Разработка конструкции моста

1.      РАЗРАБОТКА ВАРИАНТОВ МОСТА

1.1    Описание района проектирования

1.      Район проектирования - п. Адникан.

.        Температура наружного воздуха самой холодной пятидневки с вероятностью: [СНиП 2.01.01-82]

Р = 0,92 t = - 41ºC,

Р = 0,98 t = - 40ºC.

.        Средняя температура теплого периода: t = +11,3 ºC.

.        Средняя температура холодного периода: t = -18,7 ºC.

5.       Зона сплошного распространения вечномерзлого грунта с температурой от -1 до -3ºC и мощностью от 50 до 300 м.
Льдистость i≥2. [4]

6.      Глубина сезонного оттаивания грунта основания h_от=2,2м.

.        Отверстие моста L₀=82,0м.

.        Расчетная нагрузка С14.

9.   Коэффициент общего размыва 1,27

10.    Габарит поезда С.

.        Наличие ледохода: h_в=1,95м; В_в=58м, следовательно ледоход есть. Толщина h_л=1,3м;

Деятельный слой в районе проектирования: глина; подстилающий: щебень.

1.2 Обработка продольного профиля моста

Отм «0»=отм ПГ_min-(10-12) м

Отм «0»=82,700 - 10 = 72,700 м

Принимаем отметку нуля, равную 72,000 м.

L₀^з=82,0 м (по заданию)

Принимаю l_п=16,5 м; В_оп=2,1 м;

l₀= l_п- В_о (1.1)

где: l_п - полная длина пролета, 16,5 м;

В_оп - ширина опоры, B_оп = 2,1 м.

l₀=16,5-2,1=14,4 м

_пр=L₀^з/l₀                                                                                                                                              (1.2)

где: n_пр - требуемое количество пролетов;

L₀^з - отверстие моста, L₀^з=82,0м.

l₀ - пролет в свету, м:

n_пр=82,0/14,4=5,69

Принимаю n_пр=6

Проверка:

₀^н=n_пр*l₀=6*14,4=86,4 м

∆=82-86,4/82*100%=5,36%

Проверка удовлетворяется.

К дальнейшей разработке принимаю схему моста:

_пр* l_р

*15,8 м

Отметка подошвы рельса (ПР):

ПР=отм.УВВ+Но+h_стр (1.3)

ПР=95,000+1,5+1,9=98,4 м

Отметка низа конструкции (НК):

Отм.НК=отм.ПР-h_стр (1.4)

Отм.НК=98,4-1,9=96,5 м

Отметка бортика пролетного строения (БПС):

Отм.БПС=отм.ПР-0,2 м (1.5)

Отм.БПС=98,4-0,2=98,2 м

Отметка бровки земляного полотна (БЗП):

Отм.БЗП=отм.ПР-0,9м (1.6)

Отм.БЗП=98,4-0,9=97,5 м

l_i=l_п+e₀ (1.7)

е₀=0,05 м

l_i=16,5+0,05=16,55 м

Данным пролетом перекрываем самое глубокое место водотока и далее равномерно в обе стороны.

Определение параметров линии общего размыва.

h_пр=h_др*К_р ;                                                                     (1.8)

где: h_пр - глубина воды после размыва, отсчитываемая от отм. УВВ, м;

h_др - глубина воды до размыва, отсчитываемая от отм.

УВВ,м; К_р - коэффициент общего размыва (по заданию), К_р=1,27

h_др=отм. УВВ - отм. ДПГ (1.9)

где: отм.УВВ - отметка уровня высоких вод, м;

отм. ДПГ - отметка дневной поверхности грунта, м.

Таблица 1.1. - Параметры линии общего размыва

.3 Разработка конструкции промежуточных опор

)        Зона сплошного распространения вечно мерзлого грунта с температурой от -1 до -3ْ С и мощностью до 300 м. Виды грунта: глина, щебень. Льдистость i≥2.

)        Подстилающий грунт (ПГ) - щебень, h_от=2,2 м; Деятельный слой (ДПГ) - глина.

)        Дальность транспортировки (от п. Адникан до индустриальной базы г.Хабаровск) Lтр = 594 км. Индустриальная база находится в г. Хабаровск. Выбираю транспортировку по железной дороге.

)        Учитывая, что ПГ - щебень,то к дальнейшей разработке принимаю буровую установку - YTRD 300

 <javascript:void(window.open('/img_popup.php?img=/_photos/9/70_full.jpg','','resizable=no,location=no,menubar=no,scrollbars=yes,status=no,toolbar=no,fullscreen=no,dependent=no,width=800,height=600'))>

Рисунок 1.1. - Буровая установка YTRD 300

Основные параметры:

Мах.диаметр бурения, мм 2.500

Мах.глубина бурения, м 92

Номинальный крутящийся момент, кН/м 300

Мах.крутящийся момент, кН/м 320

Частота вращения, об/мин 10.7-22.5

Мах. приложенное давление, кН 260

Мах.тяговое усилие, кН 300

Угол наклона мачты влево/вправо 6 градусов

Угол наклона мачты вперед 5 градусов

Указанные выше параметры позволяют к дальнейшей разработке принять опору безростверкого типа на буронабивных столбах, d = 1,5 м.

1.4 Определение минимальных требуемых размеров опор

Минимально требуемый размер опоры вдоль оси моста:

, (1.10)

Минимально требуемый размер опор поперек оси моста:

,    (1.11)

где: ℓ_п и ℓ_р - полная и расчетная длина пролетного строения;

а_оч и b_оч - размеры нижнего опорного места вдоль и поперек моста. а_оч = 0,4м., b_оч = 0,8м.

С₁ - расстояния между торцами опорной части и опорной площадки. C₁=0,2 м.

С₂ - расстояния между торцами опорной площадки и подферменной плиты, C₂ =0,3 м;

K - расстояние между осями главных балок пролетного строения,
K = 1,8м.

С₃ - поперечный размер подферменника от опорной площадки;
С₃ = 0,3м. [4]

А_оп = 16,5 - 15,8 + 0,05 + 0,4 + 2 ´ 0,2 + 2 ´ 0,3 = 2,15 м.

В_оп = 1,8 + 0,8 + 2 ´ 0,2 + 2 ´ 0,3 = 3,6 м.

Рисунок 1.2. - Окончательные размеры промежуточных опор

а) вид вдоль моста; б) вид поперек моста

Окончательно принимаю следующие размеры плиты:

А_оп = 2,5м., В_оп = 4,5 м.

Рисунок 1.3.- Схема размещения столбов в плите

1.5    Определение глубины заложения столбов

При определении глубины заложения учитывается глубина общего и местного размыва (h_об.р=2 м; h_мр=1,55 м), а также заделка в грунт не менее 4 м. Глубина заложения h_з=7,8 м.

1.6    Определение наличия ледохода

Вв>=35м; h_в>=2,0м

Следовательно, ледоход есть. Определяем толщину льда.

h_л=1,0 - 1,5м.

Принимаю толщину льда h_л=1,3м.

1.7    Расчет по несущей способности грунта основания

Необходимо выполнение условия:

      (1.12)

где:  - несущая способность одного столба, принимается в соответствии с приложением 4. , при

 - расчетная сжимающая сила, действующая на столбы в плоскости подошвы ростверка, кН;

 - количество столбов. =2

Расчетную сжимающую силу можно определить по формуле:

      (1.13)

где  - собственный вес пролетного строения, принимается в соответствии с приложением 1,

 - временная нагрузка от подвижного состава, кН.

Временная нагрузка от подвижного состава определяется по формуле:

 (1.14)

где:  - эквивалентная нагрузка, определяемая по
СП 35.13330.2011 «Мосты и трубы» (табл.1, с. 142) в зависимости от длины загружения линии влияния  и положения вершины . При этом , , ; v=f (λ=33,05; α=0,5)=157,65. [СНиП 2.05.03-84. Мосты и трубы]

 - площадь линии влияния , определяемая:

, (1.15)

,

,

,

,

 - условие выполняется.

Вывод: так как условие выполняется, то к дальнейшей разработке принимаю глубину заложения столбов 7,8м.

Рисунок 1.4. - Расчетная схема безростверковой опоры

Разработка опоры русловой части моста. Смотри чертёж №1.

1.8    Разработка конструкции промежуточной опоры в пойменной части моста

Расчет по несущей способности вечномерзлых грунтов

F≤Fu/γ_n (1.16)

Fu=γ_tγ_c*(RA+∑Rafi*Aafi)       (1.17)

где γt - температурный коэффициент, равный 1;

γ_c - коэффициент условий работы основания, равный 1;

R - расчетное сопротивление мерзлого грунта под подошвой столбчатой опоры ; R=750 кПа

А - площадь поперечного сечения подошвы столбчатой опоры; А=пr²=3,14*0,75²=1,77 м²

Rafi - расчетное сопротивление мерзлого грунта или грунтового раствора сдвигу по боковой поверхности смерзания фундамента в пределах первого слоя грунта; Raf₁=200кПа; Raf₂=260кПа;

Aafi - для столбчатой опоры площадь поверхности смерзания грунта с нижней ступенью столба; Aaf₁=2пr*h₁=17,9 м²; Aaf₂=2пr*h₂=7,065 м²;

γ_n - 1,4 при расчете по несущей способности вечномерзлых грунтов.

Fu=(1,77*750+(17,9*200+7,065*260))=6744,4 кПа

,2≤(6744,4/1,4)

,2≤4817,4

Условие удовлетворяется.

Разработка опоры пойменной части моста. Смотри чертёж №2

1.9              Экономическая оценка рациональности конструкции моста

Sоп=Sпр.стр                   (1.18)

∆=Sоп/ Sпр.стр≤1,5 (или ∆= Sпр.стр./ Sоп≤1,5) (1.19)

где:  - строительная стоимость одной усредненной опоры, руб;

 - строительная стоимость одного пролетного строения, руб

Таблица 1.2. - Ведомость строительной стоимости моста

∆=26505,4/18195=1,47

,46<1,5

1.10            Разработка конструкции береговой опоры моста

Ннас.=отм.БЗП-отм.ДПГ      (1.20)

Ннас=6,3м.

,3>6; i₁=1:1,5, i₂=1:1,75

h_ш.ст.=h_стр.-0,2м+0,5м       (1.21)

_ш.ст.=1,9-0,2+0,5=2,2м

а= h_ш.ст.-1,5м                   (1.22)

а=2,2-1,5=0,7м

Ву=Аоп+а-1,2м              (1.23)

Ву=2,5+0,7-1,2=2м

<3,5м

Примем Аоп=4,5м

Ву=4,5+0,7-1,2=4м

>3,5м

Принимаем опору с четырьмя буронабивными столбами.

1.11            Разработка регуляционных сооружений

мост опора пойменный конструкция

Для того чтобы вода, достигнув отметки УВВ, не размывала насыпь, на которую опираются устои береговых опор, необходимо предусмотреть отделку насыпей бетонными плитами до

Так как отметка УМВ не достигает насыпи, то в качестве регуляционного сооружения принимаем рисберму.

2      

2. Разработка второго варианта моста

Учитывая что  в первом варианте равен 1,47, то во втором варианте принимаю в качестве опоры более облегченную конструкцию опор на сваях-оболочках .

2.1 Условия проектирования

1)      Зона сплошного распространения вечно мерзлого грунта с температурой от -1 до -3ْ С и мощностью до 300 м. Виды грунта: глина, щебень.

)        Подстилающий грунт (ПГ) - щебень, h_от=2,2 м

)        Дальность транспортировки (от п. Адникан до индустриальной базы г.Хабаровск) Lтр = 594 км. Индустриальная база находится в г. Хабаровск. Выбираю транспортировку по железной дороге.

)        Учитывая, что ПГ - щебень, то к дальнейшей разработке принимаю буровую установку - YTRD 300

)       

 <javascript:void(window.open('/img_popup.php?img=/_photos/9/70_full.jpg','','resizable=no,location=no,menubar=no,scrollbars=yes,status=no,toolbar=no,fullscreen=no,dependent=no,width=800,height=600'))>

Рисунок 2.1. - Буровая установка YTRD 300

Основные параметры:

Мах.диаметр бурения, мм            2.500

Мах.глубина бурения, м               92

Номинальный крутящийся момент, кН/м        300

Мах.крутящийся момент, кН/м     320

Частота вращения, об/мин                   10.7-22.5

Мах. приложенное давление, кН         260

Мах.тяговое усилие, кН                300

Угол наклона мачты влево/вправо         6 градусов

Угол наклона мачты вперед          5 градусов

)        Вв>=35м; h_в>=2,0м

Следовательно, ледоход есть. Определяем толщину льда.

h_л=1,0 - 1,5м.

Принимаю h_л=1,3м.

Вывод: данные условия позволяют принять к дальнейшей разработке опоры безростверкового типа на сваях-оболочках.

2.2 Разработка конструкции промежуточных опор

А^расч_оп=2,15м

В^расч_оп=3,6м

Условия размещения оболочек остаются теми же, что и условия размещения столбов для 1 варианта моста.

количество оболочек .

Диаметр оболочки принимаю равным 1,6м.; d_об=1,6м.

Рисунок 2.2.- Схема размещения оболочек в плите.

Принимаю Аоп=2,2м; Воп=4,7м.

2.3    Определение глубины заложения столбов

При определении глубины заложения учитывается глубина общего и местного размыва (h_об.р=2 м; h_мр=1,55 м), а также заделка в грунт не менее 4 м. Глубина заложения h_з=7,8 м.

2.4    Расчет по несущей способности грунта основания

Необходимо выполнение условия:

где  - несущая способность одного столба, принимается в соответствии с приложением 4. , при

 - расчетная сжимающая сила, действующая на столбы в плоскости подошвы ростверка, кН;

 - количество свай-оболочек. =2

Расчетную сжимающую силу можно определить по формуле:

где:  - собственный вес пролетного строения, принимается в соответствии с приложением 1, ;

 - временная нагрузка от подвижного состава, кН.

Временная нагрузка от подвижного состава определяется по формуле:

где:   - эквивалентная нагрузка, определяемая по СП 35.13330.2011 Мосты и трубы (табл.1, с. 142) в зависимости от длины загружения линии влияния  и положения вершины . При этом , , ; v=f (λ=33,05; α=0,5)=157,65. [СНиП 2.05.03-84. Мосты и трубы]

 - площадь линии влияния , определяемая:

,

,

,

,

,

 - условие выполняется

Вывод: так как условие выполняется, то к дальнейшей разработке принимаю глубину заложения столбов 7,8м.

Рисунок 2.3 - Расчетная схема безростверковой опоры

Опора русловой части моста для второго варианта. Смотри чертёж №1.

2.5    Разработка конструкции промежуточной опоры в пойменной части моста

Расчет по несущей способности вечномерзлых грунтов

F≤Fu/γ_n

Fu=γ_tγ_c*(RA+∑Rafi*Aafi)

где: γt - температурный коэффициент, равный 1;

γ_c - коэффициент условий работы основания, равный 1;

R - расчетное сопротивление мерзлого грунта под подошвой столбчатой опоры ; R=750 кПа

А - площадь поперечного сечения подошвы столбчатой опоры; А=пr²=3,14*0,8²=2 м²

Rafi - расчетное сопротивление мерзлого грунта или грунтового раствора сдвигу по боковой поверхности смерзания фундамента в пределах первого слоя грунта; Raf₁=200кПа; Raf₂=260кПа;

Aafi - для столбчатой опоры площадь поверхности смерзания грунта с нижней ступенью столба; Aaf₁=2пr*h₁=17,9 м²; Aaf₂=2пr*h₂=7,065 м²;

γ_n - 1,4 при расчете по несущей способности вечномерзлых грунтов.

Fu=(2*750+(17,9*200+7,065*260)=6917 кПа

,2≤(6917/1,4)

,2≤4941

Условие удовлетворяется.

Разработка опоры пойменной части моста для второго варианта. Смотри чертёж №2.

2.6              Экономическая оценка рациональности конструкции моста

Sоп=Sпр.стр

∆=Sоп/ Sпр.стр≤1,5 (или ∆= Sпр.стр./ Sоп≤1,5)

где:  - строительная стоимость одной усредненной опоры, руб;

 - строительная стоимость одного пролетного строения, руб.

Рисунок 2.4.- Схемы заполнения оболочек бетоном для русловой и пойменной опоры.

Таблица 2.1. - Ведомость строительной стоимости моста

∆=18195/13497,2=1,35

,35<1,5 и 1,35<1,47

2.7              Разработка конструкции береговой опоры

Ннас.=отм.БЗП-отм.ДПГ

Ннас=6,3м.

,3>6; i₁=1:1,5, i₂=1:1,75

h_ш.ст.=h_стр.-0,2м+0,5м_ш.ст.=1,9-0,2+0,5=2,2м

а= h_ш.ст.-1,5м

а=2,2-1,5=0,7м

Ву=Аоп+а-1,2м

Ву=2,2+0,7-1,2=1,7м

,7<3,5м

Примем Аоп=4,7м

Ву=4,7+0,7-1,2=4,2м

,2>3,5м

Принимаем опору с четырьмя сваями-оболочками.

2.8              Разработка регуляционных сооружений

Для того чтобы вода, достигнув отметки УВВ, не размывала насыпь, на которую опираются устои береговых опор, необходимо предусмотреть отделку насыпей бетонными плитами до

Так как отметка УМВ не достигает насыпи, то в качестве регуляционного сооружения принимаем рисберму.

2.9              Технико-экономическое сравнение вариантов моста

Таблица 2.2. - Технико-экономическое сравнение вариантов моста

Расчет технико-экономических параметров первого варианта:

Строительная стоимость моста определяется по формуле:

, (2.1)

где ΣS_ПР.ОП - суммарная стоимость опор;

ΣS_ПР.СТР - суммарная стоимость пролетных строений; ΣS_БЕР.ОП - суммарная стоимость шкафных блоков.

ΣS_ОП=((14,7+11,7+13,87+10,05+15,18+14,2+11,32)*26505,4)/7=344645,9 руб.

ΣS_ПР.СТР=n_ПР∙S_ПР.СТР=6∙18195=109170 руб. (2.2)

ΣS_ШК.БЛ=2V_ШК.БЛ*S_{СБ.КОНСТР.}=2∙5,74*245=2812,6 руб. (2.3)

_СТР.СТ=344645,9+109170+ 2812,6=456628,5 руб.

Приведенная стоимость моста определяется по формуле:

     (2.4)

где L_П - полная длина моста, м.

Объем сборного железобетона равен:

_сб.жб.=V_пр.стр.+V_шк.бл. (2.5)

где V_ПР.СТР - суммарный объем пролетных строений;

V_ШК.БЛ - суммарный объем шкафных блоков.

V_ШК.БЛ=2∙5,74=11,48 м³

V_ПР.СТР=36,39∙6=218,34 м³

V_{СБ. Ж.Б}=11,48+218,34=229,82 м³

ΣS_{сб. жб.}=218,34∙500+11,48∙245=111982,6 руб.

Объем монолитного железобетона определяется по следующей формуле:

_мон.жб.=V_пл.нас.+V_б/н.ст. (2.6)

где V_ПЛ.НАС - суммарный объем плит насадок.

V_ПЛ.НАС=16,55*7=115,85 м³

V_оп1= 3,14∙0,75²∙14,7∙2=52,04 м³

V_оп2=3,14∙0,75²∙11,7*2=41,33 м³

V_оп3=3,14∙0,75²∙13,87∙2=49,00 м³

V_оп4=3,14∙0,75²∙10,05∙4=71,00 м³

V_оп5=3,14∙0,75²∙15,18*2=53,62 м³

V_оп6=3,14∙0,75²∙14,2*2=50,20 м³

V_оп7=3,14∙0,75²∙11,32*4=79,98 м³

V_{Б/Н СТ} =52,04+41,33+49,00+71,00+53,62+50,20+79,98=397,20 м³

ΣS_{мон. жб.}=(115,85*83)+(397,20*419,00)=176042,40 руб.

Коэффициент индустриализации равен:

Расчет технико-экономических параметров второго варианта:

ΣS_ОП=((14,7+11,7+13,87+10,05+15,18+14,2+11,32)*13497,2)/7=175502,2 руб.

ΣS_ПР.СТР=n_ПР∙S_ПР=6*18195=109170 руб.

ΣS_ШК.БЛ.=2V_ШК.БЛ.*S_{СБ.КОНСТР.}=2∙5,74*245=2812,60 руб.

_СТР.=175502,2+109170+2812,60=287484,8 руб.

Приведенная стоимость моста определяется по формуле:

Объем сборного железобетона:

, (2.7)

где V_ОБ -суммарный объем бетона оболочек

V_ШК.БЛ=2∙5,74= 11,48 м³

V_ПР.СТР=36,39∙6=218,34 м³

V_ОБ =413,6м³

V_{СБ. Ж.Б}= 11,48+218,34+413,6=643,42 м³

ΣS_{сб. жб.}= 218,34∙500+11,48∙245+413,6∙385=271218,6 руб.

 (2.8)

где - суммарный объем заполнения оболочек

 , (2.9)

где: - объем заполнения оболочек методом ВПТ,

- объем заполнения оболочек насухо.

Методом ВПТ:

V_оп1= 3,14∙0,8²∙2,3∙4=25,72 м³

V_оп2=3,14∙0,8²∙2,55∙2=10,25 м³

V_оп3=3,14∙0,8²∙2,66∙2=10,69 м³

V_оп4=3,14∙0,8²∙2,53∙2=10,17 м³

V_оп5=3,14∙0,8²∙2,45∙2=9,85м³

V_оп6=3,14∙0,8²∙4,23∙2=17,00 м³

V_оп7=3,14∙0,8²∙4,06∙4=32,64 м³

V_впт=25,72+10,25+10,69+10,17+9,85+17,00+32,64=116,32 м³

Насухо:

V_оп1=3,14∙0,8²∙2,07∙4=16,64 м³

V_оп2=3,14∙0,8²∙5,44∙2=21,86 м³

V_оп3=3,14∙0,8²∙4,81∙2=19,33 м³

V_оп4=3,14∙0,8²∙6,66∙2=26,77 м³

V_оп5=3,14∙0,8²∙6,83∙2=27,45 м³

V_оп6=3,14∙0,8²∙2,35∙2=9,45м³

V_оп7=3,14∙0,8²∙2,31∙4=18,57 м³

V_насухо=16,64+21,86+19,33+26,77+27,45+9,45+18,57=140,07 м³

V_{зап. об.} =116,32+140,07=256,39 м³

V_ПЛ.НАС=15,51*7=108,57 м³

V_{мон. жб.}=256,39+108,57=364,96 м³

ΣS_{мон. жб.}=108,57∙83+(140,07∙72+116,32∙48)=24679,71 руб.

Коэффициент индустриализации равен:

Вывод:

·        схема моста не изменилась, ;

·        полная строительная стоимость в первом и во втором вариантах моста соответственно равна 456628,5 и 287484,8 р.

·        длина моста в первом варианте равна 107,35 м, во втором - 10,75 м.

·        индустриальная база находится в г. Хабаровск. Она расположена на расстоянии 594 км от п. Адникан. Вид транспортировки: железнодорожный.

Учитывая вышеизложенное, считаю целесообразным принять к дальнейшей разработке второй вариант моста, строительная стоимость которого равна 287484,8р. , что на 169143,7р. дешевле строительной стоимости первого варианта. Коэффициент индустриализации второго варианта моста равен 0,8, что приводит к большей степени механизации работ в данном варианте по сравнению с первым.

. РАСЧЁТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННОГО ПРОЛЕТНОГО СТРОЕНИЯ

Расчет и конструирование железобетонного пролетного строения выполнены на персональном компьютере типа IBM PC, с помощью прикладных программ:- определение параметров л.вл. и расчетных усилий
(M_{i и} Q_i ) в рассматриваемых сечениях.

Most - расчет по прочности нормальных и наклонных к продольной оси сечения балки:

·   подбор арматуры;

·   определение геометрических и расчетных параметров элементов;

·   проверка по прочности нормального сечения;

·   определение требуемых элементов арматурного каркаса, отогнутой арматуры и построение при этом эпюры материалов;

·   проверка по наклонным сечениям балки.

·   92 - расчет балки/плиты проезжей части на выносливость

3.1 Расчет усилий в главной балке

.1.1 Расчетная схема

Расчетную схему разрезного балочного пролетного строения принимаем в виде равномерно загруженных главных балок, имеющих шарнирное опирание на опоры. Линии влияния усилий , , , ,  их площади и схема загружения приведены на рис. 2.1.

Рисунок 2.1 - Схема загружения пролетного строения

2.1.2 Нагрузки

В расчете учтены нормативные постоянные нагрузки на все пролетное строение в кН/м:

1. От собственного веса балки :

   (2.1)

где - объем железобетона пролетного строения,

. От веса балласта с частями пути :

        (2.2)

где  - осредненная ширина балластной призмы, ;

- толщина балластной призмы, ;

- удельная плотность балласта, .

Вес тротуаров с коммуникациями:

Вес перил:

Эквивалентная временная нагрузка от подвижного состава  определяется в зависимости от длины загружения линии влияния  и положения ее вершины  и определяется по табл.1, прил.5 [2].

При расчете на прочность постоянные нагрузки учитываются с коэффициентом надежности () которые определяются по табл.8, стр. 17 [2].

Временная нагрузка  учитывается с динамическим коэффициентом () который определяется по выр.22 стр.23 [2].

Результаты расчетов

3.1.3 Определение усилий

Расчет на прочность:

        (2.3)

 (2.4)

Расчет на выносливость:

        (2.5)

где  - коэффициент, зависящий от длины загружения .

Результаты расчётов

Таблица 2.1. - Результаты вычислений

3.2 Расчет главной балки на прочность

.2.1 Расчетная схема

Для упрощения расчетов сложное реальное сечение балки (рис.2.4) заменяется простейшим тавровым.

Рисунок 2.2- сечение балки

Расчеты производятся по расчетной схеме, представленной на рис.2.3.

Рисунок 2.3- Расчётная схема главных балок

где , - площади поперечного сечения соответственно растянутой и сжатой арматуры;

, - соответственно приведенная толщина и ширина верхней полки;

 - рабочая высота сечения главной балки;

 - плечо внутренней пары сил;

, - соответственно расстояния от центра тяжести рабочей арматуры до растянутой грани сечения и от центра тяжести сжатой арматуры до сжатой грани сечения;

 - расчетная высота балки.

3.2.2 Определение геометрических параметров

          (2.6)

     (2.7)

 (2.8)

где  - защитный слой бетона, ;

 (2.9)

,  - конструктивно;

3.2.3 Подбор арматуры и расчёт по прочности сечения, нормального к продольной оси балки

Требуемую площадь рабочей арматуры главной балки можно найти из расчетов по прочности, принимая высоту сжатой зоны бетона .

           (2.10)

где  - расчетное сопротивление растяжению продольной арматуры главной балки, определяется по табл.7.15 и 7.16 стр. 74[1],

Так как температура самой холодной пятидневки -41^оС, то вид арматуры согласно [1], применяем:

·   стержневая;

·   горячекатаная;

·   периодического профиля;

класс ;

·     ;

марка стали ;

диаметр .

Класс бетона принимаем В45.

Число стержней рабочей арматуры балки определяется с учетом предварительного назначения диаметра по выражению:

,      (2.11)

где - площадь одного стержня арматуры при диаметре d_s=40мм,

Уточняем площадь рабочей арматуры:

,   (2.12)

Данные для расчета с помощью ЭВМ:

2.2.4 Расположение рабочей арматуры в главной балке

Просвет по ширине в свету между отдельными продольными стержнями арматуры назначается в соответствии п.3.121-3.123 стр.63-64 [2].

Так как в данном случае в поперечном сечении рабочей арматуры главной балки 20 стержней, то условия размещения стержней можно считать нестесненными и допускается располагать стержни ненапрягаемой арматуры в несколько рядов. Допускаемое расстояние в свету между стержнями при трех и более рядов не менее 6 см. Схема размещения рабочей арматуры представлена на рис. 2.4.

Рисунок 2.4.Схема размещения рабочей арматуры

Уточняется величина  и  с учетом окончательной расстановки рабочих стержней арматуры:

,    (2.13)

где - количество стержней рабочей арматуры в первом и

последующих горизонтальных рядах;

 - расстояние от растянутой грани до центра

рассматриваемого горизонтального ряда рабочей

арматуры, м.

3.2.5 Определение высоты сжатой зоны бетона

- при расположении границы сжатой зоны в плите

,  (2.14)

при расположении границы сжатой зоны в ребре

 (2.15)

где , - высота сжатой зоны бетона соответственно с учетом ;

расчетное сопротивление сжатой арматуры, определяется по табл.31, стр.41 [2], ;

- расчетное сопротивление бетона сжатой зоны, определяется по табл.23, стр.35 [2], ;

В расчетах сделаны следующие допущения

Рисунок 2.5. - Форма сжатой зоны

,  (2.16)

где

,

Так как,а , тоучитывается полностью.

Принимаем Х₂=0,27 - граница сжатой зоны расположена в плите.

Определяем относительную высоту сжатой зоны:

,  (2.17)

где    - относительная высота сжатой зоны бетона, при которой предельное состояние бетона сжатой зоны наступит не ранее достижения в растянутой арматуре напряжения, равного расчетному сопротивлению .

Значениеопределяется по формуле:

,         (2.18)

где - для элементов с обычным армированием;

,

 - напряжение в арматуре, следует принимать равным - для ненапрягаемой арматуры, ;

 - предельное напряжение в арматуре сжатой зоны и должен приниматься равным .

,

 - условие выполняется.

Так как , то предельный момент определяется по выр.54, стр.48 [2]:

, (2.19)

- условие выполняется

Вывод: для дальнейших расчетов примем d=40 мм, класс арматуры А - lll, и класс бетона В 45.

После ручного счета производим ниже приведенные расчеты, т.е. подбор геометрических параметров и рабочей арматуры главной балки, с помощью ЭВМ в программном модуле Most.

Результаты расчетов

3.2.6 Расчет главной балки на прочность по наклонному сечению

1. Распределение отгибов рабочей арматуры:

Схема балки, расположение арматуры, эпюра материалов, график отгиба арматуры представлен на рис.2.6.

Рисунок 2.6.- Распределение отгибов арматуры

Расчеты производятся на ЭВМ.

3.3 Конструирование элементов пролетного строения

.3.1 Плита проезжей части

Геометрические параметры контуров плиты проезжей части выбираются в соответствии с принятыми в типовом проектировании (типовой проект инв.№ 557).

Армирование плиты проезжей части выполняется конструктивно, руководствуясь нормативными положениями (п.п. 3. 133-3.164. стр. 65-67) [2].

Армирование плиты выполняется арматурными сетками. Оно состоит из верхней сетки С-1, двух нижних С-2и С-3, сеток внешнего С-4 и внутреннего С-6 бортиков, вутов С-5.

Верхняя сетка включает в себя рабочую и распределительную арматуру. Рабочая арматура (поперечная) устанавливается с шагом 15см (расстояние между осями) диаметром 10-12мм из арматуры класса А-I. Распределительная (продольная) арматура плиты устанавливается с шагом 25см, диаметром 8-12мм. Длина верхней и других сеток должна составлять не более 250-300см. Соединение сеток между собой может быть осуществлено на сварке или внахлестку. Длина сварного шва должна быть не менее 10 диаметров стыкуемых стержней, а длина нахлестки - около 25-30 диаметров. Из этих условий вычерчиваются схемы раскладки арматурных сеток С-1 по всей длине пролетного строения, а также одной сетки с указанием всех геометрических параметров.

Нижние сетки состоят из поперечной и распределительной арматуры. Арматура устанавливается с шагом 30см, диаметром 8-12мм из арматуры класса А-I.

Сетки бортиков состоят из поперечной и распределительной арматуры. Арматура устанавливается с шагом 45см, и выполнена из такой же арматурной стали, как для нижних сеток плиты.

Кроме того, распределительная арматура во всех указанных выше сетках устанавливается в местах стыковки этих сеток.

Сетки вутов выполняются аналогично арматурным сеткам бортиков плиты.

3.3.2 Главная балка

Главная балка пролетного строения армируется продольной и поперечной арматурой. Кроме рабочей арматуры, количество которой определено расчетами по прочности, выносливости и трещиностойкости, другие виды арматуры устанавливаются на основе нормативных требований конструктивно. Все виды арматуры образуют каркасы, количество которых определяется по количеству рядов рабочей арматуры. Арматурный каркас состоит из монтажной, отогнутой, рабочей, противоусадочной продольной арматуры, а также хомутов.

Длина стержней монтажной арматуры определяется длиной главной балки пролетного строения и величиной стыковки с другими видами арматуры. Монтажная арматура выполняется диаметром 12-16мм из арматурной стали А-I. Перегиб арматуры выполняется по дуге круга радиусом 3d.

Отогнутая арматура устанавливается в соответствии с расчетом балки на прочность по наклонному сечению. Стыковка ее с монтажной арматурой осуществляется с помощью сварного шва, длина которого составляет 20-30 диаметров арматуры. Перегиб отогнутой арматуры производят по дуге круга радиусом 10 диаметров арматуры.

Продольная противоусадочная арматура устанавливается диаметром 8-12мм в пределах трети высоты стенки, считая от растянутой грани балки, - с шагом не более 12 диаметров, в пределах остальной высоты - не более 20 диаметров.

Хомуты устанавливаются с шагом, принятым при расчете наклонного сечения балки на прочность.

3.3.3 Детали

К деталям железобетонного пролетного строения относятся водоотводные трубки, тротуарные консоли, мостовое полотно, стыки диафрагм, устраиваемых по концам пролетных строений, гидроизоляция плиты проезжей части.

Съемные тротуары на железобетонных пролетных строениях индустриального изготовления применяют в виде металлических или железобетонных консолей, на которых укладываются железобетонные плиты. Ширина тротуарной консоли составляет 57см.

Мостовое полотно на железобетонных пролетных строениях устраивают, как правило, с ездой на балласте.

Стыки диафрагм блоков пролетных строений осуществляют путем сварки закладных деталей. Продольные стыки плит проезжей части выполняют сваркой внахлестку выпусков арматуры с последующим омоноличиванием шва, с поперечным обжатием шва, с помощью шпоночного стыка и другими способами.

Заключение

Окончательно в курсовом проекте на основании всех произведенных расчетов принимаю железобетонный железнодорожный мост со следующими параметрами:

Принимаем в качестве опоры безростверковую опору на оболочках ;

·   рабочая арматура главной балки:

·        стержневая;

·        горячекатаная;

·        периодического профиля;

·        класса - А-II;

·        диаметр 40 мм.

·   бетон класса В - 35;

·   полная длина равна 106,35 м;

·   схема моста 6х16,5 м;

·   строительная стоимость моста равна 165831 руб;

·   коэффициент индустриализации равен 0,82.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. СНиП 2.05.03-84 Мосты и трубы / Госстрой СССР - М.:ЦИТП Госстроя СССР, 1985.-200 с.

2. СНиП 2.01.01-82 Строительная климатология / Госстрой СССР - М.:ЦИТП Госстроя СССР,1983,-210 с.

3. Мосты и тоннели на железных дорогах: Учебник для ВУЗов, Под ред. В.О. Осипова. -М.: Транспорт, 1988,-367 с,

4. МУ “Проектирование железобетонного железнодорожного моста” / Г. М. Боровик. - Хабаровск: ДВГУПС, 2002.-78 с.

5. Указания по устройству и конструкции земляного полотна на железнодорожных мостах, - М.: Транспорт,1989.