Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Разработка проекта однопутного моста

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Уральский государственный университет путей сообщения

Кафедра «Мосты и транспортные тоннели»

Курсовой проект

По дисциплине: сооружение и эксплуатация мостов,

тоннелей и труб.

на тему: «Разработка проекта однопутного моста»

Выполнил: Проверил:

Студент гр. СЖД-428 Преподаватель

Батурин Е.А Клементьев А.О.

Екатеринбург

2014

Содержание

Введение 2

1. Анализ местных условий строительства моста. 3

1.1. Физико-географический район. 3

1.2. Характер речной долины, ледовый режим, условия судоходства и лесосплава. 4

1.3. Геологическое строение речной долины 5

2. Вариантное проектирование. 6

2.1. Характеристика первого варианта. 6

2.1.1. Разбивка отверстия моста на пролеты. 6

2.1.2. Компоновка варианта. 7

2.1.3. Компоновка промежуточной опоры. 9

2.1.4. Выбор типа устоя. 9

2.1.5. Определение стоимости и трудоемкости варианта по укрупненным показателям. 10

2.2. Характеристика второго варианта. 11

2.2.1. Разбивка отверстия моста на пролеты. 11

2.2.2. Компоновка варианта. 12

2.2.3. Компоновка промежуточной опоры. 13

2.2.4. Выбор типа устоя. 23

2.2.5. Определение стоимости и трудоемкости варианта по укрупненным показателям. 15

3. Расчет грузоподъемности главной балки 16

Литература 20

Приложения

Введение

Важнейшей задачей в области проектирования и мостового строительства является сокращение сроков на возведение сооружения, сокращение приведенных строительно-эксплуатационных затрат и улучшение качества строительных работ.

Разработка вариантов и выбор оптимального решения является одной из наиболее ответственных задач проектирования мостов, так как при этом определяются основные размеры и архитектурный облик сооружения. При этом необходимо считаться с требованиями, предъявляемыми к этим элементам моста в отношении обеспечения их необходимой прочности и устойчивости при минимальной стоимости и наибольших эксплуатационных удобствах.

В соответствии с заданием на курсовое проектирование в данном проекте выполнен анализ местных условий строительства, разработаны два варианта однопутного моста, из которых выбран оптимальный, имеющий наименьшую строительную стоимость и трудоёмкость работ. Во второй части проекта выполнен расчёт грузоподъёмности главной балки, выбран режим эксплуатации сооружения.

Варианты мостов назначаются исходя из климатических, геологических и водных условий данного района строительства.

1. Анализ местных условий строительства моста

1.1. Физико-географический район

ГЕОГРАФИЧЕСКОЕ ПОЛОЖЕНИЕ

Тюме́нская о́бласть — субъект Российской Федерации, входит в состав Уральского федерального округа.

Административный центр — город Тюмень. Граничит с Архангельской (Ненецкий автономный округ), Курганской, Свердловской, Омской, Томской областями, Республикой Коми, Красноярским краем, а также с Северо-Казахстанской областью Казахстана; единственный регион России, простирающийся (вместе с автономными округами) от Северного Ледовитого океана на севере до государственной границы на юге.

НАСЕЛЕНИЕ

КЛИМАТ

Область имеет экстремальные природно-климатические условия на большей части территории — Ямало-Ненецкий автономный округ, Белоярский и Берёзовский районы Ханты-Мансийского автономного округа — Югра[4] относятся к районам Крайнего Севера, а остальные районы и городские округа Ханты-Мансийского автономного округа и Уватский район приравнены к ним.

Климат арктический, субарктический на севере и умеренный — в центре и на юге.

Средняя температура января колеблется от −17°С в районе Тюмени до −27°С на севере. Продолжительность морозного периода составляет от 130 в Тюмени до 210 дней в году и более в районе тундры.

ГИДРОГРАФИЯ

По территории области протекает более 70 тысяч водотоков протяжённостью более 10 км, их суммарная длина составляет 584,4 тысяч км. Крупнейшие реки области — Обь (185 км³/год) и Иртыш (36,5 км³/год) — имеют судоходное значение.

В области расположено примерно 70 тысяч озёр. На севере и в центральной части распространены термокарстовые и болотные озёра, на юге — бессточные солёные водоёмы в понижениях рельефа.

1.2. Характер речной долины, ледовый режим, условия судоходства

На реке отсутствует судоходство, что облегчает условия проектирования габаритов и высоты моста.

Речная долина характеризуется следующими параметрами водного потока.

Горизонт меженных вод ГМВ = 54,3 м

Расчетный горизонт высоких вод РГВВ = 64,37 м

Наивысший горизонт ледохода НВЛД = 54,00 м

Наинизший горизонт ледохода ННГЛ = 53,50 м

Коэффициент общего размыва реки Кр = 1,3

Толщина льда hл = 1,2 м

Отверстие моста-160 м

Расчетная временная нагрузка С14

1.3. Геологическое строение речной долины

Учитывая геологическое строение площадки строительства наиболее целесообразно применить на данном объекте свайный фундамент из забивных призматических свай как наиболее дешевый в удовлетворяющий грунтовым условиям.

Вывод по первому разделу: климат в районе строительства континентальный, следовательно, никаких ограничений по использованию материалов строительства, связанных с климатическими условиями, нет.

2. Вариантное проектирование

2.1. Характеристика первого варианта

2.1.1. Разбивка отверстия моста на пролеты

Разбивку отверстия моста на пролеты производим методом попыток по уже построенному геологическому разрезу на который нанесены расчетные горизонты вод и подмостовые габариты.

Т.к. река является не судоходной, то отметку низа пролетного строения считаем по формуле:

▼

где = 64,37 м – расчетный горизонт высоких вод;

= 1…2 м – запас на осадку фундаментов, прогибы и т.д.

▼НК=64,37+1=65,37

Разбивку отверстия моста на пролеты производим методом попыток по уже построенному геологическому разрезу, на который нанесены расчетные горизонты вод и подмостовые габариты.

Необходимо учесть размыв грунта.

Размыв грунта учитываем на профиле, и определяем по формуле:

где, H-расстояние от отметки земли до уровня РГВВ;

- коэффициент размыва грунта.

Величину перекрываемых пролетов назначаем из следующих условий:

Так как hл=1,2 м, то полная длина пролётного строения lп должна быть от 10 до 34 м ( из условия беззаторного пропуска льда);
Так как река не судоходная, то класса водного не учитываем;

Для перекрытия отверстия я подобрал:

- Пролетные строения из предварительно-напряженного железобетона пол железнодорожную нагрузку
(типовой проект Ленгипротрансмоста, инв. № 556)(рисунок 1)

Рисунок 1- Поперечное сечение пролетного строения

2.1.2 Компоновка варианта

При компоновке варианта следует учесть, что пролеты с большей длиной следует поместить как можно ближе к оси моста в свету, так как именно эти пролеты работают в стационарном режиме, а крайние пролеты только во время паводка. Исходя их этого, размещаю пролетные строение, тогда схема моста будет иметь вид: 5*34,2 = 171 м.

Высота от низа грунта до низа конструкции < 6м, то устой необсыпной.

Та как устой обсыпной, то полная длина моста вычисляется по формуле:

где L0 = 160 м– отверстие моста, м;

n = 5 – количество пролётов;

А = 2,8 м– ширина промежуточной опоры в поперечном сечении.

Ln=160+5*2,8=174

(174-171,2)/171,2=1,6%

Основные данные пролетных строений

Основные данные

Расчетный пролет

33,5 м

1. Полная длина lп, см.

2. Высота балки, см

3. Строительная высота, см:

− в пролете hс

−на опоре h0с

4. Объем бетона, м3.

5. Размеры опорных частей в плане, см:

− вдоль моста.

− поперек моста.

Масса комплекта опорных частей, т.

3420

240

295

348

99,34

3,830

2.1.3. Компоновка промежуточной опоры

В качестве промежуточной опоры принимаем нетиповую опору. Опора относится к сборно-монолитным массивным опорам и состоит из: контурных блоков, блоков заполнения и монолитного бетона.

Для проектируемого моста предусматриваем устройство свайного фундамента из забивных призматических свай.

На промежуточную опору опираются два пролетных строения длинами 34,2 м

Размеры оголовка в плане определяются условиями размещения опорных частей.

2.1.4. Выбор типа устоя

Для первого варианта моста выбираем не обсыпной устой по типовому проекту №828/1, ЛГТМ-1971 г., но в конструкции вместо фундамента мелкого заложения применяем свайный фундамент из забивных призматических свай.(рис 2)

На устой опирается пролетное строение длиной 34,2 м, для этого пролетного строения определим размеры устоя.

Рис. 2. Свайные устои под железобетонные пролетные строения длиной lп = 16,5…34,2 м с ездой поверху. Типовой проект № 828/1, ЛГТМ – 1971 г.

2.1.5. Определение стоимости и трудоемкости варианта по укрупненным показателям

Определение стоимости производится для сравнения вариантов по денежным показателям. Т.к. варианты моста проектируются достаточно грубо, то трудозатраты рассчитываем по достаточно укрупненным показателям.

Расчет сводим в таблицу.

Таблица 1

Расчет стоимости и трудоемкости первого варианта по укрупненным показателям

2.2. Характеристика второго варианта

2.2.1. Разбивка отверстия моста на пролеты

Т.к. река является не судоходной, то отметку низа пролетного строения считаем по формуле:

▼

где = 64,37 м – расчетный горизонт высоких вод;

= 1…2 м – запас на осадку фундаментов, прогибы и т.д.

▼НК=64,37+1=65,37

Необходимо учесть размыв грунта.

Размыв грунта учитываем на профиле, и определяем по формуле:

где, H-расстояние от отметки земли до уровня РГВВ;

- коэффициент размыва грунта.

Величину перекрываемых пролетов назначаем из следующих условий:

Так как hл=0,4 м, то полная длина пролётного строения lп должна быть от 10 до 15 м ( из условия беззаторного пропуска льда);
Так как река не судоходная, то класса водного не учитываем;

Для перекрытия отверстия я подобрал:

- Пролетные строения из предварительно-напряженного железобетона пол железнодорожную нагрузку

(типовой проект Ленгипротрансмоста, инв. № 556)(рисунок 1)

2.1.2 Компоновка варианта

Высота от низа грунта до низа конструкции < 6м, то устой необсыпной.

Та как устой обсыпной, то полная длина моста вычисляется по формуле:

где L0 = 160 м– отверстие моста, м;

n = 5 – количество пролётов;

А = 2,24 м– ширина промежуточной опоры в поперечном сечении.

Ln=160+5*1,4=167

(171-167)/167=2,7%

Таблица 3

Основные данные пролетных строений

Основные данные

Расчетный пролет

33,5 м

1. Полная длина lп, см.

2. Высота балки, см

3. Строительная высота, см:

− в пролете hс

−на опоре h0с

4. Объем бетона, м3.

5. Размеры опорных частей в плане, см:

− вдоль моста.

− поперек моста.

Масса комплекта опорных частей, т.

3420

240

295

348

99,34

3,830

2.2.3. Компоновка промежуточной опоры

Высота опоры отсчитывается от верха опорной площадки до обреза фундамента.

Для проектируемого моста предусматриваем устройство свайного фундамента из забивных призматических свай.

Во втором случаи взят вариант опоры обтекаемого типа, на которую опираются 2 пролета длиной 34,2 м.

2.2.4. Выбор типа устоя

Для второго варианта моста выбираем также обсыпной устой по типовому проекту №828/1, ЛГТМ-1971 г., и применяем свайный фундамент из забивных призматических свай.( рис 2)

На устой опирается пролетное строение длиной 34,2 м, для этого пролетного строения определим размеры устоя.

2.1.5. Определение стоимости и трудоемкости варианта по укрупненным показателям

Таблица 2

Расчет стоимости и трудоемкости первого варианта по укрупненным показателям

Экономическое сравнение:

Строительная стоимость варианта №1 – 25,982146 млн. руб.

Строительная стоимость варианта №2 – 10,061693 млн. руб.

Делаем вывод, что экономически целесообразно применить 2 вариант.

3. Расчёт грузоподъемности балластного корыта

Расчет плиты балластного корыта проводят в поперечном относительно оси пролетного строения направлении, выделяя вдоль оси моста полосу 1 метр. Расчетной схемой плиты является двухконсольная балка, заделанная в ребре. При расчете выделяем внешнюю и внутреннюю нагрузку.

С начала, определяются нагрузки, действующие на внешние консоли плиты балластного корыта:

Вес плиты:

где h3=0,25- толщина плиты;

- удельный вес бетона.

Pпл=0,25*25=6,25

Вес наращенного железобетоннчерео бортика:

где b1=0,25 м - ширина бортика;

h2=0,19 м - высота бортика;

h1=hб+h3-h2=0,7+0,25-0,19=0,76

где hб=0,7 м - толщина балласта.

Pборт=0,15*(0,19+0,63)*25=3,075 кН

Вес балласта:

где - удельный вес балласта.

Pб=19,4*0,7=13,58 кН

Вес тротуара:
Вес ограждения:

Расчет проводим по первой группе предельных состояний. Допускаемую временную нагрузку k по прочности определяем 0по следующей формуле:

где − предельный изгибающий момент в рассматриваемом сечении;

Mр − изгибающий момент от постоянных нагрузок в рассматриваемом сечении;

− коэффициент, учитывающий неравномерность распределения давления на плиту балластного корыта;

− коэффициент надежности по нагрузке для временной нагрузки;

− расчетная ширина плиты;

- длина распределения давления от временной нагрузки поперек оси моста;

- длина распределения давления от временной нагрузки для левой консоли;

- длина распределения давления от временной нагрузки для правой консоли;

– длина шпалы;

е=0,12 – эксцентриситет оси пути относительно оси пролетного строения;

В=2,68 – расстояние между наружными гранями ребер.

длина распределения давления от временной нагрузки для левой консоли равна 0,5*(2,7-2,68)+0,25+1=1,26 м

длина распределения давления от временной нагрузки для правой консоли равна 0,5*(2,7-2,68)-0,25+1=0,85 м

l0=2,68+0,85+1,26=4,79 м

Предельный изгибающий момент будет равен:

где Rb=17 мПа - расчетное сопротивление бетона класса В35 сжатию по предельному состоянию 1 группы;

h0=h3-as=0,25-(0,038/2 +0,025)=0,206 - рабочая высота сечения;

- высота сжатой зоны бетона;

Rsc=200 мПа - расчетное сопротивление арматуры I класса сжатию;

As1=((3,14*0,0342)/4)*5=0,0045 м2 - площадь поперечного сечения сжатой арматуры;

Rs=200 мПа - расчетное сопротивление арматуры I класса растяжению;

As=((3,14*0,0382)/4)*8=0,009 м2 - площадь поперечного сечения растянутой арматуры;

as=(dсж/2)+S=(0,034/2)+0,3=0,317 - расстояние от центра тяжести сжатой арматуры до ближайшей грани сечения;

S=3 см - толщина защитного слоя бетона.

x=(200*0,009+200*0.0045)/17=0,158 м

Mпр=17*103*0,7*0,158(0,206-0,5*0,158)+200*103*0,0045(0,206-0,317)=144,52 кН*м

Расчетный изгибающий момент:

где - коэффициенты надежности по нагрузке для собственного веса и балласта;

определяются графически исходя из типа пролетного строения.

Подставив конкретные значения, получаем:

Mрасч=1,1[6,25*1,12*0,5+0,7*1,69+3,075(1,12-0,97)2*0,5+5,8(1,69-1,12)((1,69-1,12/2)+1,12)]+19,4*0,97*1,12*0,5=19,72

k= (2*4,79(144,42-19,72))/0,8*1,15*0,7*1,26=1442,1 кН/м2

Определим класс элемента по грузоподъемности по формуле:

где - коэффициент унификации результатов классификации главных балок металлических и железобетонных пролетных строений, для плиты балластного корыта;

kн=25 кН/м - эквивалентная равномерно распределенная нагрузка от эталонного поезда для толщины балласта 1 метр;

(1+4)=1,43 - динамический коэффициент для эталонного поезда.

К=(1*1422,14)/25*1,43=39,75

Из расчета видно, что класс обращающейся нагрузки намного ниже класса главной балки, найдём их отношение:

K/Ko=39,75/7=5,1

Ограничение скорости не требуется

Список литературы:

Аношкин Г.С. «Железобетонные мосты» части II, III, IV – Руководство по выполнению курсового проекта. Свердловск, 1980г.
Брик А.Л. «Эксплуатация искусственных сооружений на железных дорогах». Москва «Транспорт», 1990г.
Другов Л.И. «Разработка вариантов моста и путепровода под железную дорогу» Методические указания для студентов специальности «Строительство железных дорог, путь и путевое хозяйство». Гомель, 1985г.
Круглов В.М., Донец А.Н. «Методические указания к курсовой работе по мостам для студентов специальности 290900 «Строительство железных дорог, путь и путевое хозяйство». Новосибирск, 2001г.
СНиП23.01-99 «Строительная климатология».
«Справочник по климату СССР» в 34 томах.

Приложения