Строительство моста капитального типа

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «ДОНСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Пояснительная записка

На тему: Мост капитального типа

Автор проекта

И.И. Залесов

Ростов-на-Дону 2018 год



СОДЕРЖАНИЕ

1. КОНСТРУИРОВАНИЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННОГО МОСТА

1.1 Продольный профиль мостового перехода

1.2 Отметки уровней воды и ледохода

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТРЕБУЕМОЙ ДЛИНЫ МОСТА И РАЗБИВКА ЕГО НА ПРОЛЕТЫ

2.1 Определение отметки низа конструкции моста в коренном русле

2.2 Определение требуемой длины моста

2.3 Разбивка моста на пролеты

2.4 Определение принятой длины моста

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА БАЛОК В ПРОЛЕТНОМ СТРОЕНИИ МОСТА

3.1 Определение количества балок с каркасной ненапрягаемой арматурой

3.2 Определение количества балок с предварительно напряженной арматурой

3.3 Проверка величины свисания тротуарного блока над крайней балкой с каркасной арматурой

4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДЛИНЫ РИГЕЛЯ ОПОРЫ № 3

4.1 Определение длины ригеля опоры № 3 из условия установки 10 балок

4.2 Определение длины ригеля опоры № 3 из условия установки 7 балок

5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОТМЕТКИ НИЗА ПРОЛЁТНОГО СТРОЕНИЯ В БЕРЕГОВОМ ПРОЛЕТЕ В ТОЧКЕ В

5.1 Проверка обеспечения пропуска высокого ледохода в левом береговом пролете

6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОТМЕТОК ВЕРХА РИГЕЛЯ ПРОМЕЖУТОЧНЫХ ОПОР И НАСАДОК УСТОЕВ

7. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОТМЕТКИ ЕЗДОВОГО ПОЛОТНА В НАЧАЛЕ И КОНЦЕ МОСТА

8. РАСЧЁТ ЖЕЛЕЗОБЕТОННОЙ БАЛКИ ПРОЛЁТНОГО СТРОЕНИЯ С КАРКАСНОЙ НЕНАПРЯГАЕМОЙ АРМАТУРОЙ ПО ПЕРВОЙ ГРУППЕ ПРЕДЕЛЬНЫХ СОСТОЯНИЙ

8.1 Суммарная постоянная нормативная нагрузка на 1 погонный метр балки

8.2 Расчетный изгибающий момент в середине пролета главной балки

9. РАСЧЕТ БАЛКИ НА ПРОЧНОСТЬ ПО ИЗГИБАЮЩЕМУ МОМЕНТУ В СЕРЕДИНЕ ПРОЛЕТА

9.1 Определение мест отгибов рабочей арматуры (построение эпюры материалов)

ЛИТЕРАТУРА



1. КОНСТРУИРОВАНИЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННОГО МОСТА

1.1 Продольный профиль мостового перехода

Габарит проезда по мосту и ширина тротуаров

Г -6,5 + 2*1,5

Геологические условия

Плывун до отметки -2 далее плотная глина

Судоходные габариты под мостом

Рис. 1.2. Схема судоходного габарита под мостом

1.2 Отметки уровней воды и ледохода

Отметки уровня высокой воды

УВВ = 6 · b = 6 · 1,1 = 6,6 м

Отметка уровня меженных вод

УМВ = 2 · b = 2,2 м

Отметка уровня высокого ледохода

УВЛ = 5 · b = 5,5 м.

Отметка расчетного судоходного уровня

РСУ = 4,5 · b = 4,95 м

Другие данные

Глубина промерзания грунта

hпр = 1,2 · b = 1,32 м

Глубина общего размыва дна реки

hор = 0,5 · b = 0,55 м

Глубина местного размыва

hмр = 1,2 · b = 1,32 м

Толщина льда

hл = 0,4 · b = 0,44 м

Продольный уклон моста в сторону более низкого берега - i = 0,01.

Отверстие моста



2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТРЕБУЕМОЙ ДЛИНЫ МОСТА И РАЗБИВКА ЕГО НА ПРОЛЕТЫ

Длина моста зависит от высотного положения пролетного строения и ширины отверстия моста.

2.1 Определение отметки низа конструкции моста в коренном русле

Для перекрытия судоходного пролета принимаем балку, длиной 33 м и 24 м, из предварительно напряженного железобетона по типовому альбому инв. № 384/46.

Длина и высота балок из предварительно напряжённого железобетона принимается по табл. 1., длину и высоту балок из обычного железобетона принимаем по табл. 2.

Таблица 1		Таблица 2
			Lпл	hб
Lпл	hб
			12	0,9
12	0,9
			15	0,9
15	0,9
			18	1,05
18	1,2
21	1,2
24	1,2
33	1,5

Для перекрытия пойменных пролётов принимаем балки с каркасной ненапрягаемой арматурой по типовому альбому инв. № 710/5.

Определение отметки низа пролетного строения моста из условия обеспечения судоходства

Учитывая, что мост имеет общий продольный уклон i = 0,01 в сторону левого берега, определяем положение низа пролетного строения в точке А, в левом судоходном пролёте (рис. 2.1).

Рис. 2.1. Схема к определению отметки низа пролетного строения из условия обеспечения судоходства

а - расстояние от точки А до оси опоры; В = 30 м - ширина судоходного пролета; h = 3,5 м - высота посередине; d - диаметр столба, d=1,6 м;

Низ конструкции в точке А равен:

НКА = РСУ + h = 4,95+3,5=8,45 м.

Из условия пропуска высокой воды

НКА = УВВ + h1 = 6,6 + 0,5 = 7,1 м

h1 = 0,5 м - возвышение низа пролетного строения над уровнем высокой воды, принимаем по табл. 2 СНиП 2.05.03-84.

Из условия пропуска высокого ледохода



НКА = УВЛ + h2 = 5,5 + 0,75 =6,25 м.

h2 = 0,75м - возвышение низа пролетного строения над уровнем высокого ледохода.

Из полученных трех значений отметки низа пролетного строения принимаем наибольшее:

НКА = 8,45 м - из условия обеспечения судоходства

Определение отметки верха пролетного строения в коренном русле над точкой А.

Рис. Схема к определению отметки верха пролетного строения

ВКА=НКА+hб,33=8,45+1,5=9,95 м.

2.2 Определение требуемой длины моста

Рис. Схема к определению требуемой длины моста.

Определение возвышения верха балки над уровнем высокой воды.



Z = ВКА - УВВ = 9,95 - 6,6 = 3,65 м.

LMт р = l0 + 3 * Z + 2 * X = 77 + 3 * 3,65 + 2 * 2,49 = 92,93 м.

х - длина открылков зависит от длины береговых пролетов, х = 2,49 м.

2.3 Разбивка моста на пролеты

Учитывая, что коренное русло перекрыто двумя балками 24 м, оставшуюся длину, которую необходимо перекрыть и разбить на пролеты находим по формуле:

LМост = LМтр - 2 * х - L П21 - LП21 = 92.93- 2 * 2,49 - 24 - 33= 30,95 м.

Оставшуюся длину моста перекрываем 2-мя балками по 15 м.

2.4 Определение принятой длины моста

В соответствии с рис. 2.5 принятая длина моста равна:

LМпр = 15*2 +24 + 2 * 2, 49 + 5 * 0, 05 = 92,23 м.

Проверка: Так как Lмтр = 92,93 <Lмпр = 92,23 то

д = 100 - (L мтр *100) / Lмпр = 100 - (92,93 * 100) / 92,23= -0,76%.

Условие выполняется.



Рис. 2.5 - Схема к определению принятой длины моста



3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА БАЛОК В ПРОЛЕТНОМ СТРОЕНИИ МОСТА

Рис. 3.1 - Схема к определению количества балочных пролетных строений моста

Где n_б - число балок в пролётном строении моста;

3.1 Определение количества балок с каркасной ненапрягаемой арматурой

Г - габарит моста;

Т - ширина тротуара;

dk - длина свеса полки крайней балки (обычный ж/б - 0,85 м, преднапряжённый ж/б - 1,04 м);

d - расстояние между осями балок (обычный ж/б - 1,66 м, преднапряжённый ж/б - 2,50 м).



Принимаем 6 балок с каркасной ненапрягаемой арматурой: nб = 6 шт.

3.2 Определение количества балок с предварительно напряженной арматурой

Принимаем 5 балок с преднапряженной арматурой: nб = 5 шт.

3.3 Проверка величины свисания тротуарного блока над крайней балкой с каркасной арматурой

X=(Г+2Т+2•0.25+2•0,2-2•d_k-(n_б-1)•d)/2=(8+2•2+2•0.25+2•0,2-2•0,85-(6-1)•1,66)/2=0,45

0,45 < 0,65 - условие выполняется.

Проверка величины свисания тротуарного блока над крайней балкой

предварительно напрягаемой арматурой

,

-0,59 < 0,65 - условие выполняется.



4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДЛИНЫ РИГЕЛЯ ОПОРЫ № 3

Рис. 4.1 - Схема к определению длины ригеля опоры № 3.

d1 = 1,66 м d2 = 2,5 м.

4.1 Определение длины ригеля опоры № 3 из условия установки 10 балок

С ненапрягаемой каркасной арматурой.

B р иг ? ?n ? 1?? d1 ? 2 ? 0,8 ? ?6 ? 1??1,66 ? 2 ? 0,85 ? 10 м.

4.2 Определение длины ригеля опоры № 3 из условия установки 7 балок

С предварительно напрягаемой арматурой

Bр иг ? ?n ? 1?? d 2 ? 2 ? 0,8 ? ?5 ? 1?? 2,5 ? 2 ? 1,04 ? 11,7 м.

Принимаем наибольшее значение длины ригеля равное 11,7 м.

Схема размещения подферменников в плане на ригеле опоры №3

на которую опираются балки из обычного железобетона



Рис. 4.2 - Схема расположения подферменников в плане на ригеле.



5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОТМЕТКИ НИЗА ПРОЛЁТНОГО СТРОЕНИЯ В БЕРЕГОВОМ ПРОЛЕТЕ В ТОЧКЕ В

Рис. 5.1. Схема к определению отметки низа пролётного строения в береговом пролете и проверки условия пропуска высокой воды и высокого ледохода.

А' = 8,3+0,025+15+0,05= 23,375 м.

НКВ = ? ВКА - А' ? i - hб15 = 9,95 - 23,375 ? 0,01 - 0,9 = 8,82 м.

Проверка обеспечения пропуска высокой воды в левом береговом пролете

h'р = ? НКВ - ? УВВ = 8,82 - 6,6 = 2,22 м.

h'р > h1, h1 = 0,5 м (СНиП «Мосты и трубы»).

2,2 > 0,5 - условие выполняется.

5.1 Проверка обеспечения пропуска высокого ледохода в левом береговом пролете

hp'' = ? НКВ - ? УВЛ = 8,82- 5,5 = 3,33 м.



hp'' > h 2, h2 = 0,75 - ( СНиП «Мосты и трубы»).

3,33 > 0,75 - условие выполняется.



6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОТМЕТОК ВЕРХА РИГЕЛЯ ПРОМЕЖУТОЧНЫХ ОПОР И НАСАДОК УСТОЕВ

Рис. 6.1 - Схема определения отметок верха ригелей промежуточных опор и верха насадок устоев

При назначении верха ригелей, опор и насадок устоев, учитывается высота балок в зависимости от полной длины (см. табл. 1) и высота резиновых опорных

hпф = 0,15 м.	Таблица 3
	lп, м	hроч, м
	12	0,033
	15	0,033
	18	0,033
	21	0,047
	24	0,047
	33	0,047

Определение отметки верха ригеля опоры № 2

ВР2 = ? НКА - i ? а - hроч,33 - hпф = 8,45 - 0,01 ? 8,3 - 0,047 - 0,15 = 8,32 м.

Определение отметки верха ригеля опоры № 1

ВН1 = ? ВР1 - Lп15 · i + hпф + hроч,33 + hб,33 - hб,15 - hпф - hроч,15 =8,32-15*0,01+ 0,15+ 0,033+1,5-0,9-0,033-0,15=8,784 м.



Определение отметки верха насадки устоя № 3

N ВР3 = ? ВР2 + Lп33 ? i = 8,32+33*0,01=8,65 м.

Определение отметки верха ригеля опоры № 4

N ВР4 = ? ВР3 + Lп,24 ? i hпф + hроч,33 + hб,33 - hб,24 - hпф - hроч,24 =8,65+24*0,01+ 0,047+1,5- 1,2-0,047-0,15+0,15= 9,16м.

Определение отметки верха насадки устоя № 1

N ВН5 = ? ВР4 + Lп,15 ? i + hроч,24 + hб,24 - hб,15 - hпф - hроч,15 =9,16+15*0,01+0,047 -0,9-0,15-0,033= 9,624 м.

Определение отметок ездового полотна в начале и конце моста 7.1 Определение отметки ездового полотна в точке А по оси моста

Рис. 7.1 - Схема к определению отметки ездового полотна в точке А по оси моста

	h4
h5	h3
	h2
	h1

h1 = 0,03 м - выравнивающий слой цементно-песчаного раствора; h2 = 0,01м - слой гидроизоляции;

h3 = 0,04 м - защитный слой из мелкозернистого бетона; h4 = 0,08 м - асфальтобетонное покрытие;

h5 - возвышение верха балки по оси моста над крайней балкой. h5 = (Г/2) ? iпоп = (10/2) ? 0,020 = 0,10 м.

?ЕПА ???ВКА ? h1 ? h 2 ? h 3 ? h 4 ? h 5 ? 9,95 ? 0,03? 0,01? 0,04 ? 0,08? 0,10 ?10,21 м.



7. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОТМЕТКИ ЕЗДОВОГО ПОЛОТНА В НАЧАЛЕ И КОНЦЕ МОСТА

Схема к определению отметок ездового полотна в начале и конце моста

с = 2,49 + 0,05 + 15 + 0,025 + а = 25,865 м;

в = 2,49 + 3 ? 0,05 + 15+33+24+ 0,025 - а = 66,365 м.

Определение отметки ездового полотна в начале моста

ЕПН = ? ЕПА + c ? i = 10,21-25,865 ? 0,01 = 9,952 м.

Определение отметки ездового полотна в конце моста

ЕПК = ? ЕПА - b ? i =10,21 +66,365? 0,01 = 10,874 м.



8. РАСЧЁТ ЖЕЛЕЗОБЕТОННОЙ БАЛКИ ПРОЛЁТНОГО СТРОЕНИЯ С КАРКАСНОЙ НЕНАПРЯГАЕМОЙ АРМАТУРОЙ ПО ПЕРВОЙ ГРУППЕ ПРЕДЕЛЬНЫХ СОСТОЯНИЙ

1. Исходные данные для расчёта.

Lрас = 13,4 м - расчетный пролет балки;

с1 = 0,3 м - расстояние от торца балки до оси опирания (табл. 1.1); Lп = Lрас + 2 ? с1 = 13,4 + 2 ? 0,3 = 14,0 м;

hб = 0,9 м - высота балки (таблица 1.1);

Pкб = 143.1 кН - монтажный вес крайней балки при Lп = 140 м (табл. 1.1);

Г = 8 - габарит моста;

Т = 1 м - ширина тротуара;

d = 1,66 м - расстояние между осями балок (таблица 1.3);

П = 1 - ширина полосы безопасности (таблица 1.2); b = 6 м - ширина проезжей части (таблица 1.2);

nб = 6 шт. - количество балок по ширине пролетного строения (табл. 1.3).

2. Вычисление постоянных нагрузок на 1 погонный метр главной балки

Нормативная постоянная нагрузка на 1 погонный метр балки от ее собственного веса и веса стыка, объединяющего соседние балки, кН/м, для крайней балки:

,

Где, - монтажный вес крайней и промежуточной балок, кН

- полная длина балки, м

- толщина плиты

= d - 1,3 = 1,66 - 1,3 = 0,36 м - ширина стыка между соседними балками;

=24,5 кН/м3- удельный вес железобетона.

,

Нормативный вес 1 пог. м типовых железобетонных блоков тротуаров пониженного типа - q2 = 6,7 кН/м.

Нормативный вес 1 пог. м типовых металлических перил - q3 = 0,42 кН/м. Нормативный вес 1 пог. метра асфальтобетонного покрытия шириной Г:

где h1 = 0,08 м - толщина покрытия;

?1 = 23,0 кН/м3 - удельный вес асфальтобетона;

Г = 8 м - габарит моста;

q4 = h1 ???1 ? Г = 0,08 ? 23,0 ? 8 = 14,72 кН/м;

Нормативный вес 1 пог. метра трехслойного основания под покрытие шириной Г:

где h2 = 0,04 м - толщина защитного слоя бетона; h3 = 0,01 м - толщина слоёв гидроизоляции;

h4 = 0,03 м - толщина выравнивающего слоя бетона; ?2 = 23,5 кН/м3 - удельный вес защитного слоя;

?3 = 15 кН/м3 - удельный вес изоляции;

?4 = 23,5 кН/м3 - то же выравнивающего слоя.

q5 = (h2??2+h3??3+h4??4) ? Г = (0,04 ? 23,5+0,01?15+0,03 ? 23,5) ? 8= 14.36 кН/м;



8.1 Суммарная постоянная нормативная нагрузка на 1 погонный метр балки

,

Суммарная постоянная расчетная нагрузка на 1 погонный метр балки

Расчет постоянной нагрузки получается умножением постоянной нормативной нагрузки на соответствующий коэффициент надежности по нагрузке, балка мост каркасный арматура

,

где ?fa - коэффициент надежности для асфальтобетонных покрытий, ?fa = 1,5.

Определение коэффициентов динамичности и коэффициентов поперечной установки

Коэффициенты динамичности для автодорожных и городских мостов.

Для автомобильной нагрузки А-11

Для определения изгибающего момента от нагрузки А-11 при ? = l:

?1 ????11	? 1 ?	45 ???	?1 ?	45 ? 13,9	?1,2
	135	135

Для колесной нагрузки НК-80:

?1 ????80 ? 1,1 при ? > 5 м; ?1 ????TO ? 1,0 .

Коэффициенты поперечной установки

Расчетная толщина ребра балки:

,

Ширина плиты балки (bf') не должна быть больше 12hп + b и не больше расстояния между осями балок.

bf' = 12 · 0,15 + 0,19 = 1,99 м.

Так как эта величина больше расстояния между балками d = 1,66 м, то принимаем расчетную ширину плиты балки bf' = 1,66 м.

Свес плиты, считая от конца вута:

bс = 0,5(bf' - 0,62) = 0,5 · (1,66 - 0,62) = 0,52 м.

Расчетная толщина плиты с учетом вутов:

,

где ?1, ?2, ?3, ?4 - площади участков плиты, приводимые к равновеликой площади прямоугольника равной: 0,5(bf' - b) и высотой hf'.

?1	= bс · 15= 52· 15 =780 см2	?2	= 20 · 15 = 300 cм2
?3	= 0,2 · 20 · 20 = 80 см2	?4	= 1,5 · 35 = 52,5 см2

hf' = (780 + 300 + 80 + 52,5) / 0,5 · (166- 19) = 16,5 см = 0,165 м.

При этом ширина свесов плиты не должна быть больше шести ее толщин, т.е. bс < 6 · hп = 15 · 6 = 90 см. Площадь поперечного расчетного сечения балки, см2:

Аb = bf' · hf' + h 1 · b,

h1 = h - h f' = 90 - 16,5 = 73,5 см - высота ребра балки;

Аb = 166 · 16,5+ 73,5 · 19 = 4135,5 см2.

Статический момент сечения балки относительно оси 1 - 1, проходящей через верхнюю грань плиты, см3:

Sb =	bf' · hf' · 0,5 · hf' + h 1 · b · (0,5h1 + hf'),

Sb = 166· 16,5 · 0,5 · 16,5 + 73,5 · 19 · (0,5 · 73,5 + 16,5) = 96960,4 cм3

Расстояние от верха балки до центра тяжести сечения, см.:

y = Sb / Ab = 23,40 см.

Момент инерции сечения балки относительно оси П-П проходящей через его центр тяжести, см4:

,

,

4625988,06 см4.

Момент инерции сечения плиты, шириной один метр, см4:

,

Для вычисления давлений на главную балку от единичной силы, перемещаемой поперек пролетного строения от одной крайней главной балки до другой, составлены таблицы, по которым в зависимости от коэффициента ?, характеризующего отношение жестокостей главной балки и плиты, и количества главных балок в пролетном строении, находят ординаты давлений на одну из главных балок.

,

d = 1,66 м - расстояние между осями балок (таблица1.3) Lрас = 13,9 м - расчетный пролет балки;

bпл = 100 см - ширина плиты;

После стыкования плит соседних балок получим неразрезную железобетонную плиту пролетами d и консолями dк. Эта плита опирается на упругие оседающие опоры (№ 0, 1, 2, ).

Так как наше пролетное строение без диафрагм, то коэффициент поперечной установки определяем по методу упругих опор.

Ординаты давлений на главную балку в масштабе откладываем под схемой пролетного строения и концы ординат соединяем прямыми линиями, таким образом строим линию влияния давления на главную балку. При определении ординат пользуемся учебным пособием «Расчет железобетонных автодорожных мостов»

Я.С. Файн (таблица 1 и 2) и формулой:

,

Ординаты линии влияния под левой и правой консолями пролетного строения вычисляют, используя формулы:

,



Определение ординаты линии влияния под левой консолью пролетного строения.

Пользуясь учебным пособием «Расчет железобетонных автодорожных мостов»

Я.С. Файн (таблица 1 и 2), определяем Rp00 и d Rm00.

- определение Rp00:

при б1 = 0,1 по таблице 1 получаем b1 = 0,712;

при б2 = 0,5 по таблице 1 получаем b2 = 0,843;

при б = 0,193 получаем:

- определение dRm00:

при б1 = 0,1 по таблице 1 получаем b1 = 0,416;

при б2 = 0,5 по таблице 1 получаем b2 = 0,679;

при б = 0, 187 получаем:

,

dk=0,85м - длина консоли плиты крайней балки,

d=1,66 м - расстояние между осями балок,

,

Определяем ординату линии влияния под правой консолью пролетного строения.

Пользуясь учебным пособием «Расчет железобетонных автодорожных мостов»

Я.С. Файн (таблица 1 и 2), определяем Rp05 и d Rm50.

- определение Rp07:

при б1 = 0,1 по таблице 1 получаем b1 = -0,042;

при б2 = 0,5 по таблице 1 получаем b2 = -0,005;

при б = 0, 193 получаем:

,

- определение dRm50:

при б1 = 0,1 по таблице 1 получаем b1 = 0,011;

при б2 = 0,5 по таблице 1 получаем b2 = 0,022;

при б = 0,193получаем:

,

dk=0,85м - длина консоли плиты крайней балки,

d=1,66 м - расстояние между осями балок,

,

R 01p ? 0,308; R 02p ? 0,029; R 03p ???0,032; R 04p ???0,041 ; R 05p ???0,033 ;

Найденные ординаты откладываем под соответствующими консолями и их концы соединяются прямой линией с концами уже построенной линии влияния.

Далее над линией влияния в пределах ширины пролётного строения устанавливается временная нагрузка с соблюдением требований СНиП 2.05.03-85 по установке временных нагрузок по ширине моста, т. е. автомобильная нагрузка А-11

может быть установлена на мосту с соблюдением и без соблюдения полосы безопасности на одной или двух полосах движения, нагрузка НК-80 только с соблюдением полосы безопасности и только на одной полосе движения. Ордината линии влияния под равнодействующей временной нагрузки будет равна коэффициенту поперечной установки для данной нагрузки.

Выписываем со схемы к определению КПУ для балки № 0 значения ординат линий влияния под грузами (y1, y2, y3 - y 11).

y1= 0,341 y4=0,427 y7=-0,035 y10=-0,016

y2=-0,002 y5=0,154 y8=0,292 y11=-0,040

y3=0,960 y6=0,015 y9=0,016

1) определение КПУ для нагрузки НК-80:

?80 = 0,5 · (y1 + y2) = 0,5 · (0,341-0,002) = 0,169

2) определение КПУ для толпы на одном левом тротуаре:

?толпа = y3 = 0,960

3) определение КПУ для автомобильной равномерной части нагрузки установленной без соблюдения полосы безопасности:

?11равн = 0,5·(y4+y5)+0,3·(y6+y7) = 0,5·(0,427+0,154)+0,3·(0,015-0,035) = 0,270

4) определение КПУ для тележки А-11, установленной без соблюдения полосы безопасности:

?11тел = 0,5·(y4+y5)+0,5·(y6+y7) = = 0,5·(0,427+0,154)+0,5·(0,015-0,035) = 0,280

5) определение КПУ для автомобильной равномерной части нагрузки А-11,

установленной с соблюдения полосы безопасности:

?11,п	равн	= 0,5·(y8+y9)+0,3·(y10+y11)=0,5·(0,292+0,016)+0,3·(-0,016-0,040)=0,137
6) определение КПУ для тележки А-11, установленной с соблюдения полосы
безопасности:
?11,п	тел	=0,5 (y8+y9)+0,5 (y10+y11)= 0,5·(0,292+0,016)+0,5·(-0,016-0,040)=0,166
y1 - y 11 - ординаты линии влияния под грузами,
?11	- ?11,п - КПУ соответственно для А-11, установленной с соблюдения

полосы безопасности и без соблюдения.

Определяем расчетные усилия в сечениях главной балки

Расчетную временную нагрузку на главную балку получают умножением нормативной нагрузки на соответствующие коэффициенты надежности по нагрузке ?f, коэффициенты динамичности (1 + ?) и коэффициенты поперечной установки (?).

Коэффициенты надежности по нагрузке (?f) для временных вертикальных нагрузок в СНиП 2.05.03-84, табл.14 имеют следующие величины:

для нагрузки НК-80 - 1,0;

для нагрузки от толпы на тротуаре - 1,2;

для равномерной части нагрузки А-11 - 1,2;

для тележки нагрузки А-11: ?fтел?= 1,5 - 0,01?·???> 1,2

? = Lрас = 13,4 м - длина загружения участка линии влияния одного знака. ?fтел = 1,5 - 0,01 · ? = 1,5 - 0,01 · 13,4 = 1,36 > 1,2 - условие выполняется.

Примечание: При расчёте пешеходных мостов и тротуаров, а также перил городских мостов, коэффициент надёжности по нагрузке к временным нагрузкам от толпы принимается равным 1,4.

При расчёте элементов пролётных строений автодорожных мостов (главные балки, диафрагмы) должны рассматриваться три основные сочетания постоянных и временных нагрузок (СНиП 2.05.03-85 п. 2.12):

Первое - постоянная нагрузка плюс НК-80;

Второе - постоянная нагрузка плюс А-11 (один или два ряда) без соблюдения полосы безопасности;

Третье - постоянная нагрузка плюс А-11 с соблюдением полосы безопасности и плюс толпа на тротуарах.

При этом число полос нагрузки, размещаемой на мосту не должно превышать установленного числа полос движения (табл. 1.2) расстояние между осями смежных полос нагрузки должны быть не менее 3,0 м

8.2 Расчетный изгибающий момент в середине пролета главной балки

При вычислении изгибающего момента удобно пользоваться линией влияния моментов для расчетного сечения, загруженной действующими равномерно распределенными и сосредоточенными грузами (рис. 4.1)

Рис. 4.1 - Схема к определению изгибающего момента в середине пролёта балки:



где, а -расчётная схема балки; б-линия влияния изгибающего момента в середине пролёта балки её загружение;

Lрас=13,4 м - расчётный пролёт балки; y1 и y2 - ординаты линии влияния под осями тележки А-11;

Р11=108 кН - давление одной оси тележки;

1 = L2/8=22,45 - площадь линии влияния, м2; q-все виды равномерно распределённой нагрузки (постоянная, толпа на

тротуарах, равномерная часть А-11 (q11=10,8 кН/м), эквивалентная от НК-80 - по табл. 1 прил. 6 СНиП 2.05.03-85).

Определение ординат линии влияния под осями тележки А-11:

y'2= Lрас/4=13,4/4=3,35 м

Из подобия треугольников определяем величину y'1:

y'1=

Изгибающий момент в середине пролета балки вычисляется для трех сочетаний загружения, кНм.

Первое загружение - постоянная нагрузка плюс НК-80:

,

=20,99 кН/м-расчетная постоянная нагрузка на 1 погонный метр главной балки, кН/м;

К80=93.37 кН/м - эквивалентная равномерно распределенная нагрузка от НК-80 (по табл. 1. СНиП 2.05.03-84);

?80=0,091 - коэффициент поперечной установки для НК-80; (1+?)80=1,1 - коэффициент динамичности равный 1,1;

?1=22,45 - площадь линии влияния, м2

? ?20,99 ? 93.37 ? 0,169 ?1,1?1,0?? 22,45 ? 926,09 кН/м.

Второе загружение - постоянная нагрузка плюс нагрузка А-11 без соблюдения полосы безопасности:

,

??20,99 ?10,8 ? 0,270?1,2 ?1,2?? 22,45 ?108 ? ?3,35 ? ?? 0,280?1,2 ?1,36?960,76 кН/м

Третье загружение - постоянная нагрузка, плюс А-11 с соблюдением полосы безопасности и плюс толпа на одном или на двух тротуарах:

qтолпа = 3,92 - 0,0196· ? = 3,92 - 0,0196· 13,6 = 3,64

? ?20,99 ?10,8 ? 0,137 ?1,2 ?1,2 ? 3,64?0,960?1,2?? 22,45 ?108 ?3,35 ? ?? 0,166?1,2 ?1,36=702,66

Из трех значений момента (М1/2l) за расчетный принимаем большее, равное 960,76 кН/м.



9. РАСЧЕТ БАЛКИ НА ПРОЧНОСТЬ ПО ИЗГИБАЮЩЕМУ МОМЕНТУ В СЕРЕДИНЕ ПРОЛЕТА

При выполнении курсового проекта расчёт по прочности сводится к определению количества растянутой арматуры, её размещение в ребре балки и вычислению несущей способности балки при заданных геометрических размерах поперечного сечения.

Назначаем класс бетона и арматуры, которые будут использованы для изготовления рассчитываемой балки:

класс арматуры - A-II с RS = 265000 кПа

класс бетона - B27,5 с RB = 14300 кПа

(характеристики назначены по таблице 23, СП 2.05.03-84).

Основные геометрические характеристики рассчитываемой балки:

b = 0,19 м, bf = 1,66 м, h'f = 0,165 м, h = 0.9 м,

Теперь предварительно назначаем расстояние от низа балки до центра тяжести растянутой арматуры:

= 10 см

Рабочая предварительная высота сечения балки:

,

Определение требуемой площади сечения растянутой арматуры, полагая, что высота сжатой зоны бетона будет равна расч?тной высоте плиты балки:



,

Rs -расчётное сопротивление арматуры для первой группы предельных состояний, (для арматуры класса А-II - Rs = 265000 кПа).

Для армирования ребра балки рекомендуется применять арматуру диаметром

28 или 32 мм. Площадь поперечного сечения одного стержня А1 вычисляют как для круга диаметром, равным номинальному диаметру арматуры.

Определяем требуемое число стержней принятого диаметра

,

Полученное число стержней округляем до большего четного числа. В нашем случае принимаем 6 стержней диаметром 32 мм . В ребре балки принятую арматуру размещают обычно в два ряда по ширине ребра (симметрично относительно продольной оси балки) и в несколько рядов по высоте балки. Обычно вертикальные ряды арматуры объединяют сваркой в два плоских каркаса.

В случае расположения арматуры в таких каркасах более чем в три ряда по высоте необходимо через каждые три ряда устраивать просветы, равные диаметру арматуры. Просветы образуют установкой арматурных коротышей (длиной, равной шести диаметрам арматуры ) в местах отгибов, а также через 1 м по длине каркаса.

Толщина защитного слоя бетона с боков и от низа ребра балки должна быть не менее 3 см. Принятое число стержней располагаем в ребре балки, объединив их в два плоских каркаса.



Рис. Схема к определению центра тяжести арматуры и рабочей высоты сечения балки:

После размещения арматуры уточняем положение ее центра тяжести, см

,

Для диаметра d = 32 мм наружный диаметр d1 = 34 мм;

А1 - площадь поперечного сечения 1-го стержня с наружным диаметром d1 =34 мм

с = 3 см - защитный слой бетона.

а1 -а5 - расстояния от низа балки до центра тяжести стержней; a1=с + 0,5 d1;

а2 = а1 + d1; а3 = а2 + d1 ;

,

Далее из уравнения равновесия внутренних усилий находим высоту сжатой зоны бетона, см, предполагая, что граница сжатой зоны бетона проходит в пределах полки.

,

Здесь дальше может быть два случая расчёта таврового сечения. Первый случай - когда x <= h'f и второй - когда x > h'f

x = 5,26 < h'f=16,5

Рис. - Схема к расчёту балки таврового сечения

Если x <= h'f, находим высоту растянутой части сечения балки

(h - x) = 90- 5,26 = 85,62 1/5 · (h - x) = 16,95

Далее сопоставляют с расстояниями рядов арматуры от низа балки, т. е. с величинами а1, а2, а3 а4. Если для i-го ряда арматуры аi окажется больше чем

1/5(h-x), то для этого ряда и каждого вышележащего необходимо вычислить коэффициент условий работы арматуры (mab см. п. 3.42 СНиП 2.05.03-84) по формуле для i-го ряда:



,

Так как, ни одно из значений ai не превышает 18,83 см, то рассчитанные параметры As, as, x - уточнения не требуют.

Относительная высота сжатой зоны бетона:

,

Граничная относительная высота сжатой зоны бетона:

,

щ = 0,85 - 0,008R b = 0,7356

у1 = Rs=265 МПа - для ненапрягаемой арматуры, МПа;

у2 = 500 МПа - предельное напряжение в арматуре сжатой зоны, зависящее от предельной сжимаемости бетона.

,

Если x <= h'f и о <= оy, то несущая способность балки таврового сечения определяется как прямоугольного высотой h и шириной b'f.

Mпр?R b?b'f ?x?h 0?0,5?x? ? 14300?1,66?0,0526?0,819 ? 0,5?0,0526? ? 1013,63 кНм.

Прочность балки достаточна.



9.1 Определение мест отгибов рабочей арматуры (построение эпюры материалов)

Количество арматуры в ребре балки определялось для сечения в середине пролёта, где действует максимальный изгибающий момент. К опорам в разрезных балках момент уменьшается до нуля. В этом случае всю рабочую арматуру доводить до опоры нецелесообразно.

При изготовлении конструкций в целях экономии стали, часть арматуры обрывают в пролёте или отгибают в сжатую зону бетона и т. о. используют её для восприятия поперечных сил. При отгибе или обрыве арматуры необходимо доводить до опоры не менее 1/3 принятого количества стержней или не менее двух.

Стержни, обрываемые или отгибаемые в пролёте, должны заходить за место теоретического обрыва (отгиба) в сторону опоры на величину заделки арматуры ls,

см п. 3.12 в СНиП 2.05.03-84). Для арматуры класса А-11 при классе бетона В-30 и выше ls должна составить не менее 22d и 25d при классе бетона В-20 - В-27,5 (d-номинальный диаметр арматуры). Для арматуры класса А-III длину заделки ls следует увеличить соответственно на 5d. Места теоретического отгиба (обрыва) арматуры определяется при проектировании конструкции по эпюре расчётного изгибающего момента. Полагая, что балка нагружена равномерно распределённой нагрузкой по всему пролёту, эпюра изгибающих моментов будет параболической.

Ордината параболы в середине пролёта балки будет равна расчётному изгибающему моменту М1/2l, а в любом сечении пролёта балки может определена аналитически по зависимости:

													M x	?	4M	1p/ 2l	x?l ? x?,
															l	2
где х -	расстояние от опоры до расчётного сечения, м (рис. 5.1)
l -	расчётный пролёт балки, м.
	расчётный изгибающий момент в середине пролёта балки, кНм.
При	x ?	1			l ?	1			?13,4?1,675м			M x	?	7	M1/p 2l	?		7	?? 420,3 кНм;
							8
		8												16				16
		x ?	1	l ?	1	?13,4? 3,35м			M x	?	3	M1p/ 2l	?	3	?? 720,6 кНм;
		4		4						4					4
		x ?	3	l ?	3	?13,4?5,025м			M x	?	15	M1/p	2l =	15	??900,7кНм;
		8			8							16			16
		x ?	1	l ?	1	13,4=6,7 м ,			M x	? M1p/ 2l	? кНм;
		2		2

С помощью вычисленных моментов (Мх) строим эпюру действующих расчётных моментов, откладывая их в масштабе (лист 3). В таком же масштабе откладываем моменты М1-М4. Они будут равны произведению площади поперечного сечения стержня (А1 или А1') на расчётное сопротивление арматуры

(Rs) и на плечо внутренней пары сил (z), равное расстоянию от центра сжатой зоны бетона до центра тяжести стержня соответствующего ряда. Для тех рядов стержней, которые расположены выше 1/5(h-x), расчётное сопротивление (Rs) должно быть умножено на к-т mab, вычисленный для каждого ряда арматуры. Для рядов арматуры, лежащих ниже 1/5(h-x), к-т mab принимается равным единице.

При х <= h'f; k = 0,5х = 0,5?5,26 = 2,63

м,

,

,

,

,

,

Рис. 5.3 - Схема к вычислению изгибающих моментов М1 - М4.



ЛИТЕРАТУРА

1. Методические указания к выполнению курсового проекта «Мост капитального типа» Расчет железобетонной балки пролетного строения без диафрагм и без предварительного напряжения арматуры по первой группе предельных состояний. - Ростов-н/Д, Рост. гос. строит. Ун-т, 1999. - 37 с.

2. СП 35.13330.2011. Свод правил. Мосты и трубы. Актуализированная редакция СНиП 2.05.03-84*. Введен 20.05.2011 г. № 822. - М.: Минрегион России, 2011г. - 120 с.

3. Типовой проект с. 3.503.1-81 Пролетные строения сборные железобетонные длиной 12, 15, 18, 21, 24 и 33 м из балок двутаврового сечения для мостов. Союздорпроект.

4. Файн Я.С. Расчет железобетонных мостов: Учебное пособие. Ростов н/Д: изд.: РИСИ, 1984 г.

5. Гибшман М.Е., Попов В.И. Проектирование транспортных сооружений. - М.: Транспорт, 1988.

6. Российский В.А., Назаренко Б.П., Словинский Н.А. Примеры проектирования сборных железобетонных мостов. - М.; Высшая школа, 1970.

Размещено на Allbest.ru

...