Железобетонные мосты – капитальное сооружение, обладающее при правильном проектировании и качественном выполнении строительных работ большой стойкостью против атмосферного воздействия и не требующие периодической покраски, как стальные мосты. Особое преимущество железобетонных мостов: значительно меньший расход метала по сравнению со стальными мостами.
Основные задачи при проектировании железобетонного балочного пролетного строения:
-
Назначение типа поперечного сечения пролетного строения , а так же способы его членения на монтажные элементы.
-
Установление способа соединения монтажных блоков между собой.
-
Назначение первоначальных размеров, поперечного сечения и частей конструкции.
-
Рассмотрение одного из вариантов армирования главных балок с определением типов рабочей арматуры, схемы её расположения в бетоне, а также целесообразные предварительных напряжений.
-
Выбор типа, деталей конструкции (тротуаров, опорных частей, перил, гидроизоляции, водоотвода, деформационных швов).
В настоящее время все проектные работы как правило выполняют в два этапа. В первую очередь разрабатывается технико-экономическое обоснование, необходимости и целесообразности построения путепровода с выбором варианта 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 путепроводов. Основное внимание в этом методе уделяется эксплутационным и техническим показателям.
^
По заданию необходимо запроектировать участок пересечения трассы автомобильной дорог III категории c автомобильной дорогой I категории и железнодорожными перегонами. Количество железнодорожных перегонов на пересекаемом перегоне – две. Габарит на проектируемом путепроводе Г – 10.0 .Тротуары устраиваются по обе стороны путепровода шириной 1.0 м. Путепровод запроектирован на горизонтальной прямой и имеет две полосы движения. Временные нагрузки на запроектированной путепроводе: А – 11, НК – 80, толпа. Покрытие проезжей части – асфальтобетон.
^
А
нализ проводится с помощью бурения скважин. Пробурено четыре скважины. Всего было пробурено 4 скважины. По результатам геологических исследований скважин грунты в районе строительства путепровода характеризуются неравномерным залеганием.
Расчет и проектирование сварной балки двутаврового сечения
... Расчет и конструирование балки Определяем расчётные нагрузки F р , кН, по формулам (1) где - нормативные нагрузки, кН; - коэффициент условий работы, кН; = 1,10. сварная балка двутавровое сечение ... балки В данном курсовом проекте рассчитывается и проектируется сварная балка двутаврового сечения. Балка ? это конструктивный элемент сплошного сечения, работающий на поперечный изгиб. Сварные балки ...
Фундамент мелкого заложения не подходит для данного случая, так как грунты неравномерны по своей несущей способности. Поэтому устраиваем свайный фундамент или сваи-оболочки.
^
Отметки ездового полотна (ЕП) определяются по формуле:
Для а/д: ЕП = ПЧ + Г + h б. + hд.о. + hк.
Для ж/д: ЕП = ГР + Г + h б. + hд.о. + hк.
ПЧ – отметка проезжей части пересекаемой дороги
Г – высота под мостового габарита
h б – высота пролетного строения
h д.о. – толщина дорожной одежды hд.о. =15 см.
h к. – конструктивный зазор (для а/д hк. =15 см, для ж/д hк. =25 см)
Для варианта №1:
Ж/д: ЕП = 259.50 + 6.40 + 1.50 + 0.15 + 0.25 = 267.80
Ж/д: ЕП = 259.10 + 6.40 + 1.50 + 0.15 + 0.25 = 267.40
А/д: ЕП = 260.13 + 5.00 + 1.50 + 0.15 + 0.15 = 266.93
Для варианта №2:
Ж/д: ЕП = 259.50 + 6.40 + 1.05 + 0.15 + 0.25 = 267.05
Ж/д: ЕП = 259.10 + 6.40 + 1.50 + 0.15 + 0.25 = 267.40
А/д: ЕП = 260.13 + 5.00 + 1.05 + 0.15 + 0.15 = 266.48
Для варианта №3:
Ж/д: ЕП = 259.50 + 6.40 + 1.05 + 0.15 + 0.25 = 267.05
Ж/д: ЕП = 259.10 + 6.40 + 1.50 + 0.15 + 0.25 = 267.40
А/д: ЕП = 260.13 + 5.00 + 1.50 + 0.15 + 0.15 = 266.93
Для каждого варианта отметку ездового полотна принимаем наибольшую.
В
ариант №1.
Схема 15 + 21 + 42 + 42 + 42+ 15 м, L = 177 м.
Балочная разрезная система, состоящая из ребристых предварительно напряженных балок l = 42 м, h = 1.5 м и ребристых балок l = 21 м, h = 1.05 м и l=15м h=0.9 м, армированных каркасной арматурой.
Вариант №2.
Схема 33 + 33 + 33 + 33 + 33 = 175.21 м.
Балочная неразрезная система, состоящая из блоков ПРК пролетами 33 м.
В
ариант №3.
Схема 9 + 21+ 33 + 42+ 33 + 21 +15 м, L = 174.0 м.
Балочная разрезная система, состоящая из ребристых предварительно напряженных балок l = 42 м, h = 1.5 м, l= 33 м, h =1.5 м. и ребристых балок l = 21 м h = 1.05 м l=15м h=0.9м и l=9м, армированных каркасной арматурой.
ПО – перильное ограждение – 0.2 м,
Т – тротуар – 1.0 м,
БО – барьерное ограждение – 0.46 м,
П – полоса безопасности – 2.0 м,
ПЧ – проезжая часть – 7.0 м,
Г – габарит – 10.0 м,
В – полная ширина эстакады – 13.32 м.
3. Вариантное проектирование.
3.1 Вариант №1.
Схема варианта: L= 15 + 21 + 42 + 42 + 42 + 15 м.
Конструкция пролетного строения состоит из балок, армированных напрягаемой арматурой, l = 42 м, h = 1.5 м и балок, армированных каркасной арматурой, l = 21 м, h = 1.05 м, l = 15 м, h = 0.9 м.
Б
алка пролетного строения, армированного напрягаемой арматурой: консольная, промежуточная.
Реферат коррозия арматуры в бетоне
... коррозии железобетонных конструкций. По первой коррозия арматуры начинается после разрушения бетона в защитном слое, т. е. причина повреждения конструкции заключается в недостаточной стойкости бетона. Развитие коррозии по второй схеме начинается с арматуры, когда бетон ...
Б
алка пролетного строения, армированная каркасной арматурой: консольная, промежуточная.
Промежуточные пролеты длиной l = 42 м и l = 33 имеют в поперечнике 8 балок. Балки омоноличиваются по плите проезжей части за счет выпусков арматуры. Крайние балки пролетного строения отличаются от промежуточных количеством пучков, наличием односторонних выпусков арматуры для соединения балок между собой, а также шириной плиты, равной 1,94 м. Средние балки имеют ширину плиты 1,8 м. Остальные геометрические параметры одинаковые: толщина плиты 0,15 м, толщина ребра 0,16 м, в нижней части ребра имеется уширение для размещения пучков напрягаемой арматуры, равное 0,62 м. Ширина шва омоноличивания 0,3 м. Балки армируются пучковой арматурой, натягиваемой на упоры. Усилие пучка передается каркасно-стержневым анкером. Для усиления бетона в месте передачи сосредоточенного усилия перед анкером устанавливается спираль из обычной арматуры. Кроме напрягаемой арматуры балки имеют ненапрягаемую арматуру в виде конструктивных продольных стержней и хомутов в стенке балки, сеток в плите проезжей части.
Пролеты длиной 21 м и 15 м состоят из 8 балок с каркасной арматурой, которые объединяются в плите проезжей части за счет выпусков арматурных стержней. Крайние балки пролетного строения так же, как и балки с напрягаемой арматурой, отличаются наличием односторонних выпусков арматуры, шириной плиты, равной 1,5 м. У промежуточных балок ширина плиты 1,3 м. Остальные геометрические параметры одинаковые: толщина ребра у основания 0,16 м, у плиты – 0,24 м, толщина плиты 0,15 м. Ширина шва омоноличивания 0,4 м.
^ .
1 – покрытие, 2 – армирующая сетка, 3 – защитный слой, 4 – гидроизоляция, 5 – отделяющая прокладка,
6 – перекрытие зазора, 7 – компенсатор, 8 – анкерный стержень, 9 — мостики, 10 – пористый заполнитель.
Деформационные швы устраиваются только при сопряжении неразрезной конструкции с пролётными строениями из каркасной арматуры и с устоями.
В закрытых деформационных швах горизонтальное перемещение торцов пролётных строений обеспечивается деформациями заполнителя в зазоре между торцами смежных пролётных строений. В шве зазор между торцами пролётных строений закрыт обычным покрытием, уложенной над зоной стыка без разрыва. Основу конструкции этого типа составляет петлеобразующий компенсатор, закреплённый в выравнивающем слое, и эластичное заполнение петли в зазоре в уровне защитного слоя гидроизоляции. Сопротивление образованию трещин в покрытии повышают армированием его сеткой и частичным отделением покрытия от защитного слоя специальными прокладками. Это обеспечивает возникновение меньших относительных деформаций в связи с распределением полной деформации на большей длине.
^
Тротуары устраиваются непосредственно на железобетонной плите по обеим сторонам проезжей части, железобетонные барьерные ограждения крепят также непосредственно к плите. Одежда тротуаров, устраиваемых на железобетонной плите без применения сборных тротуарных блоков, представляет собой покрытие толщиной 15 мм.
Проектирование многопустотной железобетонной плиты перекрытия (2)
... 3 0,66 1,3 0,85 Звукоизоляция 0,24 1,2 0,28 Многопустотная плита с круглыми пустотами 2,5 1,1 2,75 Итого г ... 2.2 - Схема работы полки плиты Полезная высота сечения при расположении арматуры в середине полки: м. Подбор сечения арматуры: м 2 . ... вариантов по расходу железобетона, необходимо определить требуемые размеры балок перекрытия в обоих вариантах при одинаковом коэффициенте армирования. ...
Со стороны проезжей части на тротуарах располагаются специальные барьерные ограждения — колесоотбой, выполняющие функцию обеспечения безопасности движения. Выполняется цельной железобетонной конструкцией. Конструкция не призвана амортизировать возможные столкновения транспортных средств с ограждением, но защищать пешеходов от наездов.
Перила выполняются из стального проката, специально сваренного в решётчатые блоки. Верхний пояс такого блока выполнен из трубы Ø 76 мм, нижний – из уголка 100*63*8, соединённых сварными швами стержнями Ø 26 мм, шагом 150 мм. Прикрепление перильных блоков к тротуарам осуществляется путём их приварки к закладным планкам. Поверхность перил и металлических ограждений защищают от коррозии краской.
Водоотвод.
Для обеспечения быстрого отвода воды с поверхности ездового полотна и тротуаров придают продольные 5 ‰ и поперечные 2 ‰ уклоны.
Также для отвода воды применятся упрощённый отвод воды в определённых местах через водоотводные трубки. Верх водоотводных трубок располагается ниже поверхности, с которой отводится вода, не ниже чем на 10 мм. С помощью трубок также отводится вода, стекающая по слою гидроизоляции в одежде ездового полотна и тротуаров. Для этого гидроизоляция заводится во внутреннюю поверхность водоотводной трубки и прижимается воронкой. Трубки имеют диаметр 150 мм. Расстояние между трубками – 6000 мм.
^
Одним из наиболее важных требований к сопряжению моста с насыпью является обеспечение плавности перехода от насыпи к мосту. Этому способствует устройство одинакового покрытия на мосту и подходах. Кроме того, надо обеспечить плавность перехода от упругих деформаций насыпи и пролётного строения, как по величине деформаций, так и по скорости проистечения.
Это достигается путём переходных участков в виде переходных плит, отмосток и подушек из щебёночного и песчаного материала. Переходные плиты одним коном опираются на выступы шкафной стенки, а другим на железобетонный лежень. Плиты укладывают с уклоном 1:10 в сторону насыпи и закрепляют штырями. Под плитой устаивают подушку из дренирующего слоя.
^
1 – асфальтобетон, 2 – защитный слой, 3 – гидроизоляция, 4 – выравнивающий слой, 5 – плита проезжей части.
Дорожная одежда устраивается для выполнения следующих функций: защита конструкций от механического воздействия, защита конструкций от действия атмосферной влаги, гидроизоляция, обеспечение комфорта движения.
Одежда ездового полотна располагается на железобетонной плите проезжей части и состоит из выравнивающего слоя, гидроизоляции, защитного соя изоляции и покрытия. Выравнивающий слой под гидроизоляцию устраивают из бетона или цементно-песчаного раствора толщиной 30 мм. По выравнивающему слою устраивают оклеечную гидроизоляцию из рулонных материалов. Над оклеечной гидроизоляцией (10 мм) устраивают защитный слой из цементно-песчаного раствора (40 мм).
Этот слой защищает гидроизоляцию от возможных повреждений. Защитный слой армируют стальной сеткой. Покрытие одежды ездового полотна выполняют из асфальтобетона (7см).
^
В качестве промежуточных опор запроектированы столбчатые опоры . В верхней части опоры расположен ригель. Ригель выполняется из монолитного железобетона. Стойка опоры – также из монолитного бетона. Стойки располагаются вертикально. Фундамент под опоры предусмотрен в виде свай оболочек, которые опускаются в грунт до опирания на грунт достаточной прочности.
^
В качестве береговой опоры запроектирован устой c ж.б. дисками — разновидность устоя козлового типа. Устой состоит из ж.б. диска, ростверка, подферминика, свай.
^
Опорные части передают опорные реакции от несущей конструкции на опоры в заданном месте. Кроме того, опорные части обеспечивают поворот и линейное смещение балок пролётного строения при их прогибе от действия подвижных нагрузок, а также от продольных и поперечных смещений концов балок, возникающие в результате температурных деформаций пролётного строения.
Линейные и угловые перемещения обеспечиваются резиновыми опорными частями. Размеры опорной части – 33*200*400 мм. Силы трения по контакту с бетоном опор и пролётных строений исключают смещение опорной части по этим плоскостям, поэтому перемещение происходит только за счёт поперечных деформаций в опорной части. Опорная часть составлена из нескольких слоёв резины и металлических прокладок толщиной 2 мм. Армирование резины в процессе её вулканизации увеличивает её несущую способность в 3-5 раз за счёт сокращения поперечных и продольных деформаций.
3.2 Вариант №2.
С
хема варианта: L=33+33+33+33+33 м.
Конструкция пролетного строения представляет собой монолитное неразрезное пролетное строение армированное предварительно напряженной арматурой l=33 м, h=1.5 м. Пролетное строение бетонируется напряженной арматурой на месте, при работе используются подмости МИК-П, МИК-М. В каждом пролете устанавливается по две временные опоры.
Балки собираются из готовых секций, стыкующихся монолитным бетоном. Секции изготавливаются на заводе. Усилие пучка на бетон переедаётся каркасно-стержневым анкером. Для усиления бетона в месте сосредоточенного усилия перед анкером устраивается спираль из обычной арматуры. Кроме напряжённой арматуры балки имеют и ненапряжённую арматуру в виде конструктивных продольных стержней и хомутов в стенке балки, сеток в плите проезжей части. Монтаж пролётного строения осуществляется с помощью двух кранов, путём одновременного поворота стрелы.
^
Конструкция опор аналогична 1 варианту за исключением ригеля. Конструкция ригеля не предусматривает.
Для 2 варианта предусматривается фундамент на свайном основании. Стойки опоры нижним концом замоноличиваются с помощью бетонного раствора в стаканы из сборного железобетона. В свою очередь стаканы соединены с монолитной плитой ростверка, объединяющей сваи для их совместной работы.
^
В качестве береговой опоры запроектирован обсыпной устой . Устой состоит из шкафной стенки, откосных крыльев, ростверка и свай. Блоки шкафной стенки и откосные крылья запроектированы из сборного железобетона М 200. Стыки сборных элементов омоноличиваются бетонным раствором. Стойки в устое принимаются размером 400*400 мм из сборного железобетона. Вдоль эстакады приняты 2 ряда стоек, один ряд стоек устраивается с наклоном 1:2 для улучшения восприятия устоем давления от насыпи. Стойки нижним концом замоноличиваются с помощью бетонного раствора в стаканы из сборного железобетона. В свою очередь стаканы объединены монолитной плитой ростверка, объединяющей сваи для их совместной работы
Конструкция тротуаров, барьерных ограждений, перил, деформационного шва, водоотвода, сопряжения моста с насыпью, дорожной одежды ездового полотна, береговых устоев и опорных частей принимаются аналогично 1 варианту.
3.3 Вариант №3.
Схема варианта: L= 9 + 21 + 33 + 42 + 33 + 21 +15 м.
Конструкция пролетного строения состоит из балок, армированных напрягаемой арматурой, l = 33 м l=42 м, h = 1.5 м ,
и l = 21 м, h = 1.05 м l = 15 м, h = 0.9 и l=9м.
Балка пролетного строения, армированного напрягаемой арматурой: консольная, промежуточная.
Б
алка пролетного строения, армированного напрягаемой арматурой: консольная, промежуточная.
Конструкция пролётов состоящих из балок 33 м и 42 м аналогично 1-ому варианту. Пролёты состоящие из балок 21,15,9 м: разрезные, с каркасной арматуроой, имеют в поперечнике 8 балок.
Конструкции деформационного шва, водоотвода, сопряжения моста с насыпью, дорожной одежды ездового полотна, перил, тротуаров барьерного ограждения, береговых устоев и опорных частей принимаются аналогично 1 варианту.
^
Определение стоимости вариантов проводится в учебных целях. Поэтому приближённо считаем, что стоимость образуется только за счёт цены материала. К расчёту принимаются старые цены, для перехода к настоящим ценам умножаем сумму по каждому варианту на коэффициент к=15. Из этих соображений составлены следующие таблицы.
Вариант 1.
|
№ п/п |
Наименование |
Ед. изм. |
Стоимость ед. измерения |
Объём работ |
Общая стоимость в руб. |
|
1 |
Покрытие проезжей части |
м 2 |
64 |
1655 |
105920 |
|
2 |
Покрытие тротуаров |
м 2 |
32 |
331 |
10592 |
|
3 |
Перильные ограждения |
м |
240 |
331 |
79440 |
|
4 |
Тротуарные блоки |
М 3 |
146 |
463,4 |
67656,4 |
|
5 |
ПС с: преднапряжённой арматурой каркасной арматурой |
м 3 м 3 |
390 310 |
465,55 110,5 |
181564,5 34255 |
|
6 |
Деформационные швы |
м |
48 |
100,8 |
4838,4 |
|
7 |
Опорные части |
шт |
250 |
58 |
14500 |
|
8 |
Промежуточные опоры: Тело опоры Буровые столбы, сваи |
м 3 м 3 |
160 230 |
190,0 105,58 |
30400 24283,1 |
|
9 |
Устои |
м 3 |
160 |
210,1 |
33616 |
Σ=587065,4
С учётом к=15: Σ=8805981
Вариант 2.
|
№ п/п |
Наименование |
Ед. измерения |
Стоимость ед. измерения |
Объём работ |
Общая стоимость в руб. |
|
1 |
Покрытие проезжей части |
м 2 |
64 |
1713 |
109632 |
|
2 |
Покрытие тротуаров |
м 2 |
32 |
343 |
10976 |
|
3 |
Перильные ограждения |
м |
240 |
343 |
82320 |
|
4 |
Тротуарные блоки |
м 3 |
146 |
95,93 |
14005,49 |
|
5 |
ПС : монолитные |
м 3 |
260 |
882,26 |
229320 |
|
6 |
Деформационные швы |
м |
48 |
24,8 |
1190,4 |
|
7 |
Опорные части |
шт |
250 |
10 |
2500 |
|
8 |
Промежуточные опоры: Тело опоры Буровые столбы, сваи |
м 3 м 3 |
160 230 |
202,4 112,3 |
32384 25829 |
|
9 |
Устои |
м 3 |
160 |
210,1 |
33616 |
Σ=521707,29
С учётом к=15: Σ=7825609
Вариант 3 .
|
№ п/п |
Наименование |
Ед. изм. |
Стоимость ед. измерения |
Объём работ |
Общая стоимость в руб. |
|
1 |
Покрытие проезжей части |
м 2 |
64 |
1655 |
105920 |
|
2 |
Покрытие тротуаров |
м 2 |
32 |
331 |
10592 |
|
3 |
Перильные ограждения |
м |
240 |
331 |
79440 |
|
4 |
Тротуарные блоки |
М 3 |
146 |
463,4 |
67656,4 |
|
5 |
ПС с: преднапряжённой арматурой каркасной арматурой |
м 3 м 3 |
390 310 |
465,55 110,5 |
181564,5 34255 |
|
6 |
Деформационные швы |
м |
48 |
100,8 |
4838,4 |
|
7 |
Опорные части |
шт |
250 |
58 |
14500 |
|
8 |
Промежуточные опоры: Тело опоры Буровые столбы, сваи |
м 3 м 3 |
160 230 |
190,0 105,58 |
30400 24283,1 |
|
9 |
Устои |
м 3 |
160 |
210,1 |
33616 |
Σ=627065,4
С учётом к=15: Σ=9905981
^
Экономический показатель.
Наиболее дешёвым получился 2 вариант за счет малого количества опор. Наиболее дорогим получился 3 вариант из за большего количества опор и деформационных швов по сравнению с другими вариантами.
^
В 1 и 3 варианте предусматривается разрезная система. Такие системы устойчивы к деформациям, вызванным осадкой опор, хорошо работают на восприятие временных нагрузок.
Во 2-м вариантах предусматривается неразрезная система. Такая конструкция характеризуется наиболее лучшей работой пролётного строения при действии временных нагрузок. Однако, применение неразрезных систем возможно при достаточно хороших грунтах в основании опор (которые и присутствуют по условию задания), так как осадка опор в неразрезной системе может вызвать появление значительных дополнительных усилий, опасных для путепровода.
^
Положительная черта 1 вариантов – сборка пролётных строений ведётся в специально отведённых для этого местах – заводах, конструкции перевозятся целиком и монтируются на месте кранами с колёс, это практично и экономично. 2 и 3 варианты требуют сооружения на месте строительства дополнительных конструкций – подмостей для монолитного бетонирования. Кроме того, во 2 варианте требуются устройства для установки напрягаемой арматуры.
В 1 варианте использует меньше опорных частей и деформационных швов – это положительный факт.
^
2 вариант имеет преимущество с точки зрения количества опорных частей и деформационных швов. Их меньше чем в остальных вариантах, что облегчает эксплуатацию моста.
^
С точки зрения архитектурной выразительности наиболее приемлем 2 и 3 вариант. Во 2-м и 3-м оси опор симметричны и уменьшаются от середины к концам моста. В 3 варианте перепады длин пролетов значительны.
^
|
Показатель |
1 вариант |
2 вариант |
3 вариант |
|
Экономический |
— |
+ |
— |
|
Технологический |
+ |
— |
+ |
|
Производственный |
+ |
— |
— |
|
Эксплуатационный |
— |
+ |
— |
|
Эстетический |
+ |
— |
+ |
Наиболее выгодным по этим данным считаем 1 вариант.
^
Цель расчёта – произвести армирование плиты проезжей части по величине расчётного изгибающего момента и проверить прочность принятого сечения.
Э
то пространственная конструкция, в которой 8 главных балок, объединённых для совместной работы с плитой проезжей части.
Р
ассмотрим плиту проезжей части, которая как бы опирается на вертикальные рёбра. Рисуем опорные части упруго деформирующиеся. Отбросим упруго перемещающиеся опорные части, получим:
Заменим неразрезную конструкцию разрезной, получим:
М оп =0,7÷0,8 М0
М пр =0,5·М0
Упрощая расчётную схему реального пролётного строения к расчёту плиты проезжей части, принимаем разрезную статически определимую балку с расчётным пролётом, равным расстоянию между внутренними гранями главных балок. Рассчитывая простейшую статически определимую систему, мы определяем усилия в ней от постоянных и временных нагрузок, а затем с помощью принятых коэффициентов переходим к результатам для более сложной неразрезной системы.
6. Список литературы
[Электронный ресурс]//URL: https://inzhpro.ru/kursovaya/proektirovanie-mostov/
-
СНиП 2.05.03-84. Мосты и трубы/Госстрой СССР.- М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1985.– 200 с.
-
Проектированиедеревянных и железобетонных мостов/ Под ред.А.А. Петропавловского.- М.:”Транспорт”,1978.- 360 с.
-
Лившиц Я.Д. Примеры расчета железобетонных мостов.- Киев: ”Высшая школа”, 1986.- 262 с.
-
Российский В.А.Примеры проектирования сборных железобетонных мостов.- М.:”Высшая школа”,1970.- 520 с.
