Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I»

(ФГБОУ ВО ПГУПС)

Факультет«Транспортное строительство»

Кафедра «Мосты»

Курсовой проект

Проект железобетонного железнодорожного моста

Выполнила студентка Иванова Е.И.

Группа СЖД-304

Руководитель доцент

Барановский А.А.

Принял доцент Ярошенко С.В.

Санкт-Петербург 2016 год

Введение

Характеризуя существующую сеть дорог на территории Западной Сибири, можно отметить, что до недавнего времени дорожному строительству здесь уделялось внимание лишь в экономически и промышленно развитых районах. Это привело к крайне неравномерному её распределению по площади региона. Так, для уже упоминавшихся нами административных образований в Западной Сибири, плотность сети дорог общего пользования составляет около 0,012 км/км2 . Общая протяжённость дорог на Севере Западной Сибири составляет 15,5 тыс. км, более половины этих дорог относится к меж- промысловым, внутрипромысловым и лесовозным дорогам . Темпы строительства дорог на территории Западной Сибири несколько ниже, чем в европейской части России. В то же время сложные природно-климатические условия, широкое распространение глинистых, значительно и избыточно увлажнённых грунтов в существенной мере определяют недостаточную надёжность дорог по критерию работоспособность и, соответственно, чрезмерные затраты на восстановление требуемых транспортно- эксплуатационных показателей дорог. Среди комплекса факторов, обусловливающих состояние эксплуатируемых дорог, специалисты выделяют три группы: особенности проектирования и строительства; природно-климатические условия; особенности содержания и ремонта. Анализ степени влияния этих факторов, выполненный методом априорного моделирования , свидетельствует, что на изменение транспортно-эксплуатационных показателей в течение срока службы дорожной одежды дорог районов глубокого сезонного промерзания и избыточного увлажнения грунтов наиболее существенное воздействие оказывают природно-климатические условия (включая метеорологические и географические переменные).

1. Исходные данные

Определяем отметку подошвы рельса

ПР= БН+0,9

Определяем высоту насыпи

= БН - РСУ

Определение РСУ

РСУ= = = 36

=41-36=5м

1.1. Вариант 1

Первый вариант составляем на основе исходных данных. В следующих вариантах учитываются не только исходные данные, но и результаты полученные ранее.

Используем схему моста

13,5+23,6+13,5 м.

Предполагая применение устоев обсыпного типа, имеющих небольшой расход материалов и стоимость, длина устоев поверху lу= 3,75м. Величина деформационных зазоров ? = 0,05м. Длина мостаLф по первому варианту:

Lф - фактическая длина моста по первому варианту.

Определим фактическуюую длину моста Lп :

Lф - фактическая длина моста между концами устоев;

- количество промежуточных опор попадающих в воду;

b- средняя толщина промежуточной опоры

Н - высота от средней линии, образуемой горизонталями высоких и меженных вод до отметки бровки полотна;

lo - заданное отверстие моста;

а - величина заведения устоя в конус насыпи, при высоте насыпи более 6м - 1 м.

Отклонение фактической длины моста от теоретической в большую сторону:

- что допустимо.

Определение объемов работ

Пролетные строения.

Объем железобетона пролетного строения полной длиной 13,5 м с ездой поверху- 38,4 м3.Объем железобетонапреднапряженного пролетного строения полной длиной 23,6м - 64,93 м3.

Промежуточные опоры.

Две опоры принимаем в виде сборно-монолитных конструкций.

Объем оголовковвысотой 0,8м и размерами в плане

Объемростверка высотой 2м и размерами в плане

Объем тел опор, высотой3,6 м, размерами в плане

Устои.

Принимаем Свайные устои железнодорожных мостов с пролетами 13м. С высотой насыпи 5м имеем расход бетона 163,8 и арматуры 21,06т

Объемы работ и определение стоимостей конструктивных элементов приведены в таблице.

Таблица 1.

№	Наименование работ	Ед.изм.	Объем	Количество	Стоимость ед.изм., руб	Общая стоимость, руб.
1	Изготовление и монтаж пролетного строения из преднапряженного железобетона длиной 23,6 То же длиной 13,5 м	1	64,93 38,4	1 2	380 380	24673,4 29184
2	Устройство ростверка и оголовка		36,8	2	140	10304
3	Устройство тела опоры			2	250	24304
4	Устройство ростверка 163,8 2 200	65520
	Полная стоимость моста	153985,4

1.2. Вариант 2

балка железобетон мост пролетный

Для перекрытия пролетов используем балочные пролетные строения с ездой понизу полной длиной 11,5 м и поверху 27,6 м.Схема моста

11,5+27,6+11,5

определяем фактическое отверстие по второму варианту

Отклонение фактической длины моста от теоретической в большую сторону:

- что допустимо.

Определение объемов работ

Пролетные строения.

Объем железобетона пролетного строения полной длиной 11,5 м с ездой поверху- 27,7 м3.Объем железобетонапреднапряженного пролетного строения полной длиной 27,6 м - 83 м3.

Промежуточные опоры.

2 опоры принимаем в виде сборно-монолитных конструкций.

Объем оголовков высотой 0,8м и размерами в плане

Объем ростверка высотой2,5 м, и размером в плане

Объем тела опор высотами 4,2 мразмерами в плане

Устои.

Принимаем свайные устои железнодорожных мостов с пролетами 15м. С высотой насыпи 5м имеем расход бетона 163,8 и арматуры 21,06т

Объемы работ и определение стоимостей конструктивных элементов приведены в таблице.

Таблица 2.

№	Наименование работ	Ед.изм.	Объем	Количество	Стоимость ед.изм., руб	Общая стоимость, руб.
1	Изготовление и монтаж пролетного строения из преднапряженного железобетона длиной 27,6м То же длиной 11,5 м		83 27,7	1 2	380 300	31540 21052
2	Устройство ростверка и оголовка		46,0	2	140	15603,84
3	Устройство тела опоры			2	250	26544
4	Устройство устоев		163,8	2	200	65520
	Полная стоимость моста	160259,84

1.3. Вариант 3

Для перекрытия пролетов используем балочные пролетные строения с ездой поверху полной длиной 16,5 м. Схема моста

16,5+16,5+16,5

требуемая длина моста по второму варианту

Отклонение фактической длины моста от теоретической в большую сторону:

- что допустимо.

Определение объемов работ

Пролетные строения.

Объем железобетона пролетного строения полной длиной 16,5 м -35,21 м3.

Промежуточные опоры.

2 опоры принимаем в виде сборно-монолитных конструкций.

Объем оголовков высотой 0,8м и размерами в плане

Объем ростверков высотами 2,5 м, и размерами в плане

Объем тела опор высотами 5,1 мразмерами в плане

Устои.

Принимаем свайные устои железнодорожных мостов с пролетами 15м. С высотой насыпи 5 м имеем расход бетона 163,8 и арматуры 21,06т

Таблица 3

№	Наименование работ	Ед.изм.	Объем	Количество	Стоимость ед.изм., руб	Общая стоимость, тыс.руб.
1	Изготовление и монтаж пролетного строения из преднапряженного железобетона длиной 16,5м		35,21	3	300	31689,00
2	Устройство ростверка и оголовка		46,0	2	140	15603,84
3	Устройство тела опоры			2	250	59944
4	Устройство устоев		163,8	2	200	65520
	Полная стоимость моста	172756,84

1.4. Технико-экономическое сравнение вариантов

Сопоставление капитальных затрат приведено в таблице.

Таблица 4

№ варианта	Схема моста	Стоимость ед.изм., руб
1	13,5+23,6+13,5	153985,40
2	11,5+27,6+11,5	160259,84
3	16,5+16,5+16,5	172756,84

Самый экономичный вариант-1й. Это можно объяснить несколькими причинами, во-первых малые балочные пролетные строения стоят дешевле, чем большие. Во-вторых, комбинация пролетных строений 1го варианта эстетично выглядит лучше.

2. Расчет проезжей части пролетного строения

2.1 Определение расчетных усилий

L=18,7 м.

Определение расчетных усилий в плите проезжей части производится с учетом особенностей конструкции пролетного строения. Плита проезжей части работает под нагрузкой на изгиб в поперечном направлении. В зависимости от способа объединения главных балок выбирается соответствующая расчетная схема плиты. Расчетная схема для плиты сборных двухблочных пролетных строений без омоноличивания продольного шва показана (Приложение 1).

Плита работает под вертикальной нагрузкой как две консоли, защемленные одной стороной в ребре балки.

Геометрические характеристики

Здесь -длина участка, по которому распределяется временная нагрузка при толщине балласта под шпалой 0,35м

b=0,5м-толщина ребра

Нормативная постоянная нагрузка при расчетной ширине участка плиты вдоль пролета 1,0м от собственного веса:

· односторонних металлических перил

· железобетонной плиты тротуара

· плиты балластного корыта

· балласта с частями пути

Здесь:

=0,1м-средняя толщина тротуарной плиты;

=0,57м- ширина тротуара;

=0,2м- средняя толщина плиты балластного корыта;

=0,5м-толщина балластного слоя;

-удельный вес железобетона;

-удельный вес балласта с частями пути.

Нормативная временная нагрузка от подвижного состава принимается интенсивностью К кН/м пути, где К-класс заданной нагрузки, кПа, распределяется шпалами на ширину , м и принимает значение

Нормативная временная нагрузка для наружной консоли:

Нормативная временная нагрузка для внутренней консоли:

Коэффициент надежности по нагрузке для постоянных нагрузок принимаем ; для постоянной нагрузки

Коэффициент надежности по нагрузке к временной нагрузке от подвижного состава принимаем равной

Динамический коэффициент при расчете плиты на прочность принимается равный

Усилия при расчете на прочность:

для наружной консоли

+

3*1,538,070кНм

=1,1*(0,689+

+1,379+4,9*0,94)+1,3*9,8*0,84+1,3*1,5*80,79*0,55=104,6833кH

для внутренней консоли

*

Расчет плиты балластного корыта производится по наибольшим значениям момента М и силы Q.

Усилия при расчете на выносливость:

Maxиmin определяются аналогично усилиям на прочность, при коэффициентах надежности по нагрузке и динамическом коэффициенте

для наружной консоли

для внутренней консоли

Расчет по раскрытию трещин производим по наибольшему значению изгибающего момента, от нормативных нагрузок при

3*1,027,96кНм

*

2.2 Расчет сечений плиты

К расчету представлено двухблочное пролетное строение железобетонного моста из железобетона. Материал - бетон класса В35. Задаемся рабочей арматурой периодического профиля класса А-III диаметром d=10 мм.

Прямоугольное сечение плиты имеет расчетную ширину b=1м, толщина

Расчет на прочность

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

Определяем в предельном состоянии по прочности (при прямоугольной эпюре напряжений в бетоне), требуемую высоту сжатой зоны бетона.



где - изгибающий момент в расчетном сечении;

- расчетное сопротивление бетона осевому сжатию;

b- расчетная ширина плиты.

Требуемая площадь арматуры в растянутой зоне плиты:

где=0,23245 -плечо пары внутренних сил

- расчетное сопротивление ненапрягаемой арматуры растяжению

Определяем количество стержней арматуры

где - целое число стержней

- площадь сечения одного стержняd=10мм

Расстояние между стержнями рабочей арматуры не должно превышать 15см в плитах балластного корыта железнодорожных мостов, поэтому принимаем количество стержней равное 7шт.

Уточняем площадь арматуры

=5,46*

После уточнения площади арматуры с учетом принятого количества стержней определяем высоту сжатой зоны

Проверяем прочность сечения по изгибающему моменту:

Условие выполняется.

Расчет на выносливость.

Расчет на выносливость производим, считая, что материал конструкции работает упруго. Бетон растянутой зоны в расчете не учитывается (см Приложение 2). Максимальные напряжения в сжатой зоне бетона и растянутой арматуре сравниваются с соответствующими расчетными сопротивлениями. Расчетные сопротивления материалов устанавливаются в зависимости от характеристики цикла действующих напряжений:

где и -минимальный и максимальный моменты от нормативных нагрузок при расчете на выносливость

Высота сжатой зоны приведенного сечения:

где -условное отношение модулей упругости арматуры и бетона, при котором учитывается виброползучесть бетона.

Плечо пары внутренних сил при треугольной эпюре сжимающих напряжений в бетоне:

Проверка напряжений производится по формулам

· в бетоне

-расчетное сопротивление бетона сжатию в расчетах на выносливость

- коэффициент условий работы;

- коэффициент, учитывающий рост прочности бетона во времени и принимаемый в зависимости от класса бетона;

-коэффициент, учитывающий ассиметрию цикла напряжений в бетоне и принимаемый в зависимости от значения .

1,02*17,5=13,71Мпа

Проверка выполняется

· в арматуре

-расчетное сопротивление арматуры растяжению в расчетах на выносливость

- коэффициент условий работы;

- коэффициент, учитывающийвлияние на условия работы арматуры наличие сварных стыков. Для соединения стержней контактной и точечной сваркой при условии механической зачистки их концов .

-коэффициент, учитывающий ассиметрию цикла напряжений в арматуре и принимаемый в зависимости от значений и класса арматуры.

Проверка выполняется

Расчет наклонных сечений плиты на прочность.

Проверка прочности по поперечной силе наклонных сечений плиты производится из условия , ограничивающего развитие наклонных трещин

- поперечная сила в расчетном сечении;

- расчетное сопротивление бетона осевому растяжению.

Проверка выполняется

Расчет натрещиностойкость.

Расчетом ограничиваетсяограничивается ширина раскрытия поперечных трещин. Определение ширины раскрытия поперечных трещин в конструкциях с арматурой периодического профиля производится по формуле

где - предельное значение расчетной ширины раскрытия трещины;

- напряжение в рабочей арматуре (здесь

- модуль упругости ненапрягаемой арматуры;

- радиус армирования;

где -площадь зоны взаимодействия арматуры с бетоном;



n- число стержней рабочей арматуры;

d- диаметр арматуры.

Условие выполняется.

3. Расчет главных балок пролетного строения

3.1 Определение расчетных усилий

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

Нормативная нагрузка на 1 пог.м. главной балки определяется :

· от собственного веса

-объем железобетона и полная длина пролетного строения;

n- число главных балок

- удельный вес железобетона

· от веса мостового полотна с ездой на балласте

- удельный вес бетона;

- толщина слоя балласта

-ширина балластного корыта, принимаемая 3,6м.

Коэффициенты надежности по нагрузке для постоянных нагрузок при расчете принимаются

· для собственного веса конструкции ;

· для веса мостового полотна с ездой на балласте

Нормативная временная вертикальная нагрузка на одну главную балку принимается равной:

- эквивалентная нагрузка класса К=1, принимаемая в зависимости от длины загружения линии влияния ?? и положения ее вершины (см. Приложение 3)

К-класс заданной нагрузки(К=10)

Полные усилия в сечениях разрезной балки при расчете на прочность определяются с учетом всех требований по формулам:

Усилия при расчете на трещиностойкость определяются от действия на конструкцию нормативных нагрузок. Коэффициенты надежности по нагрузке, а также динамический коэффициент принимаются равными

По результатам вычислений построены эпюры M и Q.

3.2 Расчет балки из обычного железобетона

Расчет на прочность по изгибающему моменту

Наиболее распространенным типом поперечного сечения главных балок является тавровая форма . Действительная форма поперечного сечения приводится к расчетной форме.

Действительная форма плиты переменной толщины заменяется в расчетном сечении прямоугольной формой с толщиной

(здесь -приведенная (средняя) толщина плиты, при фактической ширине плиты).



Центр тяжести арматуры ориентировочно назначается на расстоянии от нижней грани пояса балки.

Расчет на прочность по изгибающему моменту производим для наиболее нагруженного сечения. Определяем в первом приближении высоту сжатой зоны бетона при действии расчетного момента где i-номер рассматриваемого сечения

значит сечение работает как прямоугольное, тогда необходимая площадь рабочей арматуры класса А-III:

Примем диаметр арматуры d=28мм и определим количество стержней

Принимаем количество стержней - 31 штук.

Рабочую арматуру в поясе балки можно располагать одиночными стержнями, пучками по 2-3 стержня, а также в несколько рядов по высоте.

Уточняем площадь с учетом принятого числа стержней:

После уточнения площади , с учетом принятого диаметра и количества стержней арматуры находим точную величину рабочей высоты и высоты сжатой зоны (расчет ведется для прямоугольного сечения)

значение

Окончательное значение плеча zвычисляется по формуле

Условие прочности по изгибающему моменту будет

Условие выполняется

Расчет на трещиностойкость по касательным напряжениям

Расчет по касательным напряжениям выполняется в предположении упругой работы конструкции, но без учета бетона растянутой зоны. В расчете ограничивается величина касательных напряжений, действующих по нейтральной оси сечения.

b- толщина ребра балки;

z- плечо пары внутренних сил из расчета на прочность по изгибающему моменту.

-расчетное сопротивление бетона на скалывание при изгибе

Условие выполняется

Расчет на прочность по поперечной силе

При расчете изгибаемых железобетонных элементов на прочность по поперечной силе предполагается, что в предельном состоянии образуется наклонная трещина в бетоне, разделяющая элемент на две части. Поперечная сила в наклонном сечении воспринимается отогнутой арматурой, хомутами и бетоном сжатой зоны.

Места отгибов стержней рабочей арматуры согласуем с эпюрой действующих в балке изгибающих моментов. Для этого точки отгибов сносим на эпюру М, следя, чтобы предельный момент оставшихся стержней рабочей арматуры не был меньше расчетного момента в сечении. При необходимости можно отгибать стержни группами по два-три в одном сечении. Эпюра предельных моментов (эпюра материалов) должна быть во всех сечениях объемлющей по отношению к эпюре расчетных моментов. Для построения эпюры материалов используем приближенную зависимость, считая, что предельный момент, воспринимаемый сечением с одним стержнем рабочей арматуры равен:

- количество стержней рабочей арматуры в среднем сечении

Графически получаем делением максимальной ординаты горизонтальными линиями на равные отрезки, число которых соответствует количеству стержней рабочей арматуры. Точки пересечения горизонтальных линий с эпюрой расчетных моментов определяют места возможного отгиба стержней. Наклонные стержни должны равномерно армировать ребро главной балки. На всем участке расположения отогнутой арматуры любое произвольно выбранное вертикальное сечение должен пересекать хотя бы один наклонный стержень.

Угол наклона стержней ? к оси балки обычно принимается равным 45?, но не более 60? и не менее 30?.

Не менее 1/3 стержней рабочей арматуры должны доводиться без отгибов до опоры.

Проверка прочности наклонного сечения на действие поперечной силы производится из условия

где- максимальное значение поперечной силы от внешних нагрузок, расположенных по одну сторону от наклонного сечения;

- площади поперечного сечения соответственно одного отогнутого стержня и всех ветвей одного хомута, пересекающих наклонное сечение:

-расчетное сопротивление арматуры отогнутых стержней или хомутов.

- поперечное усилие, передаваемое на бетон сжатой зоны сечения, c- длина горизонтальной проекции сечения.

В курсовом проекте можно ограничиться проверкой наклонных сечений непосредственно у опоры и в середине пролета. При этом наклонное сечение должно располагаться в пределах постоянной толщины ребра. На приопорных участках длинойнаклонное сечение составляет с продольной осью балки угол 45?, длина его горизонтальной проекции равна . На других участках наклонные сечения проверяются при длине проекции. Для сечения в середине пролета можно принять .

Располагая схемой размещения отогнутых стержней, определим количество стержней, пересекающих наклонное сечение и соответственно суммарную площадь .

=12мм - диаметр хомутов;

- число ветвей одного хомута.

=0,008=8см2

На приопорном участке

Заключение

По заданию курсовой работы были составлены три варианта мостового перехода, сделано их технико-экономическое сравнение, выполнен чертеж с указанием основных размеров и отметок.

Также выполнен расчет пролетного строения из ненапряженного железобетона. Выполнен чертеж балки пролетного строения: фасад, план, сечения на опоре и в пролете, разрезы, показана схема армирования.

Размещено на Allbest.ur

...