Учебно-методический комплекс по дисциплине «Проектирование мостов» (стр. 3 )

8. Проектирование последующих вариантов

Ориентировочным критерием, определяющим экономичность моста, является приблизительное равенство стоимостей промежуточной опоры и примыкающего к ней пролетного строения (без стоимости мостового полотна). Если для первого вари­анта окажется, что стоимость промежуточной опоры больше стоимости пролетного строения, то во втором варианте сле­дует увеличить пролеты моста, т. е. уменьшить число опор. В противном случае во втором варианте следует уменьшить пролеты моста. Если полная стоимость второго варианта моста с увеличенными (уменьшенными) по сравнению с пер­вым вариантом пролетами оказалась больше стоимости перво­го, то для третьего варианта следует применять уменьшенные (увеличенные) по сравнению с первым пролеты. В противном случае ― следует для третьего варианта увеличить (умень­шить) пролеты по сравнению со вторым вариантом моста.

Последующие варианты моста разрабатывают в соответ­ствии с п. 3 – 7 настоящих методических указаний.

9. Технико-экономическое сравнение вариантов моста

Показатели вариантов моста выписывают в табличной форме

(табл. 3).

Коэффициент сборности моста равен частному от деления стоимости сборных конструкций в деле на полную стоимость моста. К полностью сборным конструкциям относятся железобе­тонные и металлические пролетные строения, сборные части промежуточных опор и сваи. Для массивного тела сборно-монолитных опор коэффициент сборности можно принять равным 0,5.

Основным экономическим показателем для оценки и вы­бора наилучшего варианта моста является его стоимость.

Важными технико-экономическими показателями являются также расход бетона и железобетона на строительство моста, коэффициент сборности и другие данные, например количест­во опор и свай моста, величина блоков и т. п., влияющие на трудоемкость и продолжительность строительства, а также на эксплуатационные качества моста.

Рекомендуемый вариант моста должен иметь минимальную стоимость, наименьшую трудоемкость и продолжительность постройки, а также наилучшие эксплуатационные качества.

Таблица 3

Технико-экономические показатели

10. Составление главы 2 пояснительной записки

В п. 2.1. "Вариант №1" и в п. 2.2. "Вариант №2" пояснительной записки для каждого варианта моста указывают количество и длину пролетных строений, например: 9,3 + 4х13,5 + 9,3 , означающее, что мост имеет 6 про­летов, из которых крайние длиной 9,3 м, а четыре средних ― по 13,5 м. Приводят расчеты по определении величины и ко­личества пролетов, а также длины и числа свай в промежу­точной опоре. Указывают тип пролетных строений и опор. Подсчет объемов работ и стоимости вариантов моста сводят в таблицу.

В п. 2.3. "Технико-экономическое сравнение вариантов моста" приводят таблицу технико-экономических показателей и обоснование выбора наилучшего варианта моста.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО РАСЧЕТУ

И КОНСТРУИРОВАНИЮ ЖЕЛЕЗОБЕТОННОГО МОСТА

Исходные данные

В курсовом проекте студент должен рассчитать и сконструировать из рекомендуемого варианта моста железобетонное предварительно напряженное пролетное строение, а студент специализации “Мосты", кроме того, и устой из этого же варианта моста. Расчет конструкций следует производить в соответствии со Строительными нормами и правилами СНиП 2.05.03-84* “Мосты и трубы” и настоящими методическими указаниями.

Расчет каждого элемента моста выполняется в следующем порядке:

1) составляют конструктивную схему элемента и устанавливают характер его работы под нагрузкой;

2) выбирают расчетную схему и устанавливают положение расчетных (наиболее опасных) сечений элемента;

3) определяют нагрузки на элемент;

4) вычисляют изгибающие моменты, продольные и поперечные силы в расчетных сечениях;

5) подбирают арматуру, уточняют форму и размеры расчетных сечений и определяют их геометрические характеристики;

6) рассчитывают элемент по первой (по прочности, устойчивости и выносливости) и по второй (по трещиностойкости и прогибам) группам предельных состояний;

7) анализируют результаты расчета и при необходимости вносят коррективы с целью получить наиболее надежную и экономичную конструкцию.

Исходные данные для расчета принимают по табл. Б и вписывают в пункт пояснительной записки в раздел “Исходные данные”.

На форматке миллиметровой или клетчатой бумаги вычерчивают схему пролетного строения, состоящую из половины фасада и горизонтального разреза одной главной балки — в масштабе 1:100, поперечных разрезов посередине пролета и на опоре

— в масштабе 1:40—1:50.

На схеме пролетного строения (рис. 5) показывают мостовое полотно, плиту проезжей части, главные балки, тротуары и перила, приводит их основные размеры. Полную длину lП и расчетный пролет l принимают согласно типовым проектам. Высоту главных балок h и расстояние между их осями В принимают по табл. Б "3адания". Строительную высоту hс принимают равной h + 50 см. Размеры элементов мостового полотна, тротуаров и балластной призмы указаны на рис. 5. Толщина плиты проезжей части должна быть не менее 15 см (на концах консолей допускается 10 см). Толщина стенки — не менее 15 см; ширина нижнего пояса, соответствующая толщине стенки на опоре, bf = 60÷80 см. Стенку с плитой сопрягают выкружками радиусом 30 см или прямолинейными вутами 30х10 или 20х20 см. Остальные размеры принимают в соответствии с данными типовых пролетных строений, помещенными в табл. 4 или учебниках.

К исходным данным относятся также: способ натяжения арматуры и класс временной подвижной нагрузки, класс бетона по прочности на сжатие для пролетного строения, классы напрягаемой и ненапрягаемой арматуры, диаметр высокопрочной проволоки и арматурных прядей, а также основные нормативные и расчетные характеристики бетона и арматуры, принятые по прил. 8 и 9.

Таблица 4

Размеры предварительно–напряженных пролетных

строений по типовому проекту инв. № 000

1. РАСЧЕТ ПЛИТЫ ПРОЕЗЖЕЙ ЧАСТИ

1.1. Расчетная схема

В соответствии с составленной схемой пролетного строения на форматке миллиметровой или клетчатой бумаги в масштабе 1:20 — 1:25 вычерчивают поперечное сечение половины плиты проезжей части (рис. 6, а). Под воздействием внешней нагрузки плита проезжей части изгибается в вертикальной плоскости, перпендикулярной продольной оси пролетного строения. Для расчета принимают участок плиты шириной 1 м (размером вдоль оси моста). Расчетной схемой плиты проезжей части являются две консоли, заделанные в стенку главной балки (рис. 2, б). Расчетными принимают сечения в начале и конце вутов наружной и внутренней консолей: 1–1, 2–2, 3–3 и 4–4. В курсовом проекте разрешается рассчитать плиту только в двух сечениях: 1–1 — в начале вута внешней консоли и 3–3 — в конце вута внутренней консоли.

1.2. Нормативные нагрузки

На внешнюю консоль действуют постоянные нагрузки, нормативные значения которых можно принять:

― от веса перил РПЕР = 0,98 кН (0,1 тс);

― от веса тротуаров РТР = 1,47 кН (0,15 тс);

― от веса бортика плиты РБОР = 1,47 кН (0,15 тс).

На расчетной схеме эти нагрузки изображают в виде сосредоточенных сил, расположенных под центрами тяжести соответствующих элементов, и указывают расстояния от этих сил до сечения 1–1: аПЕР, аТР и аБОР.

Кроме того, на внешнюю и внутреннюю консоли действуют постоянные распределенные нагрузки, нормативные значения которых на 1 м длины равны:

― от веса плиты кН/м (тс/м),

― от балласта с частями пути кН/м (тс/м),

где ― средняя толщина плиты;

γЖБ = 24,5 кН/м3 (2,5 тс/м3) — нормативный объемный вес железобетона;

hБ = 0,5 м — толщина балласта;

γБ = 19,4 кН/м3 (2 тс/м3) — нормативный объемный вес балласта с частями пути.

Длину распределения этих нагрузок на внешней и внутренней консолях показывают в соответствии с размерами эскиза проезжей части (см. рис. 6, а, б).

Нормативная временная нагрузка от подвижного состава при расчете плиты принимается интенсивностью

ν = 19,62К кН/м (2К тс/м) пути,

где К ― класс нагрузки СК. Эта нагрузка распределяется шпалами и балластом поперек оси пролетного строения на ширину: для внешней консоли 2,7 + 2Н, внутренней 2,7 + Н, где Н = 0,35 м — толщина балласта под шпалой. Поэтому при расчете плиты временную подвижную нагрузку принимают в виде равномерно распределенной нагрузки интенсивностью:

для внешней консоли кН/м (тс/м),

для внутренней консоли кН/м (тс/м).

Длина распределенной нагрузки на внешней консоли, считая от начала вута: ,

где В ― расстояние между осями балок, м;

b — толщина балки в пролете, м;

c — длина вута, м.

1.3. Расчетные усилия

Усилия в сечении 1–1 внешней консоли:

изгибающий момент для расчета по прочности

поперечная сила для расчета по прочности

;

изгибающий момент для расчета на выносливость

;

коэффициент асимметрии цикла повторяющихся напряжений

;

изгибающий момент для расчета по раскрытию трещин

Усилия в сечении 3–3 внутренней консоли:

изгибающий момент для расчета по прочности

;

поперечная сила для расчета по прочности

;

изгибающий момент для расчета на выносливость

;

коэффициент асимметрии цикла повторяющихся напряжений

;

изгибающий момент для расчета по раскрытию трещин

.

В приведенных формулах:

γf ― коэффициент надежности по нагрузке, принимается по табл. 5.1 прил.5;

― динамические коэффициенты для расчета, соответственно, по прочности и выносливости, принимаемые по п. 5.3 "в" и примечанию "в" прил. 5.

Значения остальных величин пояснены выше.

1.4. Подбор арматуры

Высоту h расчетного сечения в начале вута принимают равной толщине плиты, а в конце вута — увеличенной на 1/3 длины (или радиуса) вута. Ширина расчетного сечения b = 100 см. Плиту у её верхней растянутой грани армируют сварными или вязаными сетками, в которых расчетная арматура диаметром не менее 12 мм располагается поперек оси моста с максимальным шагом (расстоянием между осями) ― 15 см и минимальным расстоянием между стержнями в свету — 4 см.

Расстояние от центра тяжести площади сечения арматуры до растянутой грани плиты:

а = 0,5d + 2 см,

где d — диаметр арматуры (рис. 2, в).

В каждом расчетном сечении требуемая площадь арматуры

,

где М — изгибающий момент для расчета по прочности;

h0 = h – a — рабочая высота сечения;

RS — расчетное сопротивление арматуры растяжению (прил. 9, табл. 9.1).

Количество стержней на 1 м ширины плиты:

,

где maxАS,TP — максимальная требуемая площадь арматуры в наиболее опасном сечении;

АS1 — площадь сечения одного стержня.

Принятая площадь сечения рабочей арматуры в плите:

.

1.5. Расчет по прочности

В курсовом проекте разрешается рассчитать по прочности, выносливости и раскрытию трещин только одно (по выбору студента) сечение плиты.

а) Расчет по прочности нормального к оси сечения на действие изгибающего момента (рис. 6, г)

Высота сжатой зоны плиты: ,

где Rb ― расчетное сопротивление бетона осевому сжатию (прил. 8, табл. 8.1);

RS ― расчетное сопротивление арматуры растяжению;

― предельная относительная высота сжатой зоны бетона. Здесь ω = 0,85–0,008Rb (Rb и RS в МПа).

Условие прочности плиты по изгибающему моменту:

.

б) Расчет по прочности на действие поперечной силы.

Условие прочности сечения плиты, не имеющей отгибов и хомутов:

,

где Rbt ― расчетное сопротивление бетона осевому растяжению (прил. 8, табл. 8.1);

с = 2h0 ― максимальная длина проекции наклонного сечения на продольную ось элемента.

1.6. Расчет на выносливость

Высота сжатой зоны (рис. 6, д) при проверке на выносливость:

,

где ― условное отношение модулей упругости арматуры и бетона, принимаемое при расчетах на выносливость (прил. 9, табл. 9.4).

Условия проверки на выносливость:

бетона сжатой зоны

;

растянутой арматуры

,

где ― момент инерции приведенного сечения плиты относительно нейтральной оси без учета растянутой зоны бетона и с учетом приведенной площади арматуры;

mb1 и maS1 ― коэффициенты условий работы бетона и арматуры (прил. 8, табл. 8.1, примечание 3; прил. 9, табл. 9.2).

1.7. Расчет по раскрытию трещин

В курсовом проекте разрешается рассчитать плиту только на раскрытие поперечных трещин.

Расчетная ширина раскрытия трещин

см,

где ES ― модуль упругости арматуры классов А-I, А-II и Ас-I (прил. 9, табл. 9.3);

― напряжение в арматуре.

Здесь МТ ― изгибающий момент для расчета по раскрытию трещин;

АS ― площадь сечения рабочей арматуры;

h0 ― рабочая высота;

х ― высота сжатой зоны, которую допускается принимать из расчета на прочность.

Коэффициент раскрытия трещин ψ принимается равным:

при гладкой арматуре ;

при арматуре периодического профиля ,

где ― радиус армирования.

Здесь β = 1 ― коэффициент;

n ― количество стержней рабочей арматуры на ширине плиты b = 100 см (1 м);

d ― диаметр стержней арматуры;

― площадь взаимодействия бетона и арматуры, ограниченная контурами сечения по верхней грани и прямой, отложенной на расстоянии 6 диаметров от оси арматурных стержней (а ― расстояние от оси арматурных стержней до растянутой грани плиты).

2. РАСЧЕТ ГЛАВНОЙ БАЛКИ

2.1. Расчетная схема

Главную балку рассчитывают: по прочности, на выносливость, по трещиностойкости и прогибам по предельным состояниям первой и второй групп. В качестве расчетной схемы главной балки пролетного строения принимают простую (разрезную) балку с пролетом, равным расстоянию между осями опорных частей (рис. 7, а). Для сечений посередине пролета и на опоре строят линии влияния изгибающего момента и поперечных сил. Для каждого участка линий влияния указывают его длину загружения λ, коэффициент положения вершины α и его площадь А (рис. 3, б).

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах: 1 2 3 4 5 6