Проект железобетонного автодорожного моста

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВВЕДЕНИЕ

Цель курсовой работы: закрепление знаний, полученных при изучении теоретического материала, более детальное изучение элементов и конструкций пролётных строений, свайных опор, развитие творческого мышления.

В результате выполнения работы должны сформироваться навыки в работе с типовой проектной документацией, нормативной базой, справочниками и другой технической литературой.

При проектировании и строительстве мостов следует:

- выполнять требования по обеспечению надёжности, долговечности и бесперебойности эксплуатации сооружений, а также безопасности и плавности движения транспортных средств, безопасности для пешеходов и охране труда рабочих в периоды строительства и эксплуатации;

- предусматривать безопасный пропуск возможных паводков и ледохода на водотоках, а, кроме того, на водных путях - выполнение требований судоходства и лесосплава;

- назначать проектные решения, обеспечивающие экономное расходование материалов - металла, цемента, леса и пр., экономию топливных и энергетических ресурсов, снижение стоимости и трудоёмкости строительства и эксплуатации;

- предусматривать простоту, удобство и высокие темпы монтажа конструкций, возможность широкой индустриализации строительства на базе современных средств комплексной механизации и автоматизации строительного производства, использования типовых решений, применения сборных конструкций, деталей и материалов, отвечающих стандартам и техническим условиям;

- учитывать перспективы развития транспорта и дорожной сети, реконструкции имеющихся и строительства новых подземных и наземных коммуникаций, интересы благоустройства и планировки населённых пунктов, перспективы освоения земель в сельскохозяйственных целях;

- предусматривать меры по охране окружающей среды (в том числе предотвращение заболачивания, термокарстовых, эрозионных, налёдных и других вредных процессов), по поддержанию экологического равновесия и охране рыбных запасов.

Основные технические решения, принимаемые при проектировании мостов, следует обосновывать путём сравнения технико-экономических показателей конкурентоспособных вариантов с учетом эстетических и архитектурных требований.

Для большинства малых и средних мостов применяют типовые конструкции пролётных строений и опор. Основные разработки принадлежат институтам Гипротрансмост (Москва), а также Ленгипротрансмост. Задача проектирования в этом случае сводится к выбору наиболее рациональной типовой конструкции, соответствующей конкретным местным условиям: рельефу местности, возможностям изготовления, транспортировки и монтажа.

Последовательность выполнения работы:

1. Определение расчетного расхода воды.

2. Определение отверстия моста.

3. Расчёт длины моста и разбивка его на пролёты.

4. Назначение ширины моста, компоновка пролётных строений.

5. Проектирование опор моста.

6. Устройство сопряжения моста с насыпью.

7. Определение объёмов основных строительных материалов и изделий.

8. Разработка схемы моста.



1.Определение расчётного расхода воды

мост проектирование схема

Выбор места перехода, разбивку мостов на пролёты, назначение положення сооружения в плане и профиле следует призводить с учетом тренований трассирования дороги или принятых градостроительно-планировочных решений, строительных и эксплутационных показателей вариантов, а также руслових, геологических, гидрогеологических, ландшафтных и других местных русловий, влияющих на технико-экономические показатели соответствующего участка дороги.

Число и размеры водопропускних сооружения на пересечении водотока следует определять на основе гидравлических расчетов, при этом не обходимо учитывать последующее влияние сооружения на окружающую природную среду.

Одним из главных критериев для проектирования мостового перехода является расчетный расхода воды (Qрасч), проходящий через морфоствор. Расчётный расход воды определяют на основе ряда наивысших уровней воды в реке, наблюдаемых не менее чем за 20 лет. Связь уровней воды воды со скоростями (н) и расходами (Qрасч) устанавливают с использованием морфометрических характеристик: коэффициентов шероховатости (г) и уклона реки (i).

Для определения расчетного расхода воды морфоствор разделяется на участки, отличающиеся глубинами и шероховатостью дна. На каждом из этих участков рассчитывается расход воды. При расчёте используются формулы равномерного движения воды.

Средняя глубина на участе определяется по формуле

, (1.1)

где НН, НК - соответственно глубины в начале и конце участков морфоствора, м; определяется как разность между расчётным уровнем высокой воды (РУВВ) и отметками дна в данной точке.

Средняя скорость воды на участке вычисляется по формуле

, (1.2)

где Ri - гидравлический радиус, приравниваемый к средней глубине Нср на данном участке, м; i - уклон реки при РУВВ; Ci - переменная,

, (1.3)

где - коэффициент шероховатости дна.

Площадь живого сечения определяется по формуле

, (1.4)

где Bi - ширина i-го участка, м.

расход воды на участке Qi определяется по формуле

, (1.5)

Общий расход воды в сечении морфоствора определяется как сумма расходов воды на всех участках

, (1.6)

все остальные расчёты аналогично.

Ведомость расчёта скоростей течения и расходов воды по морфоствору (i=0.0003, i=0.017)		14	99,60
		13	18,78	11,15	5,28	5,15	5,22	5,22	5,15	5,53	4,44	33,68
		12	52	67,5	18	10,15	8,75	8,75	10,15	23,75	35,75	55
		11	0,361	0,165	0,293	0,507	0,597	0,597	0,507	0,233	0,124	0,612
		10	0,027	0,018	0,019	0,020	0,022	0,022	0,020	0,016	0,014	0,028
		9	13,20	9,17	15,68	24,86	26,61	26,61	24,86	14,15	9,02	21,70
		8	6,59	9,49	5,55	3,5	3,27	3,27	3,5	6,15	9,64	4,01
		7	5,59	8,49	4,55	2,5	2,27	2,27	2,5	5,15	8,64	3,01
		6	1,61	1,06	1,1	1,20	1,32	1,32	1,20	0,97	0,81	1,66
		5	9	9	5	3	3	3	3	5	7	5
		4	20	60	15	7	5	5	7	25	55	20
		3	2,6	1,125	1,2	1,45	1,75	1,75	1,45	0,96	0,65	2,75
		2	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
		1	160,3	155,1	155,1	155,0	154,6	154,4	154,6	155,0	155,6	155,6



2. Определение отверстия моста

Отверстием моста (Lo)называется расстояние между передними гранями устоев или гранями конуса насыпи, измеренное на уровне РУВВ, за вычетом толщин промежуточных опор.

Схема участка морфоствора в пределах отверстия моста представлена на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1

На рисунке 2.1 приняты следующие обозначения: Lo - отверстие моста, м; - глубина потока до размыва, м; - глубина потока после размыва, м; ЛОР - отметка линии общего размыва, м; щ - требуемая площадь живого сечения под мостом, м.

Отверстие моста определяется по формуле

. (2.1)

.

Глубина потока размыва

, (2.2)

где [P] - допустимый коэффициент размыва; [P] = 1.75 [1, п. 1.31].

Глубина потока до размыва

. (2.3)

Площадь живого сечения под мостом с учётом размыва

, (2.4)

где Qрасч - расчётный расход воды, м3/с; нрасч - усреднённая равновесная расчётная скорость воды под мостом, м/с. Расчётная скорость определяется по приближённой эмпирической формуле

, (2.5)

где ндин - скорость динамического равновесия, м/с; ннер - неразмывающая скорость, м/с.

Неразмывающая скорость - это скорость воды в реке, при которой не размывается пойменная часть. Неразмывающая скорость определяется по формуле

, (2.6)

где - средний диаметр частиц грунта, м.

Средний диаметр частиц грунта находится в соответствии с графиком грансостава грунта и определяется по формуле

, (2.7)

где - относительное содержание частиц в грунте, взятое в интервале от10 до 100%; -диаметр, соответствующий данному содержанию частиц, мм.

Вычерчиваем гран состав грунта (рисунок 2.3). Затем определяем средний диаметр частиц грунта dCP.

Рисунок 2.3 - Грансостав грунта

Взяв данные из графика (см. рисунок 2.3), по формуле (2.7) получим

Скорость динамического равновесия - это скорость движения воды в русле, где соблюдается баланс наносов. Скорость динамического равновесия определяется по графику (рисунок 2.2), в зависимости от глубины потока после размыва и среднего диаметра частиц грунта.

При РУВВ=156,25 м и УРГ=155,0 м по формулам (2.2) - (2.3)

Рисунок 2.4 - График определения скорости динамического равновесия для разрабатываемого проекта.

3. Расчёт длины моста и разбивка его на пролёты

Расчётное отверстие моста (1,1L0) измеряется между лобовыми откосами насыпи на уровне средней линии между расчётным уровнем высокой воды (РУВВ) и линией общего размыва (ЛОР); стеснение живого сечения промежуточными опорами компенсируется добавкой 10 % к отверстию моста. Отметку ЛОР следует определять через среднюю глубину потока при паводке до размыва и заданный коэффициент размыва Р как ЛОР = РУВВ - Р.

Схема к определению расчётной длины моста представлена на рисунке 3.1.

Рисунок 3.1 - Схема к определению расчётной длины моста

В соответствии с рисунком 3.1 расчётная длина моста определяется по формуле

, (3.1)

где 1,1 - коэффициент, учитывающий толщину промежуточных опор; m=1,5 - коэффициент заложения лобовых откосов насыпи; Р - коэффициент общего размыва; b - длина части устоя, находящейся в насыпи, равная 0,75 - 1,0 м.

После определения расчётной длины моста следует разработать схему моста с разбивкой на пролёты.

Экономически целесообразна разбивка моста на пролёты в виде ровно пролётной схемы (nlп). На судоходных реках большим пролётом перекрывается судоходный участок русла, а остальная часть отверстия - меньшими пролётами (lк + lп + lк).

Для перекрытия пролётов в курсовой работе рекомендуется применить типовые конструкции железобетонных пролётных строений серии 3.503.1-73 «Пролётные строения без диафрагм длиной 12, 15 и 18 м из железобетонных балок таврового сечения с ненапрягаемой арматурой для автодорожных мостов». Данные по типовым конструкциям железобетонных пролётных строений приведены в приложении В.

Разбивку на пролёты ведут путём разработки нескольких схем моста.

Фактическая длина моста при равнопролетной схеме определяется по формуле

, (3.2)

где ly - длина устоя (номинальный размер 2,5 м); lп - длина пролётного строения; а - температурный зазор между разрезными пролётными строениями, принимаемый 0,05 - 0,10 м; n - число пролётов, принимаемое в процессе расчётов.

Фактическая длина моста при схеме с уменьшенными крайними пролётами определяется по формуле

, (3.3)

где ki, ni - количество береговых (крайних) и русловых пролётов; lкi, lпi - длины береговых и русловых пролётных строений.

Фактическая длина моста будет несколько отклоняться от расчётной, из-за суммирования её из строго определённых размеров типовых пролётных строений. Величина отклонения не должна превышать ±5%:

, (3.4)

Расчётную длину моста определяем на основании рисунка 3.1.

При L0 = 49,30 м, m = 1,5; БП = 159,95 м, РУВВ = 156,25 м,

= 2,19 м; P = 1,75 и b = 1,0 м по формуле (3.1):

Таким образом, расчётная длина моста Lм = 73,08 м.

Для определения фактической длины моста назначается схема моста с разбивкой на пролёты (рисунок 3.2)

Определяем перекрываемую длину моста (L).

Перекрываемая длина моста - это длина моста без учёта конструкций устоев. Таким образом, перекрываемую длину моста можно определить как:

Выполняем разбивку моста на пролёты.

При разбивке моста на пролёты следует стремиться к уменьшению количества промежуточных опор, а также не назначать длину русловых пролётов меньше длины береговых.

Выбор оптимального варианта схемы моста ведётся путём сравнения нескольких вариантов моста.

Схема разбивки моста на пролёты представлена на рисунке 3.2.

Рисунок 3.2 - Схема разбивки моста на пролёты.

Определяем фактическую длину моста.

Вариант 1:

.

Вариант 2:

Вариант 3:

Выбираем 3 вариант, так как он самый наименьший.

Рисунок 3.3 - Поперечное сечение железобетонного пролётного строения без диафрагм длиной 18 м

Таблица 3.1 - Основные характеристики пролётного строения

Полная длина lп, м	Расчетный пролёт lр, м	Высота h, м	Объем бетона класса B25, м3	Масса балки, т	Расчётное усилие от максимальной суммарной нагрузки, кН
18,0	17,4	1,05	7,04	17,8	450,3



4. Назначение ширины моста, компоновка пролётных строений

Ширина проезжей части моста назначается в соответствии со стандартными габаритами. Габарит моста, называемый также габаритом приближения конструкций, - это предельное поперечное очертание (в плоскости, перпендикулярной продольной оси проезжей части), в пределах которого обеспечивается беспрепятственный и безопасный пропуск подвижных транспортных средств и пешеходов. Внутрь контура габарита не должны заходить какие-либо элементы сооружения или расположенные на нем устройства.

Габариты мостов на автомобильных дорогах и в городах условно обозначают буквой Г и числом (после тире), равным ширине в метрах проезжей части между бордюрами или ограждениями. При наличии разделительной полосы к обозначению габарита добавляется ее ширина, обозначаемая буквой С. Схемы габаритов приближения конструкций на автодорожных мостах приведены на рисунке 4.1 (левая половина каждой схемы относится к случаю примыкания тротуаров к ограждениям, правая - к случаю раздельного размещения тротуаров). Основные размеры габаритов приближения конструкций приведены в таблице 4.1.

Рисунок 4.1 - Схема габаритов приближения конструкций на автодорожном мосте при отсутствии разделительной полосы.

На рисунке 4.1 приняты следующие обозначения: nb - общая ширина проезжей части или ширина проезжей части для движения одного направления, м; П - полоса безопасности (предохранительная полоса), м; С - разделительная полоса, ширина которой равна расстоянию между кромками проезжих частей разного направления движения, м; ЗП - защитная полоса, принимается 0,5 м; Г - расстояние между ограждениями проезда, м; Т - ширина тротуаров. Ширину многополосных тротуаров следует назначать кратной 0,75 м; ширину однополосных тротуаров, располагаемых в уровне верха бордюров, следует назначать равной 1,0 м; на мостах, расположенных в городах, посёлках и сельских населённых пунктах, ширина тротуара принимается 1,50 м; h - габарит по высоте (расстояние от поверхности проезда до верхней линии очертания габарита), принимается не менее 5,0 м; а - высота ограждений проездов, принимается не менее 0,75 м; hТ - габарит по высоте на тротуарах, принимаемый не менее 2,5 м.

Таблица 4.1 - Основные размеры габаритов приближения конструкций

Категория дороги	Число полос движения n	Ширина проезжей части nb, м	Ширина полосы безопасности П, м	Габарит
III	2	7,0	1,5	Г - 10

Компоновка пролётных строений по ширине моста выполняется из одинаковых балок с постоянным их шагом, на поперечном уклоне, соответствующем уклону ездового полотна и с включением монолитных тротуарных плит в совместную работу с крайними балками.

Компоновка пролётных строений для мостов на дороге III категории приведена на рисунке 4.2. Основные размеры при компоновке пролётных строений представлены в таблице 4.2.

Рисунок 4.2 - Компоновка пролётных строений

Таблица 4.2 - Основные размеры при компоновке пролётных строений

Габарит Г	Ширина тротуара Т, м	Количество балок , шт.	Ширина проезжей части nb, м	Ширина полосы безопасности П, м	A, м	a, м	b, м	d, м	c, м
Г-10	1,5	8	7,0	1,5	11,9	1,70	0,40	0,56	0,95



5. Проектирование опор моста

Опоры мостов передают нагрузки с пролётного строения на основание (грунт). Опоры являются ответственными элементами моста и должны обладать достаточной прочностью и устойчивостью, а величина осадок, кренов и сдвигов их не должна превышать допустимой. Перемещения опор, особенно неравномерные осадки, могут вызвать затруднения в эксплуатации моста, если при их появлении заметно нарушается профиль проезда или возникают значительные дополнительные усилия в пролётных строениях или в самих опорах. В современных условиях для опор применяют, как правило, бетон и железобетон. Опоры могут быть массивными или облегчёнными. Применяют монолитные, частично сборные и полносборные опоры.

Наибольшее распространение в балочных железобетонных мостах получили свайные опоры. Это вызвано тем, что элементы свайных опор изготавливаются централизованно в больших количествах на заводах железобетонных конструкций, а оборудование для забивки свай несложное.

Опоры из железобетонных свай устраивают, забивая сваи на глубину не менее 4 м и объединяя их поверху насадкой. Насадку устанавливают в готовом виде на головы свай, реже бетонируют на месте. В первом случае головы свай заводят в полости, устроенные в насадке и заполняемые затем бетоном на мелком щебне или цементным раствором. Высота опор при одном ряду свай может достигать 4-5 м. Более высокие опоры приходится делать двухрядными, так как длина заводских свай ограничена. Поэтому при большой глубине забивки свай в грунт и значительной высоте моста целесообразно применять опоры, в которых на уровне земли или меженных вод сваи наращены. В этом случае на уровне голов свай бетонируют или устанавливают готовую нижнюю насадку. Верхнюю часть опор образуют из стоек, бетонируемых на месте или изготовленных заранее, входящих своими концами в нижнюю насадку и связанных поверху верхней насадкой. На верхнюю насадку опирают пролётные строения моста.

Свайные опоры применяют при пролётах до 20-30 м. При пролётах 8-15 м такие опоры по фасаду моста обычно состоят из одного ряда свай. При пролётах 15-20 м устраивают двухрядные свайные опоры.

В сборных насадках свайных опор обнажённую арматуру верхнего конца сваи слегка загибают внутрь и заводят в отверстие сборной насадки, обрезая часть стержней. Отверстие имеет пирамидальную сужающуюся кверху форму с шириной поверху не менее 20 см. Его заполняют бетоном, объединяя сваи с насадкой. Насадку изготавливают прямоугольного сечения с шириной, определяемой размерами и числом опорных частей, и высотой не менее 40 см. На верхней плоскости насадки укладывают слой бетона с уклоном 1:10 для стока воды или же насадку сразу делают с таким же уклоном верхней плоскости.

Для проектирования рекомендуется применить типовые конструкции свайных опор серии 3.503.1-79 «Опоры свайные железобетонные автодорожных мостов с пролётами до 24 м».

5.1. Проектирование береговых опор

Береговые опоры (устои) служат для опирания на них крайних пролётных строений и для поддержания насыпей подходов.

Устои разделяют на два основных вида: необсыпные и обсыпные. Для обсыпных устоев характерно, что конус насыпи входит в пролёт. При устоях необсыпного типа конус расположен в пределах длины самого устоя и его подошвы, он не выходит за переднюю грань устоя. В средних и больших мостах чаще всего применяют обсыпные устои.

Железобетонные устои могут иметь различные системы и конструкции. Устой простейшей конструкции устраивают на железобетонных сваях. Для этого делают его с насадкой, имеющей шкафную стенку и крылья, поддерживающие грунт насыпи.

Сборный устой состоит из отдельных элементов: шкафной стенки, насадки и откосных крыльев, которые объединяют сваркой выпусков арматуры, закладных деталей и укладкой бетона омоноличивания.

Блоки насадок соединяются между собой путём ванной сварки арматурных выпусков из блоков и последующего бетонирования поперечных стыков шириной от 50 до 100 см.

Блоки шкафных стенок запроектированы толщиной 20 см. Поперечное сечение блоков прямоугольное, переменной высоты, так как по верхней плоскости блоков предусмотрен уклон 2 0/00. Крайние блоки шкафных стенок - угловые и включают открылок с длиной выступающей части 2,3 м. В нижней части открылков имеется скос 1 : 3 с размером 60180 см. По верхней плоскости открылков размещены две закладные детали для крепления блоков перил. В шкафной части углового блока по верхней плоскости блоков устраивается выступ высотой 30 см, ограничивающий переходную плиту сопряжения с насыпью.

Для подбора марки береговой опоры необходимы следующие исходные данные:

- схема моста;

- конструкция и длина пролётного строения;

- габарит и ширина моста;

- расчётная высота насыпей подходов Hн.

Несущая способность свай зависит от размера сваи, свойства грунтов, в которых работает свая, технологии погружения забивных свай.

В расчёте несущей способности свайного фундамента необходимо проверить выполнение условия

(5.1)

где Nmax - наибольшее расчётное продольное усилие в уровне верха сваи, кH; Qc - вес сваи, кН; Fd - несущая способность сваи, кН; гс - коэффициент работы сваи в грунте, принимаемый равным 1,0; n - коэффициент надёжности по назначению сооружения и условий работы.

Если сваи фундамента моста опираются на нескальный грунт и плита ростверка расположена над его поверхностью, значения n следует принимать в зависимости от числа свай в фундаменте n.

Расчётная несущая способность сваи Fd определяется по формуле

(5.2)

где гcr, гcf - коэффициенты условий работы грунта под или над уширениями по длине ствола и под нижним концом сваи, допускается принимать гcr и гcf; А - площадь опирания на грунт нижнего конца (поперечного сечения) сваи, м2; Ui - усреднённый периметр поперечного сечения ствола сваи в i-том слое грунта, м; R - расчётное сопротивление грунта под или над уширениями по длине ствола и под нижним концом сваи, кПа; hi - толщина i-го слоя грунта, м, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, принимаемая разбивкой массива на слои или по толщине прослоек; Rfi - расчётное сопротивление (прочность) i-го слоя грунта на боковой поверхности ствола сваи, кПа.

1. Выбираем марку береговых опор.

Для выбора марки необходимо определить высоту насыпи подхода из выражения

При Г-10 и Нн = 4,95м принимаются береговые опоры с двурядным расположением свай, наращенных на уровне земли (рисунок 5.1). Шкафная стенка и насадка опоры компонуется из типовых блоков. В соответствии с требованиями длина шкафной стенки составляет 14,3 м, длина насадки - 10,5 м.

Конструкция береговой опоры с двурядным расположением свай

Характеристика береговой опоры с двурядным расположением свай

Габарит	Длина пролёта, м	Обозначение опоры	Длина шкафной стенки, м
Г-10 + 21,5	12, 15	2ОК 143-1 (2)	14,3

Стойка вертикальная

Типовой проект	Марка стойки	Размеры, мм	Класс бетона	Объем стойки, м3
		L	b	h
Б 3.503.23 в.6 «Союздорпроект»	4-25 СВ-420	4200	350	350	B30	0,52

Крайний блок шкафной стенки

Марка	Размеры, мм	Расход материалов	Масса, т
	l	l1	h1	h2	h3	бетон, м3	сталь, кг
БШ 30 - 1 - 3	3040	2050	800	1030	430	0,98	127,4	2,45

Шкафная стенка

Марка	Размеры, мм	Расход материалов	Масса, т
	l	h1	h2	бетон, м3	сталь, кг
БШ 25 - 1 - 5	2480	800	850	0,39	80,80	0,99

Шкафная стенка

Марка	Размеры, мм	Расход материалов	Масса, т
	l	h1	h2	бетон, м3	сталь, кг
БШ 30 - 1 - 7	2980	880	850	0,47	97,10	1,24

Насадка

Марка	Размеры, мм	Расход материалов	Масса, т
	B	h	l	l1	бетон, м3	арматура, кг
2БН 35 - 1 - 1	1500	400	3500	2000	1,86	262,8	4,63

Рисунок 5.1 - Береговая опора с двурядным расположением свай, наращенных на уровне земли.



2. Определяем наибольшее расчётное продольное усилие в уровне верха сваи.

Наибольшее расчётное продольное усилие в уровне верха сваи определяется по формуле

(5.3)

где Gd - расчётное сочетание продольных усилий, действующих на береговую опору по ширине моста в уровне верха свай, кН; nсв - число свай, шт.

Расчёт сочетания продольных усилий запишем в табличной форме (таблица 5.1).

Таблица 5.1 - Сочетание продольных усилий, действующих на береговую опору по ширине моста в уровне верха свай

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка, кН	Коэффициент надёжности по нагрузке f	Расчётная нагрузка, кН
1.Расчётное усилие от максимальной суммарной нагрузки на опоре
2. Вес блоков насадок		1,1
3. Вес монолитных участков в стыках блоков насадок		1,1
4. Вес шкафной стенки		1,1
5. Вес стоек		1,1
И т о г о	Gd = Gd,пс + Gd, нс+ +Gd,ум + Gd,бш+ Gd,ст = = 3080,32 + 299,77 + 56,10 + 87,62 + 171,6 = 3695,41

Вес конструкций и элементов моста рассчитывается по формулам:

, (5.4)

, (5.5)

где m - массы конструкций и элементов моста, т; g - ускорение свободного падения, м/с2; V - объем конструкций и элементов, м3; - плотность железобетона, кН/м3.

При Gd = 3695,41 кН; nсв = 12 шт. по формуле (5.3) имеем:

3. Рассчитываем несущую способность сваи.

Расчётная схема основания свайного фундамента представлена на рисунке 5.2. Расчёт несущей способности свайного фундамента оформляем в табличной форме (таблица 5.2).

Рисунок 5.2 - Расчётная схема основания свайного фундамента

Таблица 5.2 - Расчёт несущей способности свайного фундамента

Грунт	Песок средней крупности, влагонасыщеный, средней плотности	Суглинок полутвёрдый I=0.2
Толщина слоя hi, м	5	1
Средняя глубина слоя грунта, м	2,5	5,1
Марка сваи
Усилие на сваю Nmax + Qc, кН
R, кПа	4500
Rfi, кПа	57,5	70
Расчёт несущей способности , кН
, кН

При расчёте в таблице 5.2 с применением сваи марки СМ35-6-01 несущая способность сваи обеспечивается

кН.

5.2 Проектирование промежуточных опор

Промежуточные опоры работают, как правило, в зоне переменного уровня воды, находясь под воздействием ледохода, навала судов.

В конструкции промежуточной опоры (быка) обычно различают следующие основные части: подферменную плиту или оголовок, тело опоры и фундамент. Если тело опоры и его фундамент конструктивно не разделяют, то один элемент (например, свая) выполняет функции обеих частей.

Для подбора марки промежуточной опоры необходимы следующие исходные данные:

- схема моста;

- конструкция опирающихся пролётных строений;

- габарит и ширина моста;

- расчётная высота опоры H0;

- характерные уровни воды в реке.

5.2.1 Определение нагрузок и расчётных усилий

На опору действуют вертикальные и горизонтальные усилия. Вертикальные усилия слагаются из собственного веса опоры и пролётных строений и временной подвижной нагрузки. Горизонтальные продольные усилия возникают от действия сил торможения автотранспорта. Горизонтальные поперечные усилия возникают от воздействий движущейся нагрузки, ветровой нагрузки и давления льда.

Различные сочетания этих нагрузок вызывают в теле опоры и в основании продольные сжимающие силы и изгибающие моменты, т. е. опора работает как внецентренно сжатый элемент. Изгиб опоры может происходить в направлениях как вдоль, так и поперёк пролёта моста.

Расчёт постоянной нагрузки, действующей на 1 м длины моста, представлен в табличной форме (таблица 5.3).

Таблица 5.3 - Расчёт постоянной нагрузки, действующей на 1 м длины моста

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка, кН/м	Коэффициент надёжности по нагрузке f	Расчётная нагрузка, кН/м
Вес асфальтобетонного покрытия		1,5
2. Вес защитного слоя		1,3
3. Вес гидроизоляции		1,3
4. Вес выравнивающего слоя		1,3
5. Вес балок пролётного строения		1,1
6. Вес бетона омоноличивания стыков		1,1
7. Вес тротуаров		1,1
Итого:

Вес слоёв конструкции проезжей части рассчитывается по формуле

, (5.6)

где B - ширина проезжей части моста между ограждениями, м; h - толщина конструктивного слоя проезжей части, м; l - рассматриваемый метр моста, м; с - плотность материала слоя, кН/м3.

При расчёте нагрузки от проезжей части следует учитывать рекомендуемые размеры и плотность материалов слоёв (перечисление идёт сверху вниз):

- асфальтобетонное покрытие толщиной 0,07 м; с = 23 кН/м3;

- защитный слой толщиной 0,04 м; с = 24 кН/м3;

- гидроизоляция толщиной 0,01 м; с = 16 кН/м3;

- выравнивающий слой толщиной 0,03 м; с = 22 кН/м3.

Тротуарные блоки в работе принять длиной 3 м, массой 1,5 т.

Для ориентировочного расчёта опоры можно рассмотреть дополнительное сочетание нагрузок, составленное из собственного веса, временных вертикальных нагрузок и горизонтальной тормозной силы, действующей вдоль пролёта (рисунок 5.3).

Рисунок 5.3- Схема действия нагрузок на опору моста

В собственный вес входит постоянная нагрузка, действующая на мост, а также вес ригеля (насадок).

Временная вертикальная нагрузка представлена в виде колонн автомобилей, установленных на пролётном строении симметрично оси моста, а оба тротуара загружаются толпой. Тормозную силу Т считают приложенной в каждом пролёте в уровне проезжей части, а на опору она передаётся через опорные части пролётных строений. Через неподвижную опорную часть усилие Т передаётся целиком, а через подвижную - частично уменьшенное, т. е. Т. При расположении на опоре подвижной и неподвижной опорных частей суммарное тормозное усилие принимают равным усилию Т.

Для расчёта опоры необходимо рассмотреть два возможных ее загружения: на максимум изгибающего момента и на максимум вертикального давления. В первом случае загружают временной нагрузкой только один пролёт и принимают тормозную силу в направлении, дающем тот же знак изгибающего момента, что и эксцентрично действующее усилие от временной нагрузки. Во втором случае загружают оба пролёта и также учитывают тормозную силу.

Для определения сжимающего усилия и изгибающего момента необходимо построить линии влияния усилий, действующих на промежуточную опору.

Нормальное сжимающее усилие и изгибающий момент в сечении I-I для первого загружения:

, (5.7)

, (5.8)

для второго загружения

, (5.9)

, (5.10)

где gd - расчётная постоянная нагрузка, действующая на 1 м длины моста; 1, 2 - площади участков линии влияния усилий,

, (5.11)

L - полные длины пролётных строений, опирающихся на опору, м; Lр - расчётная длина пролётного строения, м; f, fв, fвр - коэффициенты надёжности по постоянным и временным нагрузкам; f, fв; fвр = 1,2; Gриг - вес ригеля (насадки), кН; 1 + - динамический коэффициент по временной нагрузке

, (5.12)

- длина загружаемого участка линии влияния одного знака, м; Р - осевая нагрузка от одной двухосной тележки, Р = 110 кН; - сумма ординат линий влияния под осями колёсной нагрузки АК; v - равномерно распределённая нагрузка, v = 11 кН; р - нормативная временная вертикальная равномерно распределённая нагрузка, действующая на тротуар моста,

, (5.13)

принимается не менее 1,96 кПа; - коэффициент сочетаний, учитывающий уменьшение вероятности одновременного появления расчётных нагрузок, = 0,8; КПУР - коэффициент поперечной установки тележек автомобильной нагрузки; КПУv - коэффициент поперечной установки для полос распределённой нагрузки с учетом коэффициента сочетания S1, (S1 = 0,6); КПУТ - коэффициент поперечной установки для толпы; - коэффициент передачи усилия через шарнирно-подвижную опорную часть; при тангенциальных опорных частях  = 0,5, при катковых или валковых опорных частях  = 0,25; е - расстояние между осью опорной части и осью опоры, м.

Имея расчётные усилия N и М в сечении опоры, можно приступить к проверке прочности, определить давление на грунт или рассчитать искусственное основание (свайный ростверк, оболочки и т. п.).

Для получения расчётной временной нагрузки на одну главную балку необходимо определить для неё коэффициент поперечной установки. Этот коэффициент показывает, какая часть от расчётных полос временной нагрузки, находящихся на проезжей части, передаётся на главную балку.

Чтобы определить коэффициент поперечной установки, необходимо построить линии влияния усилий, действующих на отдельные балки. Линию влияния усилия А, действующего на крайнюю балку пролётного строения (рисунок 5.4), получим в случае симметричного расположения в поперечном направлении одинаковых главных балок по ординатам:

, (5.14)

, (5.15)

где n - число балок в поперечном сечении; a - расстояния между симметричными балками.

Воздействие автомобильной нагрузки АК предусматривает невыгодное размещение на проезжей части (в которую не входят полосы безопасности) числа полос нагрузки, не превышающего числа полос движения. Оси крайних полос нагрузки АК должны при этом находиться не ближе 1,5 м от кромки проезжей части.



Рисунок 5.4 Схема для определения коэффициента поперечной установки временной автодорожной нагрузки

Коэффициенты поперечной установки для временной автомобильной нагрузки АК определяют по ординатам линии влияния усилия А под грузами и полосами нагрузки с учетом коэффициента S1 для нагрузки на второй и последующих полосах движения.

Коэффициент поперечной установки тележек автомобильной нагрузки

, (5.16)

Коэффициент поперечной установки для полос распределённой нагрузки с учетом коэффициента сочетания S1

, (5.17)

Коэффициент поперечной установки для толпы на тротуаре

, (5.18)

В этих формулах уi - ординаты линии влияния под грузами и полосами; ус - ордината линии влияния, соответствующая середине загружаемой ширины тротуара; с - ширина тротуара.

Для первого загружения:

Для второго загружения:

м.

м.

5.2.2. Расчёт фундамента под промежуточную опору

Расчёт несущей способности свайного фундамента под промежуточную опору основан на выполнении условия (5.1).

Кроме того, необходимо определить наибольшее расчётное продольное усилие, которое действует на каждую сваю.

Усилие на рассматриваемую k-ю сваю от действия вертикальных сил и момента (рисунок 5.5)

, (5.19)

где N, М - усилия на уровне подошвы ростверка (ригеля), отнесённые к оси, проходящей через центр свайного поля (в расчётах принять наибольшие значения, рассчитанные в п. 5.2.1); п - число свай в фундаменте; хк - расстояния от оси y0 - y0, проходящей через центр свайного поля, до оси рассматриваемой k-й сваи; xi -- расстояние до оси отдельных свай.

Рисунок 5.5 - Схема к определению продольного усилия на сваю

Центр свайного поля находим из условия

, (5.20)

где - расстояния от осей отдельных свай до произвольно выбранной оси у-у.

м.

кН.



6. Устройство сопряжения моста с насыпью

Конструкция сопряжения моста с насыпью включает в себя устройство дренирующей засыпки в пределах конуса и за опорами, укладку железобетонных переходных плит длиной 4, 6 или 8 м в пределах проезжей части, полос безопасности, а в пределах тротуаров - тротуарных плит длиной 2 м, укрепление обочин, отвод воды с моста, устройство лестничных сходов.

В качестве дренирующей засыпки могут быть использованы грунты и материалы, не увеличивающиеся в объёме при промерзании, с обеспечением коэффициента фильтрации после уплотнения не менее 2 м/сут и соответствующие принятым в расчёте устоев углами внутреннего трения и объёмного веса грунта.

Дренирующую засыпку за опорами и в конусе необходимо отсыпать с тщательным уплотнением, обеспечивающим коэффициент уплотнения не менее К = 0,98. В процессе отсыпки необходимо осуществлять систематический контроль за качеством уплотнения (путём отбора проб, определения плотности, влажности и угла внутреннего трения грунта).

При асфальтобетонном покрытии проезжей части подходов применяется полузаглублённый тип сопряжения.

Переходные плиты конструкции сопряжения опираются одним концом на шкафную стенку, а другим на щебёночную подготовку, при этом лежень, как таковой, отсутствует, т.е. отпадает необходимость в устройстве специальной щебёночной призмы и сопутствующих работах, а роль лежня выполняет омоноличенная часть переходных плит.

Переходные плиты сопряжения полузаглублённого типа применяются сборно-монолитной конструкции. Плиты омоноличиваются только с торца, для чего плиты длиной 4, 6 и 8 м выполняются с выпусками арматуры.

Длина переходных плит выбирается в зависимости от высоты насыпи, геологических условий ее основания и категории дороги по таблице 6.1.

Таблица 6.1 - Выбор длины переходных плит

Высота насыпи,	Длина переходных плит, при грунтах основания насыпи, м, для категории дорог
м	повышенной сжимаемости
	III
4 - 5	6

К малосжимаемым грунтам оснований насыпи относятся крупнообломочные грунты с песчаным заполнителем средней плотности и плотным, а также глины твёрдой консистенции в водонасыщенном состоянии с модулем деформации Е > 50 МПа.

К грунтам повышенной сжимаемости относятся грунты, не указанные в перечне грунтов, относящихся к малосжимаемым грунтам.

Размеры плит по ширине приняты 98 и 124 см, а толщина плит принята по таблице 6.2.

Таблица 6.2 - Выбор толщины переходных плит

Длина плиты, м	Толщина переходных плит, см
6	30

При применении плит только одной ширины (98 или 124 см) остающаяся незаполненной часть габарита в пределах полос безопасности заполняется монолитным бетоном класса В30 с армированием, аналогичным основным плитам.

Укладку переходных плит сопряжения полузаглублённого типа следует указывать одновременно с возведением земляного полотна, а покрытие в пределах плит - одновременно с устройством покрытия на автомобильной дороге.

Поверхности переходных плит и лежня, соприкасающиеся с грунтом, должны быть покрыты обмазочной гидроизоляцией.

Сопряжение автодорожного моста с насыпью плитами полузаглублённого типа при асфальтобетонном покрытии и поперечный профиль представлены на рисунке 6.1 и 6.2.



7. Определение объёмов основных строительных материалов и конструкций

Ведомость потребности в строительных материалах и конструкциях ведём по форме таблицы 7.1.

Таблица 7.1 - Ведомость потребности в строительных материалах и конструкциях

Конструктивный элемент	Единица измерения	Количество
Пролётные строения	м3 железобетона
Сборный железобетон: насадки	м3 железобетона
шкафная стенка	м3 железобетона
стойки	м3 железобетона
Железобетонные сваи	м3 сваи
Монолитный железобетон	м3 железобетона
Итого:	м3 железобетона

Объёмы типовых элементов берём по справочным данным из типовых проектов.

Размещено на Allbest.ru

...