Технология строительства моста-эстакады

133

Размещено на http://www.allbest.ru/

1

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Ростовский государственный строительный университет»

Институт: «Дорожно-транспортный»

Кафедра: «Автомобильные дороги»

Дипломная работа

Тема: Проект строительства моста-эстакады через р. Россошь и автодорогу на ПК 60 участка км 877 - км 892 автодороги М 4 «Дон»

Студент: ст-т группы

МТТ-507 Цагов Б.А.

Основной руководитель:

проф., д-р техн. Наук

Прокопов А.Ю.

Ростов-на-Дону 2014



Содержание

Введение

1. Назначение технических параметров проектируемой дороги

2. Краткая характеристика природных и инженерно-геологических условий строительства мостового перехода

2.1 Климат

2.2 Инженерно-геологические условия

3. Инженерно-гидрологические условия и расчеты

3.1 Краткая физико-географическая характеристика

3.2 Максимальные расходы воды

3.3 Ледовый режим

3.4 Максимальные уровни воды

3.5 Сводная таблица гидрологических характеристик

4. Основные проектные решения

4.1 Обоснование продольного профиля моста

4.2 Вариантное проектирование

5. Расчёт прочности пролётного строения

5.1 Подсчет нормативной и расчетной постоянной нагрузки на 1 пог. м. крайней главной балки

5.2 Вычисление геометрических характеристик поперечного сечения в середине пролета чисто стальной главной балки, на первой стадии ее работы, без участия в работе железобетонной плиты

5.3 Вычисление геометрических характеристик поперечного сечения посредине пролета сталежелезобетонной главной балки на второй стадии её работы совместно с плитой на изгиб

5.4 Вычисление КПУ (коэффициента поперечной установки) для крайней главной балки по методу внецентренного сжатия

5.5 Коэффициенты динамичности для стальных и сталежелезобетонных конструкций

5.6 Коэффициенты надежности по нагрузке

5.7 Вычисление расчетных изгибающих моментов в середине пролета крайней главной балки на первой и второй стадиях ее работы

5.8 Проверка прочности сечения главной балки в середине пролета

5.9 Определение прогибов сталежелезобетонной балки посередине ее пролета

5.10 Расчет опор на сейсмичность

6. Описание конструкций деформационных швов, опорных частей, дорожной одежды, барьерного и перильного ограждения, водоотвода

7. Технология строительства моста-эстакады

7.1 Подготовительные работы

7.2 Сооружение опор

7.3 Монтаж пролетных строений

7.4 Устройство проезжей части

7.5 Специальные вспомогательные сооружения и устройства

8. Проектирование подходов к мосту

9. Экономический раздел

10. Экологическая безопасность

10.1 Актуальность вопросов обеспечения безопасности деятельности человека, а так же защита окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

10.2 Пояснительная часть

10.2.1 Организация сбора и очистки ливневого стока с моста - эстакады

10.2.2 Оценка воздействия на гидрологический режим водотока

10.2.3 Мероприятия по охране поверхностных и подземных вод

10.2.4 Оценка воздействия на растительность и животный мир

10.2.5 Мероприятия по охране земель

10.2.6 Влияние шума транспортных потоков на 2029 год с учетом обхода

10.2.7 Оценка ущерба рыбному хозяйству

10.2.8 Мероприятия по охране окружающей среды от отходов

10.3 Расчетная часть. Проведение расчетов и анализ уровня загрязнения атмосферного воздуха

Заключение

Список используемой литературы



Введение

Техническое развитие автомобильного транспорта не может происходить в отрыве от строительства и состояния дорожной сети. В связи с этим главным показателем эффективности работы дорожно-строительных организаций является своевременный ввод в эксплуатацию автомобильных дорог, мостов и других транспортных сооружений с минимальными затратами на их строительство и эксплуатацию. Важнейшими условиями, обеспечивающими выполнение этих требований, является разработка экономически обоснованных проектов на основе тщательно выполненных технико-экономических изысканий и вариантного проектирования с учетом всех затрат на проектирование и строительство автомобильных дорог.

На пересечениях автомобильной дороги и реки, канала, водохранилища, озера или других водных преград, как правило, устраивают мостовые переходы.

Мост-эстакада в Ростовской области через реку Россошь и а.д. на ПК60+00 позволит установить надежную транспортную связь между регионами, расположенными в районе проектирования. Кроме этого, строительство моста позволит значительно увеличить пропускную способность расматреваемого участка трассы, при этом уровень загрязнения атмосферного воздуха в черте п.Тарасовского достигнет допустимого значения.



1. Назначение технических параметров проектируемой дороги

Исходя из перспективной интенсивности движения на период до 2034 г. и в соответствии с заданием на разработку проекта, рассматриваемый участок дороги отнесен к 1-б категории.

Технические параметры, принятые для проектирования в соответствии с заданием и СП 34.13330.2012 «Автомобильные дороги. Актуализированная редакция СНиП 2.05.02-85*»:

- расчетная скорость - 120 км/ч;

- число полос движения - 4*;

- ширина земляного полотна - 27,5 м;

- ширина проезжей части - 2х7,5м;

- ширина разделительной полосы - 5,0 м;

- ширина обочин - 3,75 м;

- наименьший радиус кривой в плане - 800 м;

- наибольший продольный уклон - 0,040;

- наименьший радиус вертикальной кривой:

- выпуклой - 15000 м;

- вогнутой - 5000 м.

- дорожная одежда, покрытие - капитального типа,

- расчетные нагрузки:

- для мостов и путепроводов - А-14, Н14;

для дорожной одежды - А-11,5.



2. Краткая характеристика природных и инженерно-геологических условий строительства мостового перехода

2.1 Климат

Тарасовский район расположен на юго-востоке Восточно-Европейской равнины России в Ростовской области. На западе -- восточные отроги Донецкого кряжа (высота до 253 м), на севере -- Донская гряда, на юго-востоке -- пологие отроги возвышенности Ергени и Сальско-Манычская гряда, на юге -- Кумо-Манычская впадина. Климат умеренно-континентальный, с мягкой зимой и жарким летом, с преобладанием ясной погоды. Средние температуры января от (-7.2)°С до (-1.1)°С, июля от +16.7°С до +40°С. Осадков 330-587 мм в год. Территория Ростовской области подвержена суховеям. Ниже представлены данные многолетних наблюдений за климатом на участке проложения реконструируемой дороги Ростовской области. В таблицах приведены сведения по температуре воздуха и относительной влажности, скорости ветра, количеству осадков, снежному покрову. Климат района умеренно-континентальный. Согласно СНиП 23-01-99 номер района по климатическому районированию - III B. Температурный режим изучаемого участка приведен по данным многолетних наблюдений метеостанции, расположенной в г.Миллерово («Справочник по климату СССР», выпуск 13, 1968 г), в таблице 2.1.

Таблице 2.1 Температурный режим

Станция	Средняя t воздуха за год, °С	Абсолют-ный min t воздуха, °С	Абсолют-ный max t воздуха, °С	Средняя дата последнего заморозка	Средняя дата первого заморозка	Безморозный период, дни
Миллерово	6,7	-36	+40	24.IV	4.X	162

Нормативная глубина сезонного промерзания грунтов в пределах изучаемой территории составляет 0,60 м («Пособия по проектированию оснований зданий и сооружений (к СНиП 2.02.01-83)» п.2.124(2.27) стр.79).

По температурному режиму климатические условия, согласно СниП23-01-99 характеризуются как «умеренные».

Влажность воздуха имеет отчетливо выраженный годовой ход, сходный с изменением температуры воздуха, причем максимум абсолютной влажности совпадает с максимальной температурой воздуха. Относительная влажность в пределах изучаемого района довольно высока и колеблется, в среднем, от 56 до 90%, хотя наибольшие значения ее приходятся на зиму.

Годовой ход влажности приводится на рис.2.1. и 2.2.

Рис. 2.1. Средняя месячная упругость водяного пара, мб

Средняя абсолютная влажность в мб за год - 8,1.

Рис. 2.2. Средняя относительная влажность по месяцам, %



Средняя относительная влажность в процентах за год - 73.

Распределение осадков в пределах изучаемого участка приведено на рис. 2.3. и 2.4.

Рис. 2.3. Среднее количество осадков по месяцам, мм.

Рис. 2.4. Количество осадков по периодам года, мм.

Суточный максимум осадков, мм - 33.

Число дней с осадками > 0,1 мм - 146.

Число дней с осадками > 5 мм - 27.

В летний период выпадение осадков сопровождается грозами. Среднее число дней с грозой 26.

В зимний период осадки выпадают в виде снега. Сравнительно малое количество осадков в зимний период обуславливает и малую мощность снегового покрова, а повторяющиеся оттепели делают его неустойчивым. Основные характеристики снегового покрова приведены в таблице 2.2.



Таблица 2.2. Характеристика снегового покрова

Наименование станции	Средняя дата появления снегового покрова	Средняя дата схода снегового покрова	Число зим с отсутствием устойчивого снегового покрова, %	Число дней в году со снеговым покровом	Средняя из наибольших декадных высот снегового покрова, см	Расчетная высота снегового покрова (5% обеспеченности), см	Среднее число дней с метелью
Миллерово	21.XI	31.III	5	100	18	29	24

В зимнее время некоторым дополнением к атмосферным осадкам являются так называемые горизонтальные осадки - гололед и изморозь. Эти явления наблюдаются преимущественно с октября по март, появление их обычно связано с наступлением теплых и влажных воздушных масс на выхоложенную поверхность.

На изучаемой территории число дней с гололедом - 26, с изморозью - 14. Поскольку гололедно-изморозевые явления связаны с прохождением атмосферных фронтов циклонов, приносящих ту или иную воздушную массу, представляет интерес такая характеристика, как число переходов температуры воздуха через 0 0С (60-65 случаев за сезон) в сторону положительных температур - адвекция (натекание) теплого влажного морского воздуха на охлажденную земную поверхность (поверхность дорожного полотна) и переход через -2 0С (50-55 случаев за сезон) мороза в сторону отрицательных значений (вторжение арктического воздуха).

Выхолаживание воздуха в ночные часы приводит к образованию туманов. Больше всего дней с туманами отмечается с ноября по март. Число дней с туманами - 51, в холодный период - 47.

На рассматриваемой территории преобладают ветры восточных румбов.

Роза ветров представлена на рис.2.5.

Повторяемость направлений ветра в течение года в холодный период (январь - март) приводится в таблице 2.3., ветровые характеристики приведены в таблице 2.4.

Рис. 2.5. Роза Ветров

Таблица 2.3. Повторяемость направлений ветра в течение года в холодный период (январь - март)

Наименование станции	Наблюдаемый период	Румбы	Штиль
		Повторяемость, проценты
		С	СВ	В	ЮВ	Ю	ЮЗ	З	СЗ
Миллерово	год	9	16	24	12	8	9	13	9	17
	холодный период	5	14	27	15	10	10	13	7	12

Таблица 2.4. Ветровые характеристики

Станция	Средне годовая скорость ветра, м/с	Среднее число дней с сильным ветром (более 15 м/с), дней	Наибольшая скорость ветра, возможная один раз в год, м/с	Наибольшая скорость ветра, возможная один раз в 10 лет, м/с	Наибольшая скорость ветра, возможная один раз в 20 лет, м/с
Миллерово	4,9	37	28	35	37

Число дней с сильным ветром - 37, в том числе в холодный период - 23 (Миллерово).

По характеру и степени увлажнения рассматриваемый участок относится к I типу местности.



2.2 Инженерно-геологические условия

Целью проведенных изысканий явилось изучение инженерно-геологических условий строительства и эксплуатации автомобильной дороги на стадии проекта.

Территория исследований в административном отношении находится в

Тарасовском районе Ростовской области на участке км 877 - км 892 (ПК 0 - ПК155+46) автомагистрали М-4 «Дон» Москва- Воронеж- Ростов-на-Дону-

Краснодар-Новороссийск.

В геоморфологическом отношении автомагистраль находится в пределах Доно-Донецкой возвышенности, пересекает р.Россошь, впадающие в р.Глубокую. Отметки поверхности изменяются от 66.52 м до 136.51м.

Автомагистраль М-4 «Дон» на участке обхода п.Тарасовский, согласно СНиП 2.05.02-85, находится в 4-й дорожно-климатической зоне. В геологическом строении трассы обхода п.Тарасовский автомагистрали

М-4 «Дон» до глубины 35м принимают участие отложения четвертичной системы (Q), представленные: современными насыпными (tQIV),пролювиальноделювиальными(pdQIV),делювиальными(dQIV);верхнечетвертично-современными овражно-аллювиальными (fs-aQIII-IV), эоловосредне-верхнечетвертичными аллювиальными(aQII-II) образованиями, отложениями эоценового отдела палеогеновой системы (Р2) и меловой системы (К) кампанского (К2ср) и маастрихтского (К2m) ярусов. Начиная с ПК 50 и до ПК 52+50, происходит постепенное понижение рельефа до отметки 122.50 м, а далее - крутой склон с отметкой подошвы 70.71м (ПК 54+50). Склон задернован.В геологическом строении (сверху вниз) участка трассы ПК 44+23 -ПК 54+54 принимают участие пролювиально-делювиальные (pdQIV), современные делювиальные (dQIV), отложениями эоценового отдела палеогеновой системы (Р2) и меловые отложения маастрихтского (К2m) яруса. Современные делювиальные (dQIV) отложения вскрыты всеми скважинами на пологой части участка и представлены суглинками коричневыми, тяжелыми, пылеватыми.



3. Инженерно-гидрологические условия и расчеты

3.1 Краткая физико-географическая характеристика

Проектируемый участок реконструкции расположен на левобережном притоке р. Глубокой - реке Россошь в 2,5 км от устья, у западной окраины р.п. Тарасовский (рис.3.1.).

Река берет начало на небольшой возвышенности с отметками около 200 м БС, протекает по всхолмленной равнине с северо-востока на юго-запад. Длина реки 23 км, общая площадь водосбора 177 км, длина реки 20 км.

Ширина поймы на участке расчетного створа достигает 500 м. Русло реки очень извилистое, наблюдается частый переход от левого крутого склона долины к правому пологому. Ширина русла 2-3 м, глубина 0,2-0,4 м, течение наблюдается лишь в период весеннего половодья и при попусках из вышерасположенных прудов. Правый берег на участке перехода обрывистый, высотой 2-3 м. Русло реки перегорожено многочисленными плотинами, в основном упрощенного типа, образующими пруды. В период весеннего половодья плотины часто размываются, что приводит к заилению русла, и последующему зарастанию тростником, осокой и внутриводной растительностью.

По характеру водного режима река принадлежит к восточно-европейскому типу с выраженным весенним половодьем и низкой летне-осенней меженью, прерываемую иногда дождевыми паводками.

На мелководных участках река пересыхает, зимой перемерзает.

В гидрологическом отношении река Россошь не изучена. Сравнительно краткосрочные (1952 - 68 гг.) наблюдения за гидрологическим режимом проводились на р. Глубокая - р.п. Тарасовский, где площадь водосбора 566 км и длина р. Глубокой 46 км. Указанный створ использовался в качестве аналога в расчетах гидрологических характеристик р. Россошь.

В таблице 3.1., приведены основные гидрографические характеристики р. Россошь в створе пересечения и реки-аналога Глубокая-Тарасовский.

Таблица 3.1. Основные гидрографичесие характеристики

Рис.3.1. Расположение проектируемого участка

3.2 Максимальные расходы воды

В водном режиме р.Россошь четко выделяются весеннее половодье и дождевые паводки в теплое время года, поэтому высокие расходы воды могут быть сформированы как весенними, так и дождевыми паводками. Максимальные расходы снеговых паводков определены (табл.3.2.) по эмпирической редукционной формуле:

, где

= 0.019- параметр характеризующий дружность половодья;

- расчетный слой весеннего половодья;

-коэффициент неравенства статических параметров слоя стока и максимальных расходов, принимается по таблице пособия к СНиП 2.01.14-83;

F- площадь водосбора;

b = 10 и n=0.35 - параметры для степной зоны;

Среднемноголетний слой весеннего стока Н0=35мм и коэффициент вариации Cv = 1.1 принятыпо картам к СНиП 2.01.14-83, Cs = 2Cv.

В значение коэффициента вариации Cv введен поправочный коэффициент на площадь водосбора 1.10, в значение среднего слоя стока - коэффициент 1.3.

Таблица 3.2. Максимальные расходы воды снеговых паводков р. Россошь Максимальные расходы воды в р. Россошь

Определение максимальных расходов снеговых паводков можно выполнить по формуле аналогии, используя критерии аналогии

Выражения 1) и 2) вполне удовлетворяют критериям аналогии и позволяют применить формулу аналогии

Максимальные расходы воды, рассчитанные по формуле аналогии приведены в таблице 3.3.

Таблица 3.3. Максимальные расходы воды в р. Россошь

Значения максимальных расходов р. Глубокая определены по кривой обеспеченности максимальных расходов р. Глубокой, рассчитанной за пятнадцатилетний период наблюдений в створе водпоста Тарасовский . В качестве регламентирующих следует в расчеты принимать большие по величине расходы из таблицы 3.3.

Дождевые паводки. Максимальные расходы воды дождевых паводков определены по формуле предельной интенсивности:

,

- максимальный модуль стока ВП1%,

- сборный коэффициент стока,

- максимальный суточный слой осадков ВП1% (определяется по карте к СНиПу);

- переходный коэффициент от максимальных расходов ВП1% к максимальным расходам других ВП;

В таблице 3.4. приведены исходные данные, гидроморфометрические характеристики и расчетные величины максимальных расходов воды дождевых паводков р. Россошь.

Таблица 3.4. Гидроморфометрические характеристики и расчетные величины максимальных расходов воды дождевых паводков р. Россошь

3.3 Ледовый режим

Характеристика ледового режима приведена по аналогу р. Глубокая-Астаховский. Зимний режим р.Россошь вследствие оттепелей неустойчив. Первичные ледовые образования появляются в начале декабря с колебаниями в отдельные годы от первых чисел ноября до первых чисел января. Ледостав образуется во второй декаде декабря (крайние даты 2 ноября-18января). Продолжительность ледостава 92 суток. Очищается от льда 21 марта, а иногда во второй декаде февраля. Ледохода не бывает, лед тает на месте (табл. 3.5., 3.6).



Таблица 3.5. Ледовые явления (р. Глубокая)

Таблица 3.6. Толщина льда, см

3.4 Максимальные уровни воды

В годовом ходе уровней четко выделяется весенний период, характеризующийся интенсивным подьемом половодья, проходящем обычно в марте. При этом в течение 2-6 дней уровень достигает максимума. Наивысший уровень удерживается не более одних суток. В апреле наступает низкая летне-осенняя межень.

Расчетные значения уровней воды, соответствующих максимальным расходам воды снеговых паводков заданных обеспеченностей, а также значения скоростей течения в русле и на пойме приведены в таблице 3.7.

Таблица 3.7.Расчетные значения уровней воды

Размыв дна рассчитан по ВСН163-83 «Учет деформаций расчетных русел и берегов водоемов в зоне подводных переходов магистральных трубопроводов», Л. 1985г. Глубина размыва h=0.6 м.

Поперечный профиль и кривые Q=f(H), v=f(H) р.Россошь показаны на рис.3.2.

Рис.3.2. Поперечный профиль и кривые Q=f(H), v=f(H) р.Россошь

3.5 Сводная таблица гидрологических характеристик



4. Основные проектные решения

4.1 Обоснование продольного профиля моста

Учитывая, описанные ранее особенности рельефа в районе перехода трассы через р. Россошь, а также учитывая сложные инженерно-геологические условия в пойме реки, в проекте рассмотрены четыре варианта перехода через реку и ее пойменную часть.

Вариант №1 (мост-эстакада (высокий профиль)

Ситуационные условия на рассматриваемом участке и категория проектируемой дороги предполагают пересечение с местной дорогой Тарасовка-Большинка в разных уровнях, что потребует строительства путепровода. Геологические условия на правосторонней пойме практически не позволяют произвести сооружение земляной насыпи, так очень велики осадки, таким образом, на этом участке так же потребуется возведение моста-эстакады. На участке предполагаемой земляной вставки (между эстакадами) так же была проведена оценка осадок, которая показала что и здесь осадка насыпи составит порядка 0,6-0,8 м. Таким образом, в данном варианте предлагается устройство сплошной эстакады на высоких опорах, пересекающей местную автодорогу и пойму р.Россошь. При таком продольном профиле максимальная глубина выемки (правый берег) составит около 12 м; высота насыпи (левый берег) на подходах к сооружению составит около 11 м. Длина моста-эстакады составляет 778 м.

Вариант №2 (мост-эстакада (пониженный профиль)

Данный вариант предполагает понижение продольного профиля. При этом и р.Россошь и местная автомобильная дорога пересекаются посредством строительства моста-эстакады длинной 695 м. При этом высота насыпи (левый берег) на подходах к сооружению составит около 10 м.

Вариант №4 (мост-эстакада (пониженный профиль) с земляной вставкой

Данный вариант предполагает понижение продольного профиля. При этом потребуется строительство 2 отдельных сооружений: путепровода через местную автодорогу и моста через р.Россошь (включая правобережную пойму) с земляной вставкой между ними. При сооружении насыпи для исключения осадок насыпи потребуется проведения ряда мероприятий по усилению основания. При таком продольном профиле максимальная глубина выемки составит около 17 м, что потребует (для обеспечения устойчивости откосов выемки) раскрытия выемки с откосом не более 1:2 и мероприятий по предотвращению водной и ветровой эрозии. Длина моста-эстакады
составляет 538 м.

Участок расположен в равнинной холмистой местности, что предопределило необходимость использования предельно допустимых уклонов и радиусов вертикальных кривых (табл.4.1.).

Рассмотренные варианты представлены на листе №3.

Анализ технико-экономических показателей показывает (табл.4.2.), что наилучшими показателями обладает вариант№2. Этот вариант и принят к дальнейшему проектированию.

Таблица 4.1. Допустимые уклоны и радиусы вертикальных кривых

Наименование показателя	Величина показателя
Наибольший продольный уклон.	0,040
Наименьший радиус вертикальной кривой выпуклой, м вогнутой, м Видимость в продольном профиле	15000 5000 обеспечена



Таблица 4.2. Технико-экономические показатели

№№	Наименование	Стоимость с НР и СП, тыс. руб, 01.01.2000г.	Единица измерения	Объем	Расход на 1м2 сооруже ния	Стоимость единицы измерения с НР и СП, тыс. руб, 01.01.2000г.	Относите льная стоимость
1	2	3	4	5	6	7	8
1	Вариант с мостом- эстакадой (высокий профиль)	377 192					111,5%
1.1	Мост-эстакада (сталежелезобетонное пролетное строение) L=778м	355 375	м2	21 473		16,55
1.2	Земляное полотно:	6 700					смета
1.2.1	Насыпь		м3	37 000
1.2.2	Выемка		м3	380 470
1.3	Дорожная одежда (подходы)	9 234	м2	23 950			смета
1.4	Переустройство газопровода:
	линейная часть	60	км	0.4		150,00
	устройство кожуха под земполотном	240	шт	3		80,00
1.5	Укрепление откосов выемки геосент. материалом МАК-МАТ по растительному слою	5 583	м2	76 500		0,07
2.1	Мост-эстакада (сталежелезобетонное пролетное строение) L=695 м	317 462	м2	19 182		16,55
	уменьшение высоты опор(*)	-5 069	м3	521		9,73
2.2	Земляное полотно	11 157					смета
2.2.1	Насыпь		м3	59 230
2.2.2	Выемка		м3	612 010
2.3	Дорожная одежда (подходы)	10 313	м2	26 780		0,40
2.4	Укрепление геосент. материалом МАК-МАТ по растительному слою	4 050	м2	57 850		0,07
2.5	Переустройство газопровода:
	линейная часть	30	км	0.2		150,00
	устройство кожуха под земполотном	240	шт	3		80,00
3.1	Мост-эстакада (пониженный профиль) с земляной вставкой, в том числе:	355 527					105%
3.2	Мост через р.Россошь (ст.ж.б. пролетное строение) L=538м	245 748	м2	14 848		16,55
	уменьшение высоты опор(*)	-3 406	м3	350		9,73
3.3	Земляное полотно	11 668					смета
3.3.1	Насыпь		м3	169 320
3.3.2	Выемка		м3	612 010
3.4	Дорожная одежда (подходы)	11 572	м2	30 190			смета
3.5	Укрепление геосен.материалом МАК- МАТ по растительному слою и организацией верхового водоотвода и дренажа	8 750	м2	125 000		0,07
3.6	Устройство распределительной платформы на основании из БНС (грунтоцемент)	66 435	объект	1		68 734,00	смета
3.7	Строительство транспортного сооружения для пропуска местной автодороги Тарасовский - Большинка	13 678	объект	1		13 678,00
3.8	Временная объездная дорога на период стороительства транспортного сооружения на местной автодороге	1 000	объект	1		1 000,00
3.9	Переустройство газопровода:
	линейная часть	0	км	0		150,00
	устройство кожуха под земполотном	80	шт	1		80,00

4.2 Вариантное проектирование

Вариант №1 (сталежелезобетонное пролётное строение)

Проектируемый мост-эстакада расположен на землях Тарасовского района Ростовской области, прилегающих к районному центру пос. Тарасовскому; пересекает р. Россошь на ПК 56+50 и существующую автомобильную дорогу на ПК60+00. Мост запроектирован под нагрузки А14 и Н14.

Мост-эстакада запроектирован в виде раздельных сооружений под каждое направление движения по схеме (2Ч42,0+8Ч63,0+52,5+42,0) м. В соответствии с категорией доро-ги, габарит проезжей части каждого сооружения принят Г-11,5, в него входят две полосы дви-жения шириной по 3,75 м и две полосы безопасности по 2,0 м. Проектный продольный профиль принят в соответствии с параметрами дорог I-б категории. В продольном профиле от ПК53+41,61 до ПК58+82,45 мост-эстакада располагается на уклоне 30‰, от ПК58+82,45 до ПК59+95,60 - на вертикальной выпуклой кривой радиусом 157811 м. От ПК59+95,60 до ПК 60+37,36 на вертикальной вогнутой кривой радиусом 5057 м. В плане мост-эстакада располо-жен на кривой радиусом 2750 м. Полная длина моста - 695,75 м.

Крайние опоры моста-эстакады запроектированы железобетонными монолитными, ин-дивидуального проектирования, двухстолбчатые на раздельных свайных ростверках на сваях сечением 40Ч40 см по т.п. сер. 3.500.1-1.93 «Ленгипротрансмоста».

Промежуточные опоры моста-эстакады запроектированы железобетонными монолитны-ми, индивидуального проектирования. Опоры одностоечные с V-образной верхней частью. Фундаменты опор раздельные, устраиваются на сваях сечением 40Ч40 см длиной от 11 до 18 м по т.п. сер. 3.500.1-1.93 «Ленгипротрансмоста», объединенных железобетонным ростверком толщиной 2,5 м.

Пролетное строение моста индивидуального проектирования, стальное, балочное, с желе-зобетонной плитой проезжей части, неразрезное. Ширина пролетного строения по плите - 13,8 м. На пролет-ном строении расположены проезжая часть, служебный проход шириной 0,75 м, барьерные и перильные ограждения.

Покрытие проезжей части устраивается из двух слоев: нижнего слоя бетона толщиной 40 мм и верхнего из ЩМА толщиной 70 мм. Гидроизоляция на мосту рулонная оклеенная толщи-ной 5,5 мм.

Отвод воды с мостового полотна моста-эстакады осуществляется через трубки в продольные водоотводные лотки, расположенным под плитой пролётного строения и, далее, по вертикальным трубам, закреплённым к стойкам опор - вниз на рельеф, в локальные очистные сооружения, где происходит очистка воды.

Ограждение проезжей части - металлическое, барьерного типа, высотой 1,1 м энергоем-костью 500 кДж. Перила металлические сварные секционные.

Опорные части шаровые ШСОЧ под нагрузку от 120 до 160 т.

Сопряжение устоев с насыпью осуществляется применительно к типовому проекту серии с. 3.503.1-96 «Союздорпроекта» с монолитными железобетонными плитами длиной 8,0 м. Зазор между шкафными стенками и плитами пролетного строения перекрывается деформационными швами «MAURER SOHNE» D-480. Откосы конусов устоев укрепляются сборными бетонными плитами размером 1,0Ч1,0Ч0,16 м с устройством по откосам лестниц и лотков для стока воды. Деформационный шов между плетями пролетного строения на опоре №7 «MAURER SOHNE» D-560. На мосту предусмотрено электроосвещение.

Вариант №2 (пролётное строение с ортотропной плитой проезжей части)

Проектируемый мост-эстакада расположен на землях Тарасовского района Ростовской области, прилегающих к районному центру пос. Тарасовскому; пересекает р. Россошь на ПК 56+50 и существующую автомобильную дорогу на ПК60+00. Мост запроектирован под нагруз-ки А14 и Н14.

Мост-эстакада запроектирован в виде раздельных сооружений под каждое направление движения по схеме (2Ч42,0+4Ч63,0) + (4Ч63,0+52,5+42,0) м. В соответствии с категорией доро-ги, габарит проезжей части каждого сооружения принят Г-11.5, в него входят две полосы дви-жения шириной по 3,75 м и две полосы безопасности по 2,0 м. Проектный продольный профиль принят в соответствии с параметрами дорог I-б категории. В продольном профиле от ПК53+41,61 до ПК58+82,45 мост-эстакада располагается на уклоне 30‰, от ПК58+82,45 до ПК59+95,60 - на вертикальной выпуклой кривой радиусом 157811 м. От ПК59+95,60 до ПК 60+37,36 -на вертикальной вогнутой кривой радиусом 5057 м. В плане мост-эстакада располо-жен на кривой радиусом 2750 м. Полная длина моста - 695,75 м.

Крайние опоры моста-эстакады запроектированы железобетонными монолитными, инди-видуального проектирования, двухстолбчатые на раздельных свайных ростверках на сваях се-чением 40Ч40 см по т.п. сер. 3.500.1-1.93 «Ленгипротрансмоста».

Промежуточные опоры моста-эстакады запроектированы железобетонными монолитны-ми, индивидуального проектирования. Опоры одностоечные с V-образной верхней частью. Фундаменты опор раздельные, устраиваются на сваях сечением 40Ч40 см длиной от 11 до 18 м по т.п. сер. 3.500.1-1.93 «Ленгипротрансмоста», объединенных железобетонным ростверком толщиной 2,5м. Пролетное строение моста индивидуального проектирования, стальное, балочное с ортотропной плитой проезда по схеме 2Ч42,0+4Ч63,0 и 4Ч63,0+52,5+42,0 м. Ширина пролетного строения по плите - 13,8 м.

Покрытие проезжей части устраивается из двух слоев: нижнего слоя бетона толщиной 60 мм и верхнего из Щ.М.А. толщиной 70 мм.

Сток воды с моста-эстакады осуществляется по продольным водоотводным лоткам, рас-положенным под плитой пролётного строения и, далее, по вертикальным трубам, закреплённым к стойкам опор вниз на поверхность в ёмкости, где происходит очистка.

Ограждение проезжей части - металлическое, барьерного типа энергоемкостью 500 кДж высотой 1,1 м. Перила металлические сварные секционные.

Опорные части шаровые ШСОЧ под нагрузку от 120 до 160 т.

Сопряжение устоев с насыпью осуществляется применительно к типовому проекту серии с. 3.503.1-96 «Союздорпроекта» с монолитными железобетонными плитами длиной 8,0 м. Зазор между шкафными стенками и плитами пролетного строения перекрывается деформационными швами «MAURER SOHNE» D-480. Деформационный шов между плетями пролетного строения на опоре №7 «MAURER SOHNE» D-560

Откосы конусов устоев укрепляются монолитным бетоном с устройством по откосам лестниц и лотков для стока воды. На мосту предусмотрено электроос-вещение.

По итогам сравнения данных вариантов к разработке был принят вариант №1 со сталеже-лезобетонным пролётным строением.



5. Расчёт прочности пролётного строения

5.1 Подсчет нормативной и расчетной постоянной нагрузки на 1 пог. м. крайней главной балки

В данном случае, для габарита Г- 11,5 моста-эстакады (рис. 5.1) число балок равно пбалок = 2 шт.

Рис 5.1. Схематический поперечный разрез сталежелезобетонного пролетного строения для габарита Г-11,5

Первая часть постоянных нагрузок:

а) вес всех металлических конструкций без веса металлических перил (Р1);

б) вес железобетонной плиты (Р3) ниже линии АВ. Стадии работы сталежелезобетонной балки:

Стадия 1. Главная балка работает как чисто стальная на вес первой час-ти постоянной нагрузки;

Стадия 2. Главная стальная балка работает совместно с железобетон-ной плитой на изгиб как единая объединенная сталежелезобетонная (ст. ж.б.) балка навес второй части постоянной нагрузки и на всю временную нагрузку.

P1 - тс (кН) - вес всех стальных конструкций на одно пролетное строе-ние. Р1

Введем необходимые поправки:

1) Изменение количества балок: 2/3=0,67;

2) Изменение расчетной длины пролета: 63/42,6=1,48

3) Изменение высоту балок: 2,6/2,4=1,1

Общий поправочный коэффициент -1.1

Однако необходимо учесть габариты пролетных строений. Для пролетного строения ln=42,6 м и Г-11,5, Р1=88,3 т.с. Вес Р1 можно определить ориентировочно

где lп - длина пролета главной балки по заданию.

Р2 - тс (кН) - вес двух металлических перил на один пролет (Р2=3,3 тс для ln=42,6м).

Для других пролетов

Р3 - м3 - расход железобетона на весь пролет (Р3 =76,32 м3 для lp=42,6 м и Г-11,5 м). Р3 =83,95 м3

Ориентировочно для других пролетов при вариантном проектировании Р`3 можно принять по формуле

Р4 - м3 - расход железобетона для тротуара Р4=20 м3.

P5 - тс (кН) - вес трехслойного основания на весь пролет.

Р6 - тс (кН) - вес асфальтобетонного покрытия на весь пролет.

Вычисление P5 и Р6. Схема трехслойного основания и асфальтобетон-ного покрытия показана на рис. 5.2.

Рис. 5.2 Схема трехслойного основания и асфальтобетонного покрытия

Толщина асфальтобетонного покрытия h1=0,07, объемный вес асфаль-тобетона г1=2,3 тс/м3; толщина защитного слоя бетона h2=0,04 м; объемный вес защитного слоя бетона г2=2,35 тс/м3;

Толщина гидроизоляции h3=0,01 м; объемный вес гидроизоляции

г3=1,5 тс/м3; толщина выравнивающего слоя из цементно-песчаного раствора h4=0,02 м, объемный вес цементно-песчаного раствора г4=2,0 тс/м3. Вес трех-слойного основания на всё пролетное строение: Р5=(h2г2+h3г3+h4г4)Гln.Для пролетного строения ln=63 м.

Р5 = (0,04 * 2,35 + 0,01 * 1,5 + 0,02 * 2,0) * 10 * 42 = 62,58тс.

Вес асфальтобетонного покрытия

Р6=h1г1Гln (тс). Для пролетного строения с 1п=42 м и Г=10 м.

Р6 = 0,07 * 2,3тс/м3 * 10м * 42м = 67,62тс.

Нормативная постоянная нагрузка на 1 пог. м крайней главной балки на первой стадии её работы от первой части постоянной нагрузки



nбалок =2 или 3 - количество главных балок в пролетном строении. Расчетная постоянная нагрузка на 1 пог. м крайней главной балки на первой стадии её работы от первой части постоянной нагрузки.

Нормативная нагрузка на 1 пог. м крайней главной балки на второй стадии её работы от второй части постоянной нагрузки:

То же расчетная постоянная нагрузка на 2 стадии работы балки:

5.2 Вычисление геометрических характеристик поперечного сечения в середине пролета чисто стальной главной балки, на первой стадии ее работы, без участия в работе железобетонной плиты

Площадь поперечного сечения стальной крайней главной балки:

Fст =b1h1+ b2h2 +b3h3+ b0h=63*3.4+83*3.4+63*3.4+1.2*330=1106,6 см2

Статический момент поперечного сечения стальной балки относитель-но оси К-К, проходящей через середину вертикального листа балки:

h1, h2, h3 по сравнению с «h» малы и ими можно пренебречь.

Тогда

Определяем смещение центра тяжести «Z» стальной балки , вызванное тем, что нижний пояс балки имеет большую площадь, чем
верхний:

Момент инерции поперечного сечения чисто стальной балки относи-тельно оси , проходящей через центр ее тяжести:

Расстояние до верхней грани балки:

Расстояние до нижней грани балки:



Момент сопротивления поперечного сечения чисто стальной балки на 1-ой стадии её работы:

Для крайней фибры верхнего пояса:

Для крайней фибры нижнего пояса:

5.3 Вычисление геометрических характеристик поперечного сечения посредине пролета сталежелезобетонной главной балки на второй стадии её работы совместно с плитой на изгиб

Ширина железобетонной плиты, включаемая в совместную работу с главной балкой на изгиб на 2-ой стадии работы балки равна:

при пбалок=2.

Смах=180см при Т=1,5 м.

Смах - максимальный консольный свес, принимаемый равным полной конструктивной длине консольного веса в соответствии с табл. 92 СНиП 2.05.03- 84* [1].



h0=7+4=11см- возвышение низа плиты над верхом стальной балки.

Расчетная схема поперечного сечения в середине пролета крайней главной стальной балки совместно с частью железобетонной плиты.

Площадь поперечного сечения железобетонной плиты:

Момент инерции поперечного сечения железобетонной плиты относи-тельно её собственной оси

Площадь железобетонной плиты, приведенная к стали:

для бетона класса В35

Eb = 352000кг / см2 ;Es = 2,1*106 кг/см2;

Площадь сталежелезобетонного поперечного сечения балки:

Момент инерции сечения железобетонной плиты, приведенного к стали:



Расстояние до центра тяжести железобетонной плиты :

Смещение центра тяжести сталежелезобетонной крайней главной бал-ки Z1 выше вследствие включения в работу железобетонной плиты со-вместно со стальной балкой. Для определения Z1 приравниваем статический момент объединенного сталежелезобетонного сечения к сумме статических моментов чисто стальной главной балки и железобетонной плиты относительно той же оси:

, откуда

Момент инерции объединенного поперечного сечения сталежелезобетонной балки, приведенного к стали относительно оси , проходящей через центр тяжести сталежелезобетонной крайней балки:

Расстояние до крайней фибры верхнего пояса стальной бал-ки:

То же до крайней фибры нижнего пояса стальной балки:



Расстояние до центра тяжести железобетонной плиты:

То же до крайней фибры бетона (верхней грани железобетонной пли-ты):

Моменты сопротивления сечения сталежелезобетонной балки в сере-дине пролета на второй стадии работы:

Для крайней фибры верхнего пояса стальной балки:

Для крайней фибры нижнего пояса стальной балки:

Для центра тяжести бетона плиты:

Для верхней фибры бетона плиты:



5.4 Вычисление КПУ (коэффициента поперечной установки) для крайней главной балки по методу внецентренного сжатия

Очевидно, что временная нагрузка, находящаяся на пролетном строе-нии моста (А-14, НК-100) не одинаково нагружает каждую балку пролетного строения. Кроме того, при движении она создает дополне-ние к статической динамическую нагрузку.

При расчетах балок пролетных строений мостов динамическое воздей-ствие временной нагрузки учитывается коэффициентом динамичности (l+µ), и неравномерность нагружения балок - коэффициентом поперечной установк

Метод внецентреного сжатия при определении КПУ применяется по-тому, что поперечные связи между главными балками придают большую по-перечную жесткость пролетному строению (как диафрагмы в железобетон-ных пролетных строениях).

В общем виде КПУ по методу внецентренного сжатия определяется по формуле:

где с - эксцентриситет от нагрузки;

b - расстояние между главными балками;

- число балок;

- расчетное число полос движения.

1. Определение КПУ для НК-100.

Нагрузка НК-100 устанавливается поперек моста в любом положении, по гак, чтобы получить максимальное усилие в рассчитываемой балке. При этом скат колеса не должен попасть на предохранительную полосу II, ширина которой зависит от габарита моста. Так для габарита Г-11.5 П=1,5м (рис.5.3.).

При НК-100 принимается одна полоса движения, тогда

Эксцентриситет временной нагрузки НК-100 будет равен:

где пб-к - число главных балок;

b -- расстояние между главными балками.

Рис.5.3. Схема к определению КПУ от НК-100

2. Определение КПУ для равномерной части А-14 при двухполосном движении (габарит Г-11,5), А-14 устанавливается без соблюде-ния полосы безопасности (рис. 5.4).

При равномерной нагрузке А-14равн первая полоса учитывается с весо-вым коэффициентом 1,0, а вторая полоса учитывается с коэффициентом 0,6, общий весовой коэффициент 1,6. Расчетное число полос движения .



1,6а=1*1,5+0,6*0,45

а=2,63м

эксцентриситет

Рис 5.4. Схема к определению КПУ от А-14

3. Определение КПУ для тележки Ател при двухполосном движении

(габарит Г-11.5) Ател устанавливается без соблюдения полосы безопасности .

Здесь обе полосы учитываются в полном размере, т.е. число полос движения

эксцентриситет



5.5 Коэффициенты динамичности для стальных и сталежелезобетонных конструкций

Для нагрузки А-14 коэффициент динамичности

Где л - длина загружения линии влияния принимается равной расчетному пролету (1р )балки при определении изгибающего момента в середине пролета балки и 0,5l - при определении поперечной силы в середине пролета балки.

Для нагрузки НК-100 (одиночной транспортной единицы)

(1+µ)100=1,30 при л<1,0м;

(1+µ)100=1.1 при л?5 м;

Для промежуточных значений л-по интерполяции

5.6 Коэффициенты надежности по нагрузке

Коэффициенты надежности по нагрузке (гf) для временных вертикаль-ных нагрузок в СНиП 2.05.03-84* [1], табл. 11 имеют следующие величины:

для нагрузки НК-100 1,0;

для нагрузки от толпы на тротуаре при учете совместно с другими на-грузками 1,2;

для равномерной части нагрузки А-14 1,2;

для тележки нагрузки A-14 гfT .

гfT = 1,5-0,01л, но не менее 1,2;

л - длина загружения участка линии влияния одного знака.

При расчете элементов пролетных строений автодорожных мостов (главные балки, диафрагмы) должны рассматриваться три основные сочета-ния постоянных и временных нагрузок (СНиП 2.05.03-84*, п. 2.12):

первое - постоянная нагрузка плюс HK-100;

второе - постоянная нагрузка плюс А-14 (один или два ряда) без со-блюдения полосы безопасности;

третье - постоянная нагрузка плюс А-14 с соблюдением полосы безо-пасности и плюс толпа на тротуарах.

5.7 Вычисление расчетных изгибающих моментов в середине пролета крайней главной балки на первой и второй стадиях ее работы

Площади линий влияния для опорного сечения М6 :

пролет 1

пролет 2

пролет 3

Площадь положительных участков линии влияния



Площадь отрицательных участков

Суммарная площадь

Пролетное сечение М9 :

пролет 1

пролет 2

пролет 3

Площадь положительных участков

Площадь отрицательных участков:

Суммарная площадь



Значения полученных выше площадей участков линий влияния изги-бающих моментов M6, M9 приведены в табл.5.1.

Таблица 5.1. Значения площадей участков линий влияния изги-бающих моментов M6, M9

Усилие	Обозначение усилия	Размер-ность площади	по участкам	Положительных участков	Отрицательных участков	Суммар-ная площадь
			W1 (l1=50)	W2 (l2=70)	W3 (l3=50)
Изгибающий момент	М6 М9	м2 м2	-133,46 -46,71	-315,44 387,37	40,04 -46,71	40,04 387,37	-448,9 -93,42	-408,86 293,95

Для определения усилий от сосредоточенного давления оси тележки А-14 необходимо предварительно вычислить ординаты линий влияния под ними. При этом длина интервала разбиения пролета l=63м, l1==9м, а пролета l=63м, l2==9м.

у1=-6,955; (у1 под сечением 8);

у2= - 6,495 - (6,955-6,495)= - 6,495 - (6,955-6,495)= -6,89;

у3 = 1,235;(под сечением 15);

у4 = 1,22 + (1,235-1,22)=1,232;

у4 и у3 - ординаты под грузами А14

у5 = 12,25 (под сечением 9);

у6 = 6,73 + (12,25 - 6,73) = 11,53;

у7 = -1,445 (под сечением 3);

у8 = -1,42 - (1,445 - 1,42) = -1,44;

у8 = -1,42 - (1,445 - 1,42) = -1,44;

у11= у12= -0,072; у13= -у15= -0,5; у...