосредоточенных сил от массы перил и тротуаров.

lк = 0,9 - 0,13 = 0,77 м;

l1 = 1,7 - 0,9 - 0,13 = 0,67 м; l2 = 1,99 - 0,9 - 0,13 = 0,96 м;

l3 = 2,09 - 0,9 - 0,13 = 1,06 м; l4 = 2,66 - 0,9 - 0,13 = 1,63 м;

0,5bт = 0,285 м.

Нормативные постоянные нагрузки при расчетной ширине участка плиты вдоль пролета от собственной массы:

односторонних металлических перил Рп = 0,07 тс/м;

железобетонной плиты тротуара Рт = hтbтгжб = 0,1?0,57?2,5 = 0,14 тс/м;

плиты балластного корыта qпл = hплгжб = 0,2?2,5 = 0,5 тс/м2;

балласта с частями пути qб = hбгб = 0,5?2,0 = 1,0 тс/м2.

Временная равномерно распределенная нагрузка от массы материалов пути и балласта, сложенных на тротуаре при ремонте пути, принимается pб = 1,0 тс/м2. Эту нагрузку не учитывают совместно с временной нагрузкой от подвижного состава.

Коэффициент перегрузки постоянных нагрузок Рп, Рт, qпл и временной нагрузки pб принимается n1 = 1,1, постоянной нагрузки qб - n2 = 1,3. Коэффициент перегрузки временной нагрузки от подвижного состава и динамический коэффициент 1 + м вычисляется по формулам:

nвр = 1,3 - 0,003л = 1,3 - 0 = 1,3;

Усилия при расчете на прочность:

для наружной консоли в сечении 1 при действии временной нагрузки от подвижного состава

Q1 = n1(Pп + Pт + qплl3) + n2qбl2 + nвр(1 + м)pl1 = 1,1(0,07 + 0,14 + 0,51?1,06) + 1,3?1,0?0,96 + 1,3?1,5?7,65?0,67 = 12,1 тс/м.

для наружной консоли в сечении 1 при действии временной нагрузки от массы материалов пути и балласта временно сложенных на тротуаре

Q1 = n1(Pп + Pт + qплl3) + n2qбl2 + n1pбbт = 1,1(0,07 + 0,14 + 0,5) + 1,3?1,0?0,96 + 1,1?1,0?0,57 = 2,67 тс/м.

Q2 = lк = ?0,77 = 12,91 тс/м.

Усилия при расчете на выносливость и по раскрытию трещин.

Рассчитываются при коэффициентам перегрузки n1 = n2 = nвр = 1,0 и динамическом коэффициенте:

для наружной консоли в сечении 1

Q"1 = Pп + Pт + qплl3 + qбl2 + (1 + м)pl1 = 0,07 + 0,14 + 0,5?1,06 + 1,0?0,96 + 1,33?7,65?0,67 = 8,52 тс/м.

для внутренней консоли в сечении 2

Q"2 = lк = ?0,77 = 8,99 тс/м.

3.1.2 Расчет сечений плиты

Расчет плиты проводится на прочность, выносливость и трещиностойкость. Сечения плиты рассчитываются на усилия M и Q, определенные в разделе 3.1.1.

Расчет на прочность.

Прямоугольное сечение плиты имеет расчетную ширину b = 1,0 м (рис. 3.2, а). Толщина плиты hпл = 0,20 м.

Задаемся рабочей арматурой периодического профиля класса А-III диаметром d = 14 мм (расчетное сопротивление на прочность Rа = 3100 кгс/см2, расчетное сопротивление на выносливость при с = 0 Rа = 1800 кгс/см2, площадь поперечного сечения f = 1,54 см2). Марка бетона плиты М500 (расчетное сопротивление на сжатие при расчете на прочность Rпр = 235 кгс/см2, расчетное сопротивление на сжатие при расчете на выносливость R"пр = 175 кгс/см2, условные главные растягивающие напряжения Rг.р.о. = 42 кгс/см2).

Полезная (рабочая) высота сечения при толщине защитного слоя 2 см

h0 = hпл - 0,5d - 2 см = 20 - 0,5?1,40 - 2,0 = 17,3 см.

Требуемая высота сжатой зоны в предельном состоянии по прочности (при прямоугольной эпюре напряжений в бетоне):

Рис. 3.2 Расчетные схемы поперечного сечения плиты: а - при расчете на прочность; б - при расчете на выносливость; в - при расчете на трещиностойкость

Требуемая арматура в растянутой зоне плиты

Количество стержней арматуры

Принимается 8 стержней арматуры на погонный м ширины плиты. Тогда площадь арматуры составит

Fa = 8f = 8?1,54 = 12,32 см2.

Высота сжатой зоны

z = h0 - 0,5x2 = 17,3 - 0,5?1,62 = 16,5

Проверка прочности сечения по изгибающему моменту

Mпр = Rпрbx2(h0 - 0,5x2) = 2350?1?0,0162?(0,173 - 0,5?0,0162) = 6,28 тс?м;

М = 4,97 тс?м;

Проверка выполняется.

Расчет на выносливость.

Расчет на выносливость производят, считая, что материал конструкции работает упруго. Бетон растянутой зоны в расчете не учитывается (рис. 3.2, б). Максимальные напряжения в сжатой зоне бетона и растянутой арматуре сравниваются с расчетными сопротивлениями. Расчетные сопротивления материалов устанавливаются в зависимости от характеристики цикла действующих напряжений

Высота сжатой зоны приведенного сечения

Для бетона марки М500 отношение модулей упругости арматуры и бетона при многократно повторяющейся нагрузке n" = 10, тогда

Плечо пары внутренних сил при треугольной эпюре сжимающих напряжений в бетоне

Проверка напряжений проводится по формулам

в арматуре

Для внешней консоли

для с = 0,31

kсб = 1,052, kса = 1,21,

kсбR"пр = 1,052?145 = 183,75 кг/см2, kсаR"а = 1,21?1800 = 2178 кг/см2,

в арматуре

Для внутренней консоли

для с = 0,13

kсб = 1,006, kса = 1,065,

kсбR"пр = 1,006?145 = 176,05 кг/см2, kсаR"а = 1,065?1800 = 1917 кг/см2,

в арматуре

Все проверки выполняются.

Расчет на трещиностойкость.

Расчетом ограничивается раскрытие нормальных трещин и величина растягивающих напряжений в бетоне. Определение раскрытия нормальных трещин: площадь зоны взаимодействия арматуры с бетоном (рис. 3.1, в)

Fr = b(a + 6d) = 100(2 + 6?1,4) = 1040 см2;

радиус армирования

напряжения в рабочей арматуре

должно выполняться условие

Д = 0,02 см - предельное раскрытие трещины,

Еа = 2,1?106 кгс/см2 - модуль упругости стержневой арматуры,

ш2 = 0,75 - коэффициент, учитывающий влияние растянутого бетона на деформации арматуры, для бетона марки М500,

Проверка главных растягивающих напряжений на уровне нейтральной оси:

выполняется для поперечной силы в расчетном сечении от нормативных нагрузок с учетом динамического коэффициента

Все проверки выполняются. Т.к. уг.р. ? 0,7Rp = 8,75 кгс/см2, расчет по наклонным сечениям не производится.

3.2 Расчет главных балок пролетного строения

3.2.1 Определение расчетных усилий в главной балке

Постоянная нагрузка на пролетное строение складывается из собственного веса конструкции и веса мостового полотна.

Нормативная нагрузка на 1 пог. м главной балки определяется: от собственной массы

от массы мостового полотна с ездой на балласте

Усилия при расчете на прочность. Коэффициенты перегрузки при расчете на прочность приняты для собственной массы конструкции 1,1, для массы мостового полотна с ездой на балласте 1,3, для нормативной нагрузки nвр = 1,3 - 0,003л = 1,3 - 0,003 26,9 = 1,22. Динамический коэффициент

усилие М1

M1 = щ1 = (1,1 3,76 + 1,3 1,80 + 1,22 1,21 7,78) 67,84= 1218,5 тс м;

усилие М2

M2 = щ2 = (1,1 3,76 + 1,3 1,80 + 1,22 1,21 7,26) 90,45 = 1555,1 тс м;

Q0 = щ3 = (1,1 3,76 + 1,3 1,80 + 1,22 1,21 8,30) 13,45 = 251,9 тс;

Q2 = nвр(1+м)p4щ4 = 1,22 1,21 10 3,36 = 49,6 тс.

Усилия при расчете трещиностойкость.

Коэффициенты перегрузки при расчете на прочность приняты для собственной массы конструкции 1, для массы мостового полотна с ездой на балласте 1, для нормативной нагрузки

Динамический коэффициент

Полные усилия в сечениях рассчитываемой балки:

усилие М"1

M"1 = щ1 = (3,76 + 1,80 + 1,23 7,78) 67,84 = 1026,4 тс м;

усилие М"2

M"2 = щ2 = (3,76 + 1,80 + 1,23 7,26) 90,45 = 1307,3 тс м;

усилие Q"0

Q0 = щ3 = (3,76 + 1,80 + 1,23 8,3) 13,45 = 212,1 тс;

усилие Q"2

Q"2 = (1+м)p4щ4 = 1,23 10 3,36 = 41,3 тс.

3.2.2 Расчет на прочность по изгибающему моменту

Расчет на прочность по изгибающему моменту произведен по наиболее нагруженому сечению 2-2 (М2 = 1555,1 тс м).

Задаемся рабочей арматурой из проволоки высокопрочной гладкой класса Вр-II диаметром d = 5 мм (нормативное сопротивление = 17000 кгс/см2, расчетное сопротивление на растяжение Rн2 = 10100 кгс/см2, площадь поперечного сечения f = 0,196 см2). Армирование выполняется пучками проволоки из 24 проволочек (площадь поперечного сечения f = 24 0,196 = 4,704 см2, диаметр закрытых каналов d = 5 см). Марка бетона плиты М500 (расчетное сопротивление на сжатие при расчете на прочность Rпр = 235 кгс/см2, скалывание при изгибе Rск = 45 кгс/см2, сжатие при расчете на совместное воздействие силовых факторов и неблагоприятных влияний внешней среды Rэ = 205 кгс/см2, условные главные растягивающие напряжения Rг.р.о. = 42 кгс/см2, растяжение при расчете по образованию трещин Rр.п. = 17,5 кгс/см2, сжатие при расчете на продольную трещиностойкость Rт = 225 кгс/см2).

Действительная тавровая форма поперечного сечения заменена на расчетную (рис. 3.5).

Расчетная ширина плиты

Фактическая площадь плиты с вутами:

Расчетная высота полки

Ориентировочное расстояние от нижней грани пояса до центра тяжести арматуры

Рабочая высота сечения

h0 = h - a = 225 - 15 = 210 см.

Высота сжатой зоны бетона в первом приближении

Рис. 3.5 Расчетная схема поперечного сечения балки в сечении 2-2

Т.к. x1 ? h"п, сечение работает как прямоугольное и необходимая площадь арматуры

Количество пучков высокопрочной проволоки

Принимаем число пучков n = 17 шт., тогда площадь арматуры, расстояние от центра тяжести арматуры до низа балки и рабочая высота

Fa = 17 4,704 = 79,97см2, a = 16,5 см, h0 = 225 - 16,5 = 208,5 см.

Высота сжатой зоны бетона соответствующая уточненной площади арматуры Fa.

Коэффициент условия работы

где R0 = 0,3 = 0,3 17000 = 5100 кгс/см2 (т.к. 0,00015 5100 = 0,765 > 0,75, принимаем 0,00015 5100 = 0,75).

Принимаем m2 = 1,0, тогда скорректированная высота сжатой зоны бетона

xc = m2x2 = 1,0 19,1 = 19,1 см.

Рис. 3.6 Схема расположения преднапряженной арматуры для 17 пучков

Плечо пары внутренних сил

z = h0 - 0,5c = 208,5 - 0,5 19,1 = 198,9 см.

Проверка прочности сечения по изгибающему моменту.

Мпр = Faz = 10100 79,97 198,9 = 1606,5 105 кг/см2 = 1606,5 тс м,

Мпр,> М2 = 1555,1 тс м - проверка выполняется.

3.2.3 Расчет на трещиностойкость в стадии изготовления и эксплуатации

Проверка против образования нормальных трещин в стадии эксплуатации.

Рис. 3.7 Схемы к расчету главной балки на трещиностойкость а) в стадии эксплуатации, б) в стадии изготовления

Расчет производится по наибольшему изгибающему моменту M" от нормативных нагрузок при пониженном значении динамического коэффициента (М"2 = 1307,3 тс м). Предполагается, что в стадии, предшествующей образованию трещин, бетон и арматура сохраняют упругие свойства. Благодаря предварительному напряжению конструкция работает полным сечением.

Натяжении арматуры будет производится на бетон, при этом рассматриваются две стадии работы конструкции под нагрузкой. На первой стадии конструкция работает бетонным сечением, воспринимая усилия от предварительного натяжения арматуры в каналах и собственного веса.

Определяем геометрические характеристики бетонного сечения.

Расчетные площади полки и нижнего пояса F1 и F3 определены средствами AutoCAD 2000

F1 = Fп = 5346 см2, F3 = Fнп = 3269 см2.

Расчетная ширина плиты и нижнего пояса

bп = 180 см, bнп = 82 см.

Расчетная высота полки и нижнего пояса

Расчетная площадь ребра

F2 = b(h - hп - hнп) = 26(225 - 29,7 - 39,9) = 4041,3 см2.

Площадь ослабления сечения каналами

Fo = 17 3,14 2,52 = 333,8 см2.

Площадь бетонного сечения

Fб = F1 + F2 + F3 - Fо = 5346 + 4041,3 + 3269 - 333,8 = 12322,5 см2.

Sбн = F1(h - 0,5h"п) + 0,5F2(h - h"п + hнп) + 0,5(F3 - Fo)hнп == 5346(225 - 0,5 29,7) + 0,5 4041,3 (225 - 29,7 + 39,9) + 0,5(3269 - 333,8)39,9 = 1657155,6 см3.

убв = h - yбн = 225 - 134,5 = 90,5 см.

Момент инерции бетонного сечения относительно нейтральной оси

Iб = + F1(yбв - 0,5h"п)2 + F2[убв - 0,5(h - h"п + hнп)]2 + (F3 - Fo)(yбн - 0,5hнп)2,

Iб = + 5346(90,5 - 0,5 29,7)2 + 4041,32 + (3269 - 333,8)(134,5 - 0,5 39,9)2 = 79239986,6 см4.

На второй стадии на балки пролетного строения действует нагрузка от веса балласта с частями пути (дорожного покрытия) и временная вертикальная нагрузка. На этой стадии после инъектирования каналов арматура и бетон конструкции работают совместно. Геометрические характеристики определяются для приведенного сечения, в котором арматура заменяется бетоном эквивалентной площади. Значение коэффициента приведения напрягаемой арматуры к бетоны для бетона марки М500 и проволочной арматуры nн = 6,0.

Приведенная (с учетом арматуры) площадь поперечного сечения

Fп = Fб + nнFа = 12322,5 + 6,0 79,97 = 12802,3см2.

Статический момент приведенного сечения относительно нижней грани балки

Sпн = Sбн + nнFаa = 1657155,6 + 6,0 79,97 16,5 = 1665072,6 см3.

Расстояние от нижней грани балки до нейтральной оси

Расстояние от верхней грани балки до нейтральной оси

упв = h - yпн = 225 - 130,1 = 94,9 см.

Момент инерции приведенного сечения относительно нейтральной оси

Iп = + F1(yпв - 0,5h"п)2 + F2[упв - 0,5(h - h"п + hнп)]2 + (F3 - Fа)(yпн - 0,5hнп)2 + nнFа(yпн - a)2,

Iп = + 5346(94,9- 0,5 29,7)2 + 4041,32 + (3269 - 79,97)(130,1 - 0,5 39,9)2 + 6,0 79,97(130,1 - 16,5)2 = 88378591,4 см4.

Моменты сопротивления нижней и верхней граней бетонного и приведенного сечения

Эксцентриситеты приложения силы натяжения арматуры относительно центров тяжести собственно бетонного и приведенного сечений

еб = убн - а = 134,5- 16,5 = 118 см, еп = упн - а = 130,1 - 16,5 = 113,6 см.

Изгибающий момент при расчете на трещиностойкость М" можно представить как сумму моментов от собственного веса М"св и от веса балласта (дорожного покрытия) М"вб и от временной нагрузки М"вр.

М"св = 22,35 тс м,

М"вб + М"вр = 73,55 тс м.

С учетом двух стадий работы сечения под нагрузкой ожидаемые растягивающие напряжения у нижней грани

Эти напряжения можно погасить путем натяжения арматуры усилием N"пр с передачей этого усилия на бетон конструкции. Из этого условия определяем минимально необходимое усилие натяжения арматуры

Напряжение в арматуре от ее предварительного натяжения, сохраняющиеся на весь период эксплуатации

Напряжения уа2 при натяжении арматуры должны быть увеличены с учетом неизбежных потерь напряжений с течением времени от усадки и ползучести бетона, релаксации арматуры и от влияния других факторов. Контролируемые напряжения

уак = уа2 + употерь = 1,3уа2 = 1,3 6495,5 = 8444,2 кг/см2 .

0,65 = 0,65 17000 = 11050 кг/см2

Условие уак? 0,65 выполняется.

Проверка трещиностойкости балки в стадии изготовления.

В стадии изготовления на конструкцию действуют сила предварительного напряжения и собственный вес. Проверяем на этой стадии сжимающие напряжения в крайнем волокне нижнего пояса в сечении 2-2

Rт = 225 кг/см2.

Условие убн? Rт выполняется.

При создании предварительного напряжения в верхней зоне балки могут возникать растягивающие напряжения. Напряжения в верхнем волокне сечения

Rр.п. = 17,5 кг/см2.

Условие убн? Rп.р. выполняется, дополнительное армирование верхней зоны балки не требуется.

Проверка напряжений в арматуре в начальный период эксплуатации.

Напряжения о предварительного натяжения арматуры суммируются с напряжениями от действия на конструкцию эксплуатационных нагрузок. Проверяются напряжения в арматуре крайнего нижнего ряда

Rн2 = 10100 кг/см2.

Условие убн? Rн2 выполняется.

3.2.4 Расчет на касательные и главные напряжения

Расчет производится на усилия М" и Q" от нормативных нагрузок и воздействие силы предварительного натяжения N"пр. Предполагается, что в стадии эксплуатации конструкция работает упруго и полным сечением. При выполнении проверок ограничиваются величина действующих касательных и главных напряжений. Проверка касательных напряжений.

Касательные напряжения определяются в стенке главной балки в сечениях над опорой и в середине пролета в трех точках по высоте сечения: в местах примыкания плиты и нижнего пояса к стенке и на нейтральной оси.

Rск = 45 кгс/см2.

Сечение 2-2 (Q"2 = 41,3 тс, b = 26 см, Iп = 88378591,4 см4):

у1 = упв - 0,5h"п = 94.9 - 0,5 29,7 = 80,1см,

S1 = F1y1 = 5346 80,1= 428159,6 см3,

у2 = (упв -h"п) 0,5 = (94.9 -29,7) 0,5 = 32.6 см,

S2 = b(yпв - h"п)y2 + F1y1 = 26(94.9 -29,7)32.6 + 5346 80.1 = 483490.5 см3,

у3 = упн -0,5hпн = 130.1- 0,5 39,9 = 110.1 см,

S3 = F3y3 = 3269 110.1 = 360006.4 см3,

Сечение 0-0 (Q0 = 212,1 тс, b = 82 см):

расчетная площадь полки F1 определена средствами AutoCAD 2000

F1 = Fп = 7026 см2,

расчетная ширина плиты

расчетная высота полки

расчетная площадь ребра

F2 = b(h - h"п) = 26(225 - 39,0) = 15249.3 см2,

площадь ослабления сечения каналами

Fo = 17 3,14 2,52 = 333,8 см2,

площадь бетонного сечения

Fб = F1 + F2 - Fо = 7026 + 15249.3 - 333,8 = 21941.5 см2,

Рис. 3.8 Расчетная схема поперечного сечения балки в сечении 0-0

Статический момент бетонного сечения относительно нижней грани балки

Sбн = F1(h - 0,5h"п) + 0,5(F2 - Fo) (h - h"п) = 5346(225 - 0,5 39,0) + 0,5(15249.3 - 333,8) (225 - 39,0) = 2830616.2 см3,

приведенная (с учетом арматуры) площадь поперечного сечения

Fп = Fб + nнFа = 21941.5 + 6,0 79,97 = 22421.3 см2,

статический момент приведенного сечения относительно нижней грани балки

Sпн = Sбн + nнFаa = 2830616.2 + 6,0 79,97 16,5 = 2838533.3 см3,

расстояние от нижней грани балки до нейтральной оси

расстояние от верхней грани балки до нейтральной оси

упв = h - yпн = 225 - 126.6= 98.4 см,

момент инерции приведенного сечения относительно нейтральной оси

Iп = + F1(yпв - 0,5h"п)2 + (F2 - Fа)2 + nнFа(yпн - a)2,

Iп = + 7026(98.4 - 0,5 39,0)2 + (15249.3 - 79,97)[ 126.6 - 0,5(225 - 39,0)]2 + 6,0 79,97(126.6 - 16,5) = 111518701.2 см4,

эксцентриситет приложения силы натяжения арматуры относительно центра тяжести приведенного сечений

еп = упн - а = 126.6- 16,5 = 110.1см;

поперечная сила, создаваемая отклоненными пучками предварительно-напряженной арматуры

Q"но = уа2Уfноsinбi = 6495.5 3 4,704 sin14? = 22175.6 кгс;

у1 = упв - 0,5h"п = 98.4 - 0,5 39,0 = 78.9 см,

S1 = F1y1 = 7026 78.9 = 554351.4 см3,

у2 = (упв -h"п) 0,5 = (98.4 - 39,0) 0,5 = 29.7 см,

S2 = b(yпв - h"п)y2 + F1y1 = 82(98.4 -39,0)29.7 + 7026 78.9 = 699014.2 см3,

у3 = 106.7 см,

S3 = F3y3 = 3269 106.7 = 348802.3 см3,

Все проверки выполняются.

Проверка главных напряжений.

Главные растягивающие и главные сжимающие напряжения определяются в стенке главной балки в сечениях над опорой и в середине пролета в трех точках по высоте сечения: в местах примыкания плиты и нижнего пояса к стенке и на нейтральной оси.

Армирование балки напряженными хомутами не производится, поэтому

Rэ = 205 кгс/см2, Rрп = 17,5 кгс/см2.

Сечение 2-2 (M"2 = 1307,3 тс м):

нормальные изыскания в сечении балки, возникающие от силы предварительного напряжения и изгибающего момента

у1 = упв - h"п = 94,9 - 29,7 = 65,2 см,

в точке 2 у2 = 0,

у3 = -(упн - hнп) = - (130,1 - 39,9) = 90,2 см,

Сечение 0-0 (M"2 = 0): нормальные изыскания в сечении балки, возникающие от силы предварительного напряжения и изгибающего момента

у1 = упв - h"п = 98,4 - 39,0 = 59,4 см,

в точке 2 у2 = 0,

в точке 3 у3 = - 90,2см,

Во всех случаях условия угс? Rэ и угр? 0,8о1Rрп выполняются.

3.2.5 Расчет на прочность по поперечной силе

Расчет производится в сечении, образованном наклонной трещиной. Поперечная сила воспринимается отклоненными пучками арматуры, хомутами и бетоном сжатой зоны сечения.

Хомуты приняты из арматуры класса А-III d = 8 см (= 4000 кгс/см2, Ra = 3100 кгс/см2, f = 0,503 см).

Сечение 2-2 (Q2 = 49,6 тс, b = 26 см):

Qхб = Q2 - Qно = 49,6 тс;

шаг обычных хомутов

по конструктивным требованиям принимаем шаг хомутов ах = 20 см.

Сечение 0-0 (Q0 = 251,9 тс, b = 82 см):

часть поперечной силы, воспринимаемой отклоненными пучками

Qно = RноУfноsinбi = 0,7Rн2Уfноsinбi = 0,7 10100 3 4,704 sin14? = 22444 кгс

поперечная сила, воспринимаемая в наклонном сечении хомутами и бетоном сжатой зоны

Qхб = Q0 - Qно = 251900 - 22444 = 229456 кгс;

усилие в хомутах на единицу длины балки

шаг обычных хомутов

по конструктивным требованиям принимаем шаг хомутов ах = 10 см.

мост пролетный балка напряжение

Литература

1. Расчет железобетонных мостов. Под ред. К.К. Якобсона. - М.: Транспорт, 1977.

2. Железобетонные мосты. Разработка вариантов: методические указания к курсовому и дипломному проектированию. Ч. 1,2 - Л.: ЛИИЖТ,1966

3. Е.И. Иванов, Э. С. Карапетов, Е. Д. Максарев Расчет балочных железобетонных мостов: методические указания для курсового проектирования. - Л.: ЛИИЖТ, 1983.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

Назначение формы пролетного строения и его элементов. Определение внутренних усилий в плите проезжей части. Расчёт балок на прочность. Конструирование продольной и наклонной арматуры. Расчет по раскрытию нормальных трещин железобетонных элементов.

курсовая работа , добавлен 27.02.2015


Описание конструкции моста. Расчет и проектирование плиты проезжей части с учетом распределения нагрузки. Оценка выносливости элементов железобетонных конструкций с ненапрягаемой арматурой. Определение внутренних усилий. Построение эпюры материалов.

курсовая работа , добавлен 30.03.2014


Рассмотрение вариантов строительства моста в Воронежской области. Расчет главных балок, плиты проезжей части. Определение коэффициентов поперечной установки, требуемой площади напрягаемой арматуры и ее размещения. Монтаж опор и пролетных строений.

курсовая работа , добавлен 16.06.2015


Проект железобетонного моста балочной разрезной конструкции. Описание схемы моста и конструкции пролётных строений. Расчёт и конструирование плиты проезжей части. Построение эпюры материалов. Определение постоянной нагрузки. Армирование главной балки.

курсовая работа , добавлен 13.05.2014


Конструирование плиты проезжей части. Подбор рабочей арматуры плиты и проверка по прочности нормальных сечений. Определение усилий в сечениях главной балки, значений коэффициентов надежности и динамичности. Проверки по прочности наклонных сечений.

курсовая работа , добавлен 21.12.2013


Описание схемы автодорожного железобетонного моста и конструкции пролетных строений. Расчет и конструирование плиты проезжей части и главной балки. Армирование нижней сетки. Построение эпюры материалов. Расчет наклонного сечения на перерезывающую силу.

курсовая работа , добавлен 19.12.2014


Описание условий проектирования моста. Расчет главной балки пролетного строения. Геометрические параметры расчетных сечений балки. Подбор арматуры и расчет по прочности сечения, нормального к продольной оси балки. Конструирование элементов моста.

курсовая работа , добавлен 28.05.2012


Определение числа пролетов и размеров мостового перехода. Проектирование промежуточной опоры. Определение числа свай в фундаменте опоры. Расчет железобетонного пролетного строения. Подбор устоев моста по типовому проекту. Определение стоимости моста.

курсовая работа , добавлен 30.10.2010


Вычисление плиты пролетного строения. Определение усилий в плите проезжей части. Проверка армирования в середине пролета. Расчет балки на прочность на стадии эксплуатации по изгибающему моменту. Проверка образования продольных трещин под нагрузками.

курсовая работа , добавлен 16.10.2013


Описание вариантов мостового перехода. Расчет настила проезжей части. Максимальный изгибающий момент. Определение собственного веса пролетного строения. Расчет коэффициента поперечной установки и эквивалентной нагрузки. Подбор сечений элементов ферм.