Искусственные сооружения — мосты, тоннели, водопропускные трубы — важнейшие, сложные и дорогостоящие элементы транспортных магистралей. Общая протяженность их на сети железных дорог России составляет несколько тысяч километров (на 1 км — 1 искусственное сооружение), а стоимость — около 17 % стоимости основных средств путевого хозяйства. Железобетонные мосты — капитальные сооружения, обладающие при правильном проектировании и качественном выполнении строительных работ большой стойкостью против атмосферных воздействий и не требующие предварительной окраски, как стальные мосты. Расходы по содержанию железобетонных мостов меньше, чем стальных мостов. Особое преимущество железобетонных мостов — значительно меньший расход металла по сравнению со стальными мостами.
Проектирование, сооружение и их эксплуатация — это взаимосвязанный сложный процесс, для выполнения которого требуется высокая специальная подготовка инженера.
Развитие проектирования искусственных сооружений связано с разработкой и совершенствованием конструктивных форм, методов расчета, выбором и разработкой наиболее эффективных материалов, прогрессивных методов и технологий изготовления элементов и строительства, с обеспечением высокой надежности и долговечности конструкций при минимальных затратах на их сооружение и эксплуатацию. Большие перспективы в области проектирования связаны с широким применением ЭВМ и систем автоматизированного проектирования (САПР).
В данной курсовой работе разработано два варианта моста и произведено их технико-экономическое сравнение. Для выбранного варианта моста рассчитаны элементы железобетонного пролетного строения, подобрана арматура, проведено конструирование.
Фасад, поперечный разрез моста и конструктивные детали с продольным и поперечным армированием главной балки вычерчены с помощью AutoCAD.
1. Составление вариантов железобетонного железнодорожного моста
1.1 Описание района проектирования
Район проектирования — г. Свободный (Амурская область).
Отверстие моста составляет 66 м.
Вариант профиля мостового перехода — 9.
Коэффициент общего размыва — 1,27.
Деятельный слой в районе проектирования — песок, подстилающий слой — скальный грунт.
Отметка уровня меженной воды (УМВ): 96,000 и высокой воды (УВВ): 101,000.
Проектирование мостов
... сооружения. Далее по выбранному варианту составляют детальный технический проект и рабочие чертежи. Метод вариантного проектирования успешно применяется в течении многих десятков лет и составляет основы проектирования мостов ... и металлических ограждений защищают от коррозии краской. Водоотвод. Для обеспечения быстрого отвода воды с поверхности ездового полотна и тротуаров придают продольные 5 ‰ и ...
Мост расположен на однопутном участке железной дороги 1 категории. Водоток имеет спокойное течение и устойчивое русло. На реке отсутствует судоходство и лесосплав, дорога пересекает реку под прямым углом. Первая подвижка льда происходит на уровне меженных вод. Мост расположен на прямом и горизонтальном участке.
Г. Свободный — город, административный центр Свободненского района Амурской области. Город расположен на правом берегу реи Зея (приток Амура), в 146 км от Благовещенска. В 45 км севернее Свободного находится посёлок Углегорск, центр нового российского космодрома «Восточный», строительство которого начато в 2012 г. Город основан как село Суражевка в 1901 г., развитие получил со строительством Амурской железной дороги в 1908 г. Население — 58,8 тыс. чел. (2015).
Ведущие отрасли промышленности города: машиностроение (Свободненский вагоноремонтный завод, одно из старейших предприятий города, это единственное предприятие от Байкала до Тихого океана, которое осуществляет капитальный ремонт грузовых вагонов и модернизацию полувагонов с продлением срока полезного использования), производство строительных материалов (сборный железобетон, бетон, столярные изделия, металлоконструкции).
На территории города расположены месторождения полезных ископаемых: золота, бурого угля, песчано-гравийной смеси, суглинков, пригодных для производства кирпича.
Описание климатических характеристик района проектирования моста осуществлено в соответствии с СП 131.13330.2012 «Строительная климатология» по следующим основным показателям:
- температура наружного воздуха самой холодной пятидневки обеспеченностью:
0,98 — минус 41?С;
0,92 — минус 39?С;
- средняя суточная амплитуда температуры воздуха наиболее холодного месяца — 12,2?С;
- средняя максимальная температура воздуха наиболее теплого месяца — 26,6?С;
- наличие и мощность вечномерзлого грунта — нет;
- глубина сезонного промерзания грунта — 230 см.
1.2 Обработка продольного профиля
Определение параметров линии общего размыва.
Линия общего размыва определяется по формуле:
(1.1)
где h пр и hдр — соответственно глубина после и до размыва отсчитываемая от отметки УВВ, м;
k p — коэффициент общего размыва.
(1.2)
Расчет производится в табличной форме, табл. 1.
Таблица 1. Параметры линии общего размыва
|
Номер точки размыва |
Отметка ДПГ, м |
Отметка УВВ, м |
Глубина до размыва hдр, м |
Глубина после размыва hпр, м |
|
|
1 |
99,50 |
101 |
1,5 |
1,91 |
|
|
2 |
98,80 |
2,2 |
2,79 |
||
|
3 |
97,20 |
3,8 |
4,83 |
||
|
4 |
95,80 |
5,2 |
6,6 |
||
|
5 |
94,50 |
6,5 |
8,26 |
||
|
6 |
95,00 |
6 |
7,62 |
||
|
7 |
96,60 |
4,4 |
5,59 |
||
|
8 |
97,30 |
3,7 |
4,7 |
||
|
9 |
98,80 |
2,2 |
2,79 |
||
|
10 |
99,60 |
1,4 |
1,78 |
||
Определение требуемого количества пролетов.
Количество пролетов необходимых при заданном отверстии моста определяются по формуле:
(1.3)
где n пр — требуемое количество пролетов;
L о — заданное отверстие моста, м;
l о — пролет в свету, м,(определяемый по формуле):
(1.4)
где l n — полная длина пролета, м;
В оп — ширина опоры, принимается Bоп = 2,0 м.
Принимается l п = 16,5 м.
, . Принимается количество пролетов равное 5.
Определение требуемого отверстия моста:
- м, , < 8% — условие выполняется.
Вывод: отверстие удовлетворяет условию обеспеченности, поэтому принимаем схему моста 5 х 15,8 м.
Расстояние между пролетами определяется по формуле:
(1.5)
где е о = 5 см — температурный зазор,
Данным пролетом, необходимо перекрыть самое глубокое место водотока, развивая дальше пролеты равномерно в обе стороны моста.
Определение отметок на профиле:
1) Отметка подошвы рельса, определяется по формуле:
(1.6)
где: Н о — свободное пространство под мостом по СНиП 2.05.03 — 84* «Мосты и трубы», Но = 1,50 м,
h стр — строительная высота пролетного строения (определяется по МУ, стр. 34-35), hстр = 1,90 м.
2) Отметка низа конструкций, определяется по формуле:
104,4-1,9=102,5м (1.7)
3) Отметка бортика пролетного строения, определяется по формуле:
(1.8)
4) Отметка бровки земляного полотна, определяется по формуле:
(1.9)
1.3 Выбор типа и определение геометрических параметров промежуточных опор
При выборе типа промежуточных опор анализируются геологические, климатические, гидрологические и другие местные условия района проектирования. Длина пролета составляет 16,5м < 34,2м, это позволяет применять безростверковые опоры. Нормативная глубина промерзания грунта под оголенной поверхностью, hот= 2,45 м. Наличие вечномерзлого грунта — нет. Деятельный слой в районе проектирования песок, подстилающий слой скала.
Вывод: Указанные выше факторы позволяют к дальнейшей разработке принять безростверковую опору на буроопускных столбах.
Определение минимально требуемых размеров промежуточных опор.
При назначении основных размеров промежуточных опор определяют минимально требуемые размеры, исходя из геометрических показателей пролетных строений, опираемых на опору (и ), опорных частей (,), опорных площадок (), подферменной плиты (,) (рис. 2).
Минимально требуемый размер опоры вдоль оси моста:
, (1.10)
Минимально требуемый размер опор поперек оси моста:
, (1.11)
где и — полная и расчетная длина пролетного строения;
- ,- размеры нижнего опорного места вдоль и поперек моста, ,;
- расстояния между торцами опорной части и опорной площадки, C 1 =0.15 м;
- расстояния между торцами опорной площадки и подферменной плиты, C 2 =0.3 м;
- расстояние между осями главных балок пролетного строения, ;
- поперечный размер подферменника от опорной площадки;
- К дальнейшей разработке принимаем опоры изображенные на рис. 1.
Рис. 1. Схема опоры для определения минимальных размеров
а) вид вдоль оси моста;
- б) вид поперек оси моста.
Глубина заложения столбов в грунт зависит от глубины общего и местного размывов. Глубина погружения столба в несущий грунт должна быть не менее 4 метров от линии местного размыва, а также не менее 3,5 метров от границы подстилающего грунта. При наличии вечномерзлых грунтов глубина погружения столба в вечномерзлый грунт должна быть не менее 1,5 метра. Глубина заложения столбов в грунте определяется по схеме представленной на рис. 2.
Рис. 2. Схема опоры для определения глубины заложения столба
На рис. представлена схема расположения столбов в подферменной плите. К дальнейшей разработке принимается следующие размеры подферменой плиты: А оп = 3,1 м; Воп = 3,5 м. Количество столбов
Расчет по несущей способности грунта основания.
Количество столбов определяют по размещению, в зависимости от расчетных нагрузок на фундамент, несущей способности столба. Количество столбов принимают в соответствии с типовым решением опор.
Необходимо выполнение условия:
(1.12)
где N ст — несущая способность столба, принимаемая по приложению 4 методических указаний;
N d — расчетная сжимающая сила в кН, действующая на столбы в плоскости подошвы ростверка, коротая, определяется по выражению:
(1.13)
где N пр.с — собственный вес пролетного строения в кН, принимается в соответствии с приложением 1 методических указаний, Nk — эквивалентная временная нагрузка от подвижного состава определяется по выражению:
(1.14)
где v — эквивалентная нагрузка, определяемая по табл. 1, стр. 142 СНиП в зависимости от длины загружения линии влияния и положения ее вершины . При этом = 2 l п + ео , = 0,5; лв — площадь линии влияния v, определяемая по формуле:
(1.15)
n ст — количество столбов.
Расчет: = 2 16,5 + 0,05 = 33,05 м
лв = 0,5 (2 16,5 + 0,05) = 16,525 м
v = 156,047 кН/м,
После интерполяции находим:
- условие выполняется.
Вывод: так как условие выполняется, то к дальнейшей разработке принимаю столбы диаметром 0,8 м.
На рис.4 представлена расчетная схема опоры.
Рис. 3. Расчетная схема безростверковой опоры
Выбор типа и определение геометрических параметров береговой опоры.
1. Высота шкафного блока определяется по формуле:
(1.16)
2. Ширина устоя определяется по формуле:
(1.17)
(1.18)
(1.19)
Где — высота устоя, принимается 1,5м.
- не соответствует допустимым размерам устоя [3,5-3,75]. Принимаем , тогда:
- проверка выполняется.
К дальнейшей разработке принимаю безростверковую береговую опору на буроопускных столбах.
Разработка укрепительных мероприятий.
Для того чтобы вода, достигнув отметки УВВ, не размывала насыпь, на которую опираются устои береговых опор, необходимо предусмотреть отделку насыпей бетонными плитами до отметки УВВ + 0,5 м. У основания насыпей необходимо предусмотреть в качестве регуляционных сооружений, рисбермы, размеры которых указаны на рис. 4.
Рисунок 4. Схема укрепительных сооружений
Экономическое обоснование принятой конструкции опоры.
, (1.20)
где — стоимость промежуточной опоры;
- стоимость одного пролетного строения;
- Технико-экономические показатели первого варианта моста представлены в табл. 2.
Таблица 2
|
Наименование |
Единица измерения |
Единичная стоимоть, р. |
Обьем |
Общая стоимость |
|
|
1.Опускание столбов |
|||||
|
1.1 Изготовление столбов |
м 3 |
348 |
30,14 |
10490,11 |
|
|
1.2 Погружение столбов |
|||||
|
— на суше |
1 пог.м |
352 |
36,8 |
12953,60 |
|
|
1.3 Разбуривание скальных грунтов |
1 пог.м |
628 |
20,4 |
12811,2 |
|
|
1.4 Засыпка цементно-песчаной смеси |
м 3 |
||||
|
1.5 Монолитные ж.б.ростверки |
м 3 |
83 |
13,02 |
1080,66 |
|
|
Суммарная стоимость |
37335,57 |
||||
|
Монтаж ж/д пролетных строений из обычного железобетона |
м 3 |
500 |
36,39 |
18195 |
|
- условие не выполняется.
Вывод: по условиям оптимальности строительной стоимости опор и пролетных строений принят коэффициент 2,05 при требуемом максимальном 1,5. Из этого следует, что технико-экономические показатели варианта моста не допустимы.
1.4 Разработка второго варианта моста
Для второго варианта моста принимаем пролетные строения, что и в первом варианте l п = 16,5 м. В качестве опоры применяем безростверковую опору на оболочках d =1,6 м.
Промежуточные опоры .
Минимально требуемые размеры плиты насадки определяются аналогично размерам опоры в первом варианте.
Таким образом, А оп = 2,1 м; Воп = 4,7 м.
Согласно схеме (рис. 6) количество оболочек n об = 2 шт.
Фундаменты опор.
Расчетная схема опоры аналогична первому варианту. (Рис. 6).
Рисунок 6. Расчетная схема опоры
Количество оболочек в ростверке определяем по размещению в зависимости от расчетных нагрузок на фундамент и несущей способностью оболочки.
Расчет: = 2 16,5 + 0,05 = 33,05 м
лв = 0,5 (2 16,05 + 0,05) = 16,525 м
v = 157,98 кН/м,
После интерполяции находим:
- где: — площадь оболочки;
- расчетное сопротивление грунта под нижним концом оболочки, принимается по СНиП 2.02.03-85;
- коэффициент трудозатрат;
- условие выполняется.
Вывод: несущая способность оболочки больше суммарной нагрузки от пролетного строения и подвижного состава. Окончательно принимаем безростверковую промежуточную опору с плитой насадкой и двумя оболочками .
Выбор типа и определение геометрических параметров береговых опор.
1. Высота шкафного блока определяется по формуле (1.16):
2. Ширина устоя определяется по формуле (1.17-1.19):
Технико-экономические показатели элементов моста.
Стоимость пролетного строения длиной l п = 16,5 м как и в первом варианте равна 18195,0 руб. (см. табл. 2).
Строительная стоимость промежуточной опоры моста второго варианта приведена в табл. 3.
Таблица 3. Технико-экономические показатели опоры моста
|
Монолитная плита насадка |
м 3 |
83,0 |
11,8 |
983,1 |
|
|
Буроопускные столбы: |
|||||
|
Изготовление |
м 3 |
348,0 |
17,7 |
6168,2 |
|
|
Погружение |
м 3 |
352,0 |
19,0 |
6688,0 |
|
|
Заполнение бетоном методом ВПТ |
48 |
11,46 |
550,2 |
||
|
Заполнение бетоном насухо |
72 |
19,26 |
1386,5 |
||
|
Итого: |
15775,9 |
||||
|
Стоимость пр. стр. |
м 3 |
500,0 |
36,4 |
18195,0 |
|
|
Итого: |
33970,9 |
||||
- условие выполняется.
Вывод: по условиям оптимальности строительной стоимости опор и пролетных строений принят коэффициент 1,15 при требуемом максимальном 1,5. Из этого следует, что технико-экономические показатели варианта моста допустимы и приемлемы.
1.5 Технико-экономическое сравнение вариантов моста
Коэффициент индустриализации определяется по выражению:
(1.21)
где S сб. ж/б — строительная стоимость сборных железобетонных элементов моста;
S м. б. — строительная стоимость элементов моста из монолитного бетона.
Расчет технико-экономических показателей произведен в табличной форме, табл. 4.
Расчет технико-экономических параметров первого варианта:
(1.21)
где:
- суммарная строительная стоимость опор;
- суммарная строительная стоимость пролетных строений;
- суммарная строительная стоимость шкафных блоков;
- не производится, так как — условие не выполняется.
Вывод: по условиям оптимальности строительной стоимости опор и пролетных строений принят коэффициент 2,05 при требуемом максимальном 1,5. Из этого следует, что технико-экономические показатели варианта моста не допустимы.
Расчет технико-экономических параметров второго варианта:
, (1.25)
где:
- суммарная строительная стоимость опор;
- суммарная строительная стоимость пролетных строений;
- суммарная строительная стоимость шкафных блоков;
Приведенная стоимость моста определяется по формуле:
- где: — полная длина моста, м;
Объем сборного железобетона равен:
, (1.26)
где V ПС — суммарный объем пролетных строений; VШБ — суммарный объем шкафных блоков; VОБ — суммарный объем свай-оболочек.
м 3
Объем монолитного железобетона определяется по следующей формуле:
, (1.27)
где V ПЛ.НАС — суммарный объем плит насадок;
V ПЛ.НАС =(4,7•2,1•1,2)•4+(4,7•3,1•1,2) •2=82,34 м3
м 3
Коэффициент индустриализации равен:
, (1.28)
где S СБ.Ж.Б — стоимость сборного железобетона;
S МОН.Ж.Б — стоимость монолитного железобетона.
Таблица 4. Технико-экономическое сравнение элементов моста 1 го и 2го вариантов
|
Варианты |
Полная длина моста, м |
Схема моста, м |
Строительная стоимость, тыс. руб. |
Приведенная стоимость моста, руб. |
Материалоемкость |
Коэффициент индустрииализации |
||
|
Объем сборного ж.б., м 3 |
Объем монолитного ж.б., м 3 |
|||||||
|
1 |
89,80 |
5 x 15,8 |
130331,8 |
1451,4 |
303,2 |
81,5 |
0,95 |
|
|
2 |
89,80 |
5 x15,8 |
113897,3 |
1268,3 |
256,0 |
221,5 |
0,88 |
|
Вывод:
При технико-экономическом сравнении вариантов установлено:
- полная длина моста в первом и втором варианте равна 89,8м, lп = 16,5 м;
- схема моста не изменилась 5 х 15,8 м;
- полная строительная стоимость первого варианта моста в 1,1 раза дороже второго;
- стоимость 1 погонного метра моста первого варианта моста в 1.1 раза дороже второго;
- объем сборного железобетона первого варианта моста в 1.2 раза больше;
- объем монолитного железобетона во втором варианте больше в 2,7 раза, что приводит к увеличению трудоемкости;
- коэффициент индустриальности в первом варианте 0,95, во втором — 0,88, что приводит к большей степени механизации работ в первом варианте.
К дальнейшей разработке применяем второй вариант моста.
2. Расчет и конструирование железобетонного пролетного строения
Расчет и конструирование железобетонного пролетного строения выполнены на персональном компьютере типа IBM PC, с помощью прикладных программ.
Powers — определение параметров л.вл. и расчетных усилий (M i и Qi ) 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.
2.1 Расчетная схема и определение нагрузок
а) 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.
б) Определение нагрузок:
В расчете учтены нормативные постоянные нагрузки на все пролетное строение в кН/м:
1. От собственного веса балки :
(2.1)
где — вес пролетного строения. =
кН/м
- веса балласта с частями пути :
2. От веса балласта с частями пути :
(2.2)
где — осредненная ширина балластной призмы, ;
- толщина балластной призмы, ;
- удельная плотность балласта, .
3. От веса тротуаров с коммуникациями: .
4. От веса перил .
Эквивалентная временная нагрузка от подвижного состава г определяется в зависимости от длины загружения линии влияния и положения ее вершины и определяется по табл.1, стр.142.
;
;
;
;
- При расчете на прочность постоянные нагрузки учитываются с коэффициентом надежности () которые определяются по табл.
;
;
- Временная нагрузка г учитывается с динамическим коэффициентом (), который определяется по выр.22 стр.23.
2.2 Определение внутренних усилий
а) Расчет на прочность:
(2.3)
(2.4)
(2.5)
(2.6)
(2.7)
Расчет по формулам (2.3)-(2.6):
Результаты расчетов сводим в таблицу 5.
Таблица 5. Определение внутренних усилий
|
Наименование усилия |
Ед. измерения |
На прочность |
|
|
кН*м |
6694,8 |
||
|
кН*м |
9185,3 |
||
|
кН |
1884,1 |
||
|
кН |
1964,04 |
||
|
кН |
862,31 |
||
2.3 Расчет главной балки на прочность по нормальному сечению
Расчетная схема.
Рисунок 7. Сечение балки
Для упрощения расчетов сложное реальное сечение балки (рис. 7) заменяется простейшим тавровым.
Расчеты производятся по расчетной схеме представленной на рис. 8.
Рисунок 8. Расчетная схема
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.
Определение геометрических параметров расчетных сечений балок.
(2.8)
где h стр — строительная высота балки.
(2.9)
где а s — расстояние от центра тяжести рабочей арматуры до растянутой грани сечения. Для приближенного расчета можно принять аs =0,20 м.
Площадь верхней полки с учетом вутов:
где — расчетная ширина верхней полки, м,
;
- ширина ребра, м, ();
- Первоначально .
, (2.10)
Определение требуемого количества рабочей арматуры главной балки.
Требуемую площадь рабочей арматуры главной балки можно найти из расчетов по прочности на действие изгибающего момента , принимая высоту сжатой зоны бетона
где — расчетное сопротивление растяжению продольной арматуры главной балки, определяется по табл.
Так как температура самой холодной пятидневки c P=0,92 — 41 С;
- c P=0,98 — 44 С;
- следовательно, район проектирования располагается в зоне сурового климата и вид арматуры согласно табл.29, стр.39, применяем:
- стержневая;
- горячекатаная;
- периодического профиля;
- класс А300 (А-);
марка стали 25Г2С, ГОСТ 5781
диаметр 40мм.
Число стержней рабочей арматуры балки определяется с учетом предварительного назначения диаметра по выражению:
(2.12)
где — площадь одного стержня арматуры, ().
Для дальнейших расчетов принимаем 20 стержней.
Уточняем площадь рабочей арматуры:
(2.13)
Расстановка стержней арматуры главной балки осуществляется в соответствии с [2, п.п. 3.119], в виде одиночных, сдвоенных или сварных стержней. В данном случае, условия размещения стержней можно считать нестесненными и допускается располагать стержни ненапрягаемой арматуры в несколько рядов. После расстановки стержней рабочей арматуры с учетом всех конструктивных требований (расстояния в свету между продольными стержнями, толщины защитного слоя бетона и т.д.) производится уточнение значений и .
Далее производится уточнение значений и .
Расстояние до центра рабочей арматуры определяется по выражению:
(2.14)
где — количество стержней рабочей арматуры в первом и последующих горизонтальных рядах;
- расстояние от растянутой грани до центра рассматриваемого горизонтального ряда рабочей арматуры, м.
Уточненная величина рабочей высоты балки равна:
Далее определяется граница сжатой зоны бетона (см. рис. 10).
Высота сжатой зоны бетона может быть больше или меньше приведенной высоты полки . В этих случаях несущая способность может быть определена как для прямоугольного сечения, если или таврового, если .
Рисунок 10. Схема к определению высоты сжатой зоны
Для прямоугольного сечения высота сжатой зоны без учета сжатой арматуры и с учетом сжатой арматуры определяется по формулам:
Для таврового сечения высота сжатой зоны без учета сжатой арматуры и с учетом сжатой арматуры определяется по формулам:
(2.16)
где R b — расчетное сопротивление бетона при осевом сжатии, определяемое по [1, Т а б л и ц а 7.6, с.64], кН/м2 ;
R b =25Мпа — для класса бетона В50;
- расчетное сопротивление сжатой арматуры, определяемое по [1, Т а б л и ц а 7.16, с.74], кН/м 2 ;
Rsc=250 кН/м 2 ;
- площадь сжатой арматуры, м 2 .
Для расчета принимаем следующие допущения:
- диаметр сжатой арматуры ;
- количество стержней сжатой арматуры ;
- сжатая арматура гладкая стержневая класса A-I;
- бетон класса В50.
Площадь одного стержня сжатой арматуры: .
Площадь сжатой арматуры:
Расстояние до центра сжатой арматуры:
- где — защитный слой бетона, ;
- диаметр сжатой арматуры ;
Высота сжатой зоны для прямоугольного сечения:
Высота сжатой зоны для таврового сечения:
Вывод: так как при определении высоты сжатой зоны значения для таврового сечения получились отрицательными, следовательно, принимаем границу сжатой зоны в пределах прямоугольного сечения.
Так как, а, то сжатую арматуру учитываем полностью. Принимаем х = х 1 = 0,1208 м < hf = 0,265 м, следовательно, граница сжатой зоны расположена в плите. Определяем относительную высоту сжатой зоны по выражению:
(2.17)
где — относительная высота сжатой зоны бетона.
Значение определяется 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 должно приниматься равным .
Выполненные расчеты:
;
- условие выполняется.
Так как , то предельный момент определяется по выр.54, стр.48:
(2.19)
- проверка выполнена.
Вывод: для дальнейших расчетов принимаем:
арматуру для растянутой зоны — стержневую горячекатаную арматуру периодического профиля d=40 мм, класс арматуры класса А300 (А-) марка стали 25Г2С, ГОСТ 5781, класс бетона В 50.
Произведем выше приведенные расчеты (определение внутренних усилий и подбор геометрических параметров и рабочей арматуры главной балки), с помощью ЭВМ в программном модуле Most.exe и Powers.exe. Данные для расчета приведены на рис. 11.
Powers.exe
Most.exe
Рисунок 11. Исходные данные для расчета
Рисунок 12. Результаты расчета в программном комплексе Most.exe
Расчет главной балки на прочность по наклонному сечению.
1. Распределение отгибов рабочей арматуры:
Несущая способность каждого стержня арматуры определяется по формуле:
(2.20)
где — число стержней рабочей арматуры.
На эпюре моментов проводим параллельные линии с интервалом .
Производится построение эпюры материала и графика отгиба арматуры, при этом должно выполнятся условие:
, (2.21)
Схема балки, расположение арматуры, эпюра материалов, график отгиба арматуры представлен на рис. 13.
а)
б)
в)
Рисунок 13. Распределение отгибов арматуры
а) вид вдоль оси; эпюра моментов;
б) поперечное
сечение балки;
- в) график отгиба арматуры.
Установка хомутов:
Хомуты устанавливаются вертикально по всей длине пролетного строения:
- от начала пролетного строения до точки опирания на опору, устанавливаются 3 хомута с шагом 10 см;
- от точки опирания на опору до , устанавливается 26 хомутов с шагом 15 см;
- от до ,устанавливается 20 хомутов с шагом 20 см;
- далее до конца балки поступают по приведенной выше схеме, симметрично.
Установка хомутов производится следующим образом:
Рис. 14. Установка хомутов в главной балке
3. Определяется проекция длины наклонного сечения:
, (2.22)
где — расчетное сопротивление бетона осевому растяжению, — поперечное усилие, передаваемое на бетон сжатой зоны над концом наклонного сечения:
(2.23)
Таким образом:
Рисунок 15. Результаты расчета в программном комплексе Most.exe
Список литературы
[Электронный ресурс]//URL: https://inzhpro.ru/kursovaya/jelezobetonnyiy-most/
1. Боровик Г.М. Проектирование железобетонного железнодорожного моста: Методическое пособие. -2-е изд. Перераб. — Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2002. — 78 с.
2. Мосты и тоннели на железных дорогах / Под ред. В.О. Осипова — М.: Транспорт, 1988. — 367 с.
3. Боровик Г.М. Искусственные сооружения на железных дорогах: сб. лекций. Ч. 1. Конструкции и проектирование мостов и труб в условиях сурового климата.- Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2006.- 174 с.
4. Боровик Г.М., Смышляев Б.Н. Уникальные мосты и тоннели на железных дорогах Дальнего Востока. История строительства и реконструкции. Учебное пособие. — Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2009 — 179 с.
5. Смышляев Б.Н., Боровик Г.М. Особенности проектирования искусственных сооружений в суровых условиях Дальневосточного региона: учебное пособие. — Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2008 — 93 с.
6. СП 35.13330.2011 Мосты и трубы. (Взамен СНиП 2.05.03-84* Мосты и трубы).
7. СНиП 2.01.01 — 82 Строительная климатология / Госстрой СССР. — М.: ЦИТП Госстроя СССр, 1983. — 210 с.
