Проектирование мостов и труб

Построение эпюры материалов и армирование балки.Отгиб рабочей арматуры осуществляется отводом продольных стержней арматуры в сжатую зону бетона. Для назначения мест отгиба построена огибающая эпюра моментов по ранее вычисленным значениям моментов в середине балки и в четверти. При расстановке арматуры выполнены следующие нормы:Растянутые рабочие стержни арматуры гладкого профиля должны иметь на концах полукруглые крюки с внутренним диаметром не менее 2,5 диаметра стержня и длиной прямолинейного участка после отгиба не менее трех диаметров стержня. /1, п3.124/;Заводимые за ось опорной части растянутые стержни продольной арматуры должны иметь прямые участки длиной не менее десяти диаметров стержня. Кроме того, крайние стержни, примыкающие к боковым поверхностям балки, должны быть отогнуты у торца под углом 90 и продолжены вверх до половины высоты балки. [1,п3.127].За опорную ось должно заходить не менее 1/3 продольных стержней. Следовательно, будет отогнуто 8 стержней.Эпюра материалов и отгибы представлены на рисунке 3.4.Расчет по прочности наклонного сечения у опорыПрочность по сжатому бетону между наклонными трещинами выражается условием /1, п.3.77/:(3.24)где: ; ()= 1- 0,01 (Rb принимается в МПа); – толщина стенки балки; –рабочая высота.η =5 – при хомутах, нормальных к оси элемента;n1=6,2 –отношение модулей упругости арматуры и бетона.Коэффициент определяется формулой:, (3.25)Asw – площадь сечения ветвей хомутов, расположенных в одной плоскости;Sw– расстояние между хомутами по нормали к ним;Диаметр хомутов при продольной арматуре диаметра более 28 мм должен быть не менее ¼ диаметра продольной арматуры. Диаметр принят равным 10 мм. Расстояние между хомутам– 15 см. /1 п.3.143*/. Вычисления:,,= 1- 0,01=0,86, ,.Условие выполняется.Расчёт наклонного сечения на действие поперечной силы по наклонной трещине. Расчет наклонного сечения на действие поперечной силы производится из условия: ,(3.26) где Q - максимальное значение поперечной силы от внешней нагрузки расположенной по одну сторону от рассматриваемого сечения; К добавляется коэффициент условий работы m=0,8.Поперечная сила, воспринимаемая продольной арматурой:(3.27)где - площадь продольной арматуры, пересекаемой наклонным сечением;Коэффициент определен формулой:(3.28)где - угол наклона расчетного сечения к вертикальному (опорному). /1, п.3.79*/Величина поперечной силы, воспринимаемой продольной арматурой учитываться не будет, т.к. Поперечная сила, воспринимаемая сжатой зоной бетона:(3.29)m принято равным 2, с = h0.Расчет:Наклонное сечение расположено под углом 45 градусов, при этом оно пересекает 6 пар хомутов. В расчетном сечении располагается хомутов, ,.По условию 3.26: ,Определение прогиба балки в середине пролёта от нормативной временной нагрузки.Вертикальные упругие прогибы железобетонных пролетных строений железнодорожных мостов вычислены по формуле: ;.. Прогиб меньше допустимого.Расчет промежуточной опорыРассмотрен устой №0 по первому варианту. Устой будет рассчитан при схеме загружения «в пролет». При такой схеме учтены следующие нагрузки:постоянные вертикальные нагрузки от собственного веса устоя и примыкающего пролетного строения /1/, п.2.4, 2.10*;временные вертикальные нагрузки от подвижного состава, расположенного на пролетном строении и на призме обрушения /1/, п.2.2, 2.11, 2.22*, 2.23*, прил.2* и 5*;горизонтальное давление грунта на заднюю грань устоя от веса насыпи /1/, п.2.6, 2.10*, прил.3 и от подвижного состава, расположенного на призме обрушения /1/, п.2.2, 2.16, 2.23*, прил.2* и 8*;ветровую нагрузку в сторону пролета /1/, п.2.24*, прил.2* и 9*;горизонтальную продольную нагрузку от торможения подвижного состава в сторону пролета /1/, п.2.2, 2.20*, 2.23*, прил.2*.Схема к расчету показана на рисунке 4.1Нормативные нагрузки.Вертикальная нагрузка от веса устоя определена по формуле:; (4.1)где - постоянная вертикальная нагрузка от веса балласта и пути; - от веса тротуаров с перилами; - от веса подферменника; - от веса опорных частей; - от веса тела устоя.; – объем устоя и его конструктивных частей; – удельный вес железобетона.; - длина шкафной части устоя;- погонный вес двусторонних тротуаров с перилами /п.5.2, 2/ - вес комплекта неподвижных секторных опорных частей /2, прил.Ж/., - площадь поперечного сечения балластной призмы - удельный вес балласта;По формуле 4.1 подсчитана вертикальная нагрузка:.Вертикальная сила приложена в центре тяжести устоя. Расстояние от точки приложения силы до центра тяжести расчетного сечения равно 0,27 м.Постоянная вертикальная нагрузка от собственного веса пролетного строения и балласта с частями пути на пролетном строении вычислена по формуле:, (4.2) – полная длина пролетного строения; – объем бетона пролетного строения (см. п.3.1).Сила приложена по оси опорной части, плечо до центра тяжести рассматриваемого сечения составляет 3,03 м.Горизонтальное боковое давление грунта (грунт засыпки - песок) определено по формуле:где – нормативный объемный вес песка; - высота устоя (от ПР до расчетного сечения); - коэффициент нормативного бокового давления грунта, определен по формуле:где - угол внутреннего трения песка.Согласно формуле 4.3:.Давление принято распределенным по линейному закону, заменено сосредоточенной силой , точка приложения сосредоточенной силы расположена на высоте 1/3 .Сила где - ширина устоя.,Нормативное вертикальное давление от временной нагрузки на пролетном строении:; (4.5)где - временная нагрузка при длине загружения , и классе нагрузки С13;;Плечо до центра тяжести рассматриваемого сечения составляет 3,03 м.Временная нагрузка под шпалами (на длине 2,7 м) распределена равномерно, при этом давление на единицу площади равно:Временная нагрузка вычислена при длине загружения , положении линии влияния .,,Горизонтальное давление в теле насыпи, вызываемое временной нагрузкой на призме обрушения, распределено под углом к вертикали:,Равнодействующая этого давления найдена по формуле:где – высота, в пределах которой площадь давления имеет переменную ширину..На расстоянии больше чем от подошвы рельса ширина устоя меньше ширины распределения давления . На устой передается лишь часть горизонтального давления грунта. Эпюра давления на этом участке имеет криволинейное очертание (рисунок 4.1). Равнодействующая этого давления определена по формуле: - коэффициенты, определяемые согласно таблице 5.1 /2/..Расстояния и от линии действия сил и до рассматриваемого сечения определены по формулам: - коэффициенты, определяемые согласно таблице 5.1 /2/.;.Нагрузка от торможения учтена силой: - временная нагрузка от подвижного состава, при длине загружения , ., действует в уровне головки рельса, направлена в сторону пролета. Расстояние Горизонтальная ветровая нагрузка определена согласно по формуле: - ветровое давление. – коэффициент изменения ветрового давления. - аэродинамический коэффициент лобового сопротивления сплошной балки ЖД моста с ездой поверху.По формуле 4.12:Ветровая нагрузка приложена в уровне центра тяжести опорной части, направлена в сторону пролетного строения, .Определение расчетных усилийКоэффициенты надежности приняты по п.2.10* /1/.Коэффициенты надежности к временной подвижной нагрузке и силе торможения определены по формулам:,Наименование нагрузкиОбозн.Нормат. значение Коэф. надежностиПлечиКоэф сочета-ний Расчетные значения1Собственный вес устоя33031,1-0,2713633-9813Опорное давление от веса п/с и мостового полотна11901,1+3,0311310+39664Гор. давление грунта287,81,4+1,841-+7415Опорное давление от подв. сост. на п/с21211,23+3,030,82087+63246Гор. давл. грунта от подв. сост. на призме обрушения52,21,2+5,700,8-+28672971,2+3,160,8-+9018Нагрузка от сил торможен.4221,15+5,800,7-+19709Ветровая нагрузка16,21,4+3,450,5-+39,Суммарные усилия в расчетной плоскости:;.4.3.Расчеты по прочности и устойчивостиДалее будут выполнены расчеты на прочность и устойчивость формы и положения устоя. В расчете рассмотрена работа внецентренно сжатого бетонного элемента. Расчет произведен в зависимости от соотношения величины эксцентриситета:- эксцентриситет из статического расчета; - случайный эксцентриситет; - свободная длина опоры, ;;.Далее определены геометрические характеристики сечения:Площадь сечения:.Момент сопротивления:.Радиус ядра сечения:.В результате рассмотрения условия: , сделан вывод, что точка приложения силы не выходит за ядро сечения и расчет будет произведен на устойчивость. /1, п3.67*/;.;; ;;; - высота сжатой зоны бетона; - коэффициент, учитывающий влияние прогиба. - – критическое значение продольной силы, для массивных устоев;;; ;; Проверка выполнена.Проверка устойчивости положения устоя против опрокидыванияУсловие проверки: где - момент опрокидывающих сил относительно точки К (рисунок 4.1); - коэффициент условий работы; - коэффициент надежности; – момент удерживающих сил.,,.Условие выполняется.Проверка устойчивости положения устоя против сдвигаУсловие проверки:где – сдвигающая сила; - коэффициент условий работы; - коэффициент надежности; –удерживающая сила:,где – коэффициент трения бетона по бетону.Условие выполняется. Проверка выполнена.Конструирование мостаПри проектировании моста использованы железобетонные балки таврового сечения. Плита балластного корыта имеет внутренние бортики, что не предусматривает использование щебнеочистительных машин. Толщина плиты равна 15 мм. В плите использована арматура класса АIII, периодического профиля, диаметром 12мм. По расчету установлено 6 стержней на один метр плиты. Бортики имеют конструктивную арматуру. Балласт щебеночный. Тротуарные проходы и ниши организованы на металлических консолях. Высота перил принята согласно нормам 1,1 м.Главная балка армирована стержнями диаметра 36 мм, арматуры класса АIII. По расчету принято 12 стержней. Согласно эпюре материалов и требованиям норм, часть продольных стержней отогнута и выведена в сжатую зону бетона. Для восприятия поперечных сил установлены хомуты, шаг хомутов учащен в приопорной зоне.БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОКСНиП2.05.03.84*.Мостыитрубы/ГосстройСССР.–М.:ЦИТПГосстрояСССР,2000.–200с.(Системанормативныхдокументоввстроительстве.Строительныенормыи правила Российской Федерации).СП35.13330.2011.АктуализированнаяредакцияСНиП2.05.03-84*«Мостыитрубы». – М. : ЦНИИС, 2011. – 341 с.Мостыитоннелинажелезныхдорогах/подред.В.О.Осипова.–М.:Транспорт,1988. – 368 с.Проектированиедеревянныхижелезобетонныхмостов/подред.А.А.Петропавловского. – М. : Транспорт, 1978. – 360 с.Власов Г.М.,Устинов В.П.Расчет железобетонныхмостов.–М. : Транспорт,1992.–256 с.ВласовГ.М.Железобетонныемосты:учебноепособие/Г.М.Власов,Н.В.Молокова. – Новосибирск : Изд-воСГУПС, 2013. – 278.