Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Проектирование вариантов моста

Содержание:

1.Введение стр. 2

2.Варианты мостов стр. 3

3.Технико-экономическое сравнение вариантов мостов стр. 4

4.Компоновка пролетного строения и назначение сечения балок стр. 7

5.Расчет пролетного строения стр. 9

5.1 Расчет плиты проезжей части стр. 10

5.2 Расчет главных балок стр. 14

5.2.1 Определение коэффициентов поперечной установки стр. 14

5.2.2 Определение расчетных усилий в главных балках стр. 17

5.2.3 Назначение требуемой площади арматуры и ее размещение стр. 19

5.2.4 Определение геометрических характеристик ж/б балок стр. 21

5.2.5 Определение потерь предварительного напряжения арматуры стр. 22

5.2.6 Расчет на прочность сечений, нормальных к продольной

оси балки стр. 23

5.2.7 Расчет на прочность сечений, наклонных к продольной

оси балки стр. 24

5.2.8 Расчет на трещиностойкость сечений, нормальных к продольной оси

балки стр.26

5.2.9 Расчет на трещиностойкость сечений, наклонных к продольной оси

балки стр.27

5.2.10 Расчет на трещиностойкость по продольным сечениям в стадии

изготовления и монтажа стр. 28

5.2.11 Определение прогибов балки стр.28

6. Технология производства работ

7. Судовая сигнализация стр. 30

8. Библиографический список рекомендуемой литературы стр. 33

1. Введение

Целью курсового проекта является овладение практическими навыками проектирования мостов. Необходимо понять принципы проектирования и строительства мостовых переходов. Научиться находить для данных условий местности наиболее оптимальный с практической, экономической, эстетической точек зрения вариант, учитывая все особенности данной местности, особенности реки, геологических условий. Необходимо научится сравнивать несколько вариантов моста, для нахождения наиболее дешевого варианта, иметь представление о зависимости одной части моста от другой.

Ознакомится с современными методами возведения мостов, современными материалами и оборудованием для их строительства.

При выполнении курсовой работы руководствовался рядом положений и требований, обеспечивающих необходимые прочностные характеристики моста и требуемую долговечности. Эти положения и требования изложены в [1].

2. Варианты моста.

Варианты разрабатываются с целью отыскания и обоснования наиболее рационального схемы моста. Вариантом моста является не любое возможное решение, а одно из конкурентно-способных. Из всех возможных решений разработанный вариант должен быть наиболее рациональным для данного моста.

На чертеже вычерчиваются два живых сечения моста, с заданными

грунтово-геологическим разрезом.

Для экономического сравнения вариантов моста необходимо определить стоимости пролетного строения и опор, фундамента, подходов к мосту.

*12**190 = 194*60 + 79,55*170

где - экономически выгодный пролет, ; - ширина моста, ; -потребность железобетона на площади пролетного строения; - стоимость пролетного строения; и – соответственно объем опоры и фундамента; и – соответственно стоимость опоры и фундамента.

Определим объем бетона и стоимость тела опоры и фундамента для массивно столбчатой опоры и фундамента.

Тело опор:

;

Объем фундамента:

* = 11,04;

0,425* = 11,04;

= 26м.

3.Технико-экономическое сравнение вариантов моста.

После составления двух вариантов моста необходимо определить их технико-экономические показатели: объем ж/б, объем земляных работ по отсыпке подходов, стоимость моста, оценить трудовые затраты и эксплутационные свойства вариантов моста.

Для разных пролетных строений потребность материалов на графиках указана на 1м² площади моста, который определяется как произведение расстояния в свету между перилами на длину пролетного строения в свету.

Чтобы получить общую потребность материалов для пролетных строений рассматриваемого варианта, надо определить площади участков моста с различными конструкциями пролетных строений, перемножить их на показатели графиков и сложить.

Для опор объем ж/б и потребность арматуры определяется по эскизам или в [2] прил. П. 4 в зависимости от типа опор их высоты и габарита моста.

Объем земляных работ для отсыпки подходов определяется условно. По высотам насыпи у начала и конца моста определяются площади поперечных сечений земляного полотна. Половина каждой площади умножается на длину подходов по 300 метров, и объемы суммируются.

Цены 1984 г. пересчитываются в цены 1991 г. (К₁= 1,60), а затем в цены текущего года (К₂= 10), следовательно умножаем на коэффициент К = 16.

Определение стоимости вариантов моста

Вариант I-Железобетонный балочный L = 114 м

Элементы моста	Кол-во	Стоимость, р
Элементы моста	Кол-во	Единицы	всего
1.Промежуточная массивная опора (быки)	2
а) тело опоры с ригелем, м³	438,73	110	48260,3
б) металлические шпунтовые ограждения, т	75	153	11475
в) бетонирование ростверка, м³	159,1	55	8750,5
г) ж/б свай, м³	28,8	170	4896
2. РМОЧ, кг	1349,6	3	4048,8
3. Устои	2
а) тело устоев, м³	184,98	170	31446,6
б) свай устоев, м³	6,86	170	1166,2
4. Ж/б балочные пролетные строения с напряженной арматурой, м³	1138,5	170	193545
5. Покрытие проезжей части, м²	1020	7	7140
6. Покрытие тротуаров, на 100 м²	1,575	81	127,58
7. Перила металлические, м	210	40	8400
8. Отсыпка подходов, м³	120738,6	1	120738,6
Итого: 433994,58
С учетом индексации К=16: 6943,91 тыс. р

Вариант II-Железобетонный балочный L = 111 м

Элементы моста	Кол-во	Стоимость, р
Элементы моста	Кол-во	единицы	всего
1.Промежуточная массивная опора (быки)	3
а) тело опоры с ригелем, м³	633,24	110	69656,62
б) металлические шпунтовые ограждения, т	90	153	13770
в) бетонирование ростверка, м³	238,65	55	13125,75
г) ж/б свай, м³	90	170	15300
2. РМОЧ, кг	1541,3	3	4623,9
3. Устои	2
а) тело устоев, м³	145,08	170	24663,6
б) свай устоев, м³	8,82	170	1499,4
4. Ж/б балочные пролетные строения с напряженной арматурой, м³	462,92	170	78696,4
5. Покрытие проезжей части, м²	1080	7	7560
6. Покрытие тротуаров, на 100 м²	1,62	81	131,22
7. Перила металлические, м	216	40	8640
8. Отсыпка подходов, м³	108694,44	1	108694,44
Итого: 346291,33
С учетом индексации К=16 5540,7 тыс. р

Технико–экономические показатели вариантов моста

Показатели	Варианты моста
Показатели	1	2
1. объем ж/б, м³	1956,97	1488,71
2. объем зем. работ, м³	120738,6	108694,44
3. стоимость моста, тыс. р.	6943,91	5540,7

4. Компоновка проемного строения и назначение сечения балок.

Балочные проемные строения могут иметь в поперечном сечении различное качество балок, определяемого габаритами моста и шириной тротуаров.

Расстояние между осями балок принимается 1,85 м, а ширина монолитного стыка С = 0,45

Длина пролета l_п= 33 м.

Высота плиты h`_f =1,83 м

Толщина плиты b`_f = d = расстояние между осями балок, толщина ребра в середине балки b =16 см, на концевых участках b = 26 см, ширина нижнего пояса b_f = 62 см, а = 20 см.

Рис.1. Схемы поперечных сечений

а – пролетного строения;

б – действительного сечения балки;

в – расчетное сечение балки

5. Расчет пролетного строения.

Расчетом проверяется прочность и трещиностойкость конструкции, обосновываются размеры элементов и определяется потребность арматуры. Отсюда следует: прежде чем рассчитывать, следует запроектировать конструкцию назначить расположение и размеры всех ее основных элементов. Только после этого творческого этапа проектирования можно приступить к расчету.

Расчет производится на постоянную и временную нагрузки. Она состоит из автотранспортной нагрузки А–14, единичной колесной Н-14 и нагрузки от толпы.

Расчет ж/б мостов производится по предельным состояниям 1-й и 2-й группы.

Рис.2. Схема обозначения элементов поперечного сечения балки.

5.1 Расчет плиты проезжей части.

Плита проезжей части представляет собой полки соседних балок, омоналиченные между собой. Она рассчитывается как самостоятельный элемент на изгиб в поперечном направлении на местную нагрузку. Плита рассматривается как опертая двумя сторонами вдоль моста на ребра бездиафрагменных балок.

Давление колеса определяется с учетом его распределения в толще конструктивных слоев д. о. под углом 45⁰.

Размер площадки распределения нагрузки вдоль и поперек движения.

Рабочая ширина плиты

- пролет плиты в свету:

Колесо у опоры плиты:

м,

но не удовлетворяет условию, что

Усилие определяется на 1п.м. ширины плиты.

Изгибающий момент в свободно опертой плите от распределенной нагрузки.

где - нормативная постоянная нагрузка от собственного веса ж/б плиты

- давление на колесо Н-14;

(1+)=1,27 динамический коэффициент к Н-14;

Поперечная сила в сечении у опоры

Расчет поперечного армирования плиты сводится к определению количества напрягаемой арматуры и проверке трещиностойкости.

Нижняя арматура рассчитывается на действие изгибающего момента в середине плиты, верхняя – у опоры.

Диаметр арматуры примем d_s= 0,010 м;

U_s – шаг U_s = 0,2 м

Защитный слой бетона a₀ = 3 cм.

- рабочая высота плиты

Нижняя арматура:

Число стержней

Шаг арматуры 0,143

Фактическая площадь нижней арматуры

Высота сжатой зоны бетона

Относительная высота сжатой зоны

- условие выполнено.

Несущая способность бетона

- условие выполнено

-условие выполнено

Верхняя арматура:

Примем d_s=0,012

Требуемая площадь верхней арматуры

Количество стержней верхней арматуры:

Шаг = 143 мм.

Фактическая площадь арматуры

Высота сжатой зоны бетона

Относительная высота сжатой зоны

- условие выполнено.

Несущая способность бетона

- условие выполнено

- условие выполнено.

5.2 Расчет главных балок.

5.2.1 Определение коэффициентов поперечной установки.

Коэффициенты поперечной установки (КПУ) определяются методом внецентренного сжатия по линиям влияния, которые загружают временными нагрузками А-14, толпой и Н-14. при загружения А-14 рассматривают два случая загружения.

Ординаты линии влияния под крайними балками определяются по формуле:

где n – число главных балок

- расстояние между крайними балками

- расстояние между попарно симметричными балками

При расчетах по предельным состояниям второй группы рассматривается только первый случай воздействия нагрузки А-14

Для равномерно распределенной полосовой нагрузки А-14 КПУ определяется с учетом коэффициента полосности , равного 1,0 для нагрузки с полосы движения, вызывающей наибольшие усилия, расположенной ближе к краю моста и равного 0,6 - для остальных полос нагрузки.

От нагрузки толпы на тротуарах КПУ вычисляют по формуле: , где

ординаты линий влияния, расположенные под серединой левого и правого тротуаров. Если ордината под одним из тротуаров окажется отрицательной. То нагрузка от толпы под ним не учитывается.

С полосами безопасности

Без полос безопасности

5.2.2 Определение расчетных усилий в главных балках.

Расчетные усилия (изгибающиеся моменты и поперечная сила) определяются в характерных сечениях нагружением линий влияния. Линии влияния загружают постоянной и временной нагрузками так, чтобы в характерных сечениях возникали наибольшие усилия.

Усилия от нагрузки А-14 при 1-й схеме загружения

Изгибающий момент в сечении 1-1

Поперечная сила в сечении 2-2

При втором случае загружения нагрузкой А-14 последнее слагаемое в приведенных формулах берется равным нулю.

и - площади соответствующих линий влияний

и - ординаты линий влияния под тележкой

- интенсивность равномерно распределенной нагрузки А-14

равномерно распределенная нагрузка на тротуарах, где - длина загружения

Т – ширина тротуаров

(1+)=1+(45-33)/135 = 1,09 – динамический коэффициент;

- интенсивность собственного веса балки

- интенсивность собственного веса тротуаров

- интенсивность собственного веса металлических перил

Усилия от нагрузки Н-14

Изгибающий момент в сечении 1-1

Поперечная сила в сечении 2-2

5.2.3 Назначение требуемой площади арматуры и ее размещение.

В зависимости от длины балки приближенно назначается расстояние от нижней грани растянутой зоны, до центра тяжести напрягаемой арматуры:

примем

Рис. 4. Расчетная схема балки с напрягаемой арматурой

h₀= 1,83 - 0,15 = 1,68 м;

В предположении, что высота сжатой зоны бетона не более высоты плиты, предварительно находится требуемая площадь напрягаемой арматуры.

где М – максимальный изгибающий момент в сечении балки

R_p – расчетное сопротивление растяжению напрягаемой арматуры для автодорожных и городских мостов при расчетах по предельным состояниям первой группы,Ø5 В-II → R_p=1055*10³ кПа.

Площадь одного пучка из 24 проволок диаметром 5 мм

Требуемое количество арматуры пучков обычно принимается с запасом на 1 больше

Рис.5. Размещение пучков в нижнем поясе балки:

Находится фактическая площадь напрягаемой арматуры

Диаметр пучка

После размещения напрягаемой арматуры уточняются фактические значения величин

5.2.5 Определение потерь предварительного напряжения арматуры.

Потери предварительного напряжения арматуры определяется в соответствии со [1].

От реализации напряжений при механическом способе натяжения

проволочной арматуры:

- контролируемое напряжение в арматуре

От температурного перепада

От деформации анкеров при натяжении на упоры

От деформации стальной формы

От усадки бетона с теплообработкой при натяжении

От ползучести бетона

5.2.6 Расчет на прочность сечений, нормальных к продольной оси балки.

Расчет производится по предельному состоянию первой группы, т.е. на расчетные усилия. Расчет сечения с плитой в сжатой зоне выполняется в зависимости от положения границы сжатой зоны бетона, которая определяется расстоянием Х.

(0,121<0,204)

- условие выполнено

Но должно соблюдаться также условие:

G_P= 846,3 Мпа, G₁ = R_P+500 - G_P = 1055 + 500 – 846,3 = 708,7 Мпа

0,07<0,45 - условие выполняется.

5.2.7 Расчет на прочность сечений, наклонных к продольной оси балки.

Расчет производится по предельному состоянию первой группы, т.е. на расчетные усилия. Расчету по предельному состоянию первой группы подвергаются сечения с наибольшей расчетной поперечной силой Q, т.е. расположенные у опор.

Вначале подбирается шаг и диаметр хомутов - конструктивной вертикальной ненапрягаемой арматуры стенок балок. Шаг U_s ≤10см и диаметр d_s≤10мм должен быть на концевых участках балки, простирающийся от оси опорной части в обе стороны на длину, равную высоте балки; U_s≤15см , d_s≤8мм – на пролетных участках, простирающихся до четверти пролета; U_s ≤20см , d_s≤8мм – на положение длины балки в середине.

Расчет наклонных сечений балок с напрягаемой арматурой при наличии ненапрягаемых хомутов производится из условия:

где R_pw, R_sw- расчетные сопротивления напрягаемой арматуры пучков и ненапрягаемой (хомутов). С учетом коэффициентов условий работы m_a4 R_pw = 0.7×R_p= 0,7×1055 = 738,5МПа,

R_sw= 0.8×R_s = 0,8×350 = 280МПа;

A_pi,A_sw- площади поперечного сечения одного пучка отогнутой напрягаемой арматуры и одного хомута; α- угол наклона пучков к горизонтали; Q_в- поперечное усилие, передаваемое на бетон сжатой зоны
-поперечное усилие, передаваемое на бетон сжатой зоны

,что не более

0,5×Q = 0.5×744,6 = 372,3кН

2,9 – длина проекции наклонного сечения

-условие выполнено.

5.2.8 Расчет на трещиностойкость сечений, нормальных к

продольной оси балки.

Расчет выполняется по предельным состояниям второй группы на нормативные нагрузки. Для конструкций категории трещиностойкости 2б растягивающее напряжение в бетоне нижней грани в стадии эксплуатации (при бетонах класса В35 и выше).

- условие выполнено

5.2.9 Расчет на трещиностойкость сечений,наклонных к продольной оси балки.

Этот расчет заключается в определении главных напряжений в стенке приопорного участка балки и сравнении их с допустимыми.

Главные растягивающие и сжимающие напряжения для точки на уровне центре тяжести сечения определяется по формулам:

-условие выполняется

Трещиностойкость по наклонному сечению обеспечивается, если:

-условие выполняется

5.2.10 Расчет на трещиностойкость по продольным

сечениям в стадии изготовления и монтажа.

В балках не допустимо образование продольных трещин, совпадающих с направлением действия нормальных сжимающих напряжений σ_вск, возникающие в нижней части балок при создании напряжения, что обеспечивается ограничением в балках с натяжением арматуры на упоры