Филин В.А. Бабошина С.Ю. Методическое указание Проект железобетонного моста под автомобильную дорогу

Подождите немного. Документ загружается.

Министерство общего и профессионального образования Российской Федерации

Тверской Государственный Технический Университет

___________________________________________________________________

Кафедра “ Автомобильные дороги, основания и фундаменты”

Проект железобетонного моста под автомобильную

дорогу

Часть II. Примеры вариантного проектирования

Тверь 1997

- 1 -

Приведены конкретные примеры решения задач в курсовом и

дипломном проектировании автодорожных мостов – определение

основных размеров и вертикальных отметок, назначение типов опор и

пролетных строений, разбивка моста на пролеты и выбор оптимальной

схемы моста.

Методические указания рекомендованы для студентов

специальности 291001 – Автомобильные дороги (протокол заседания

кафедры “Автомобильные дороги, основания и фундаменты” №1 от

24.09.97 г.)

Составители: С.Ю. Бабошина

В.А. Филин

Д.С. Фокин

- 2 -

 Тверской Государственный

Технический Университет

1. Варианты схемы моста

“Основные технические решения, принимаемые при проектировании

новых и реконструкции существующих мостов и труб (в том числе

путепроводов, виадуков, эстакад и пешеходных мостов), следует обосновывать

путем сравнения технико-экономических показателей конкурентноспособных

вариантов” /1/.

Эту стадию проектирования проводят индивидуально для конкретного

объекта ввиду наличия у каждого из них только своих исходных данных

(прилож.1).

Процесс составления вариантов при проектировании мостов сводится

/2,6,8/ к выбору оптимальных ширины и длины моста, назначению вида

пролетного строения, опор и определению генеральных размеров моста.

Размеры моста в поперечном сечении определяет габарит моста, т.е.

очертание свободного пространства, предназначенного для беспрепятственного

пропуска транспорта (прилож.2). Высота габарита - расстояние от поверхности

проезжей части до верхней линии очертания габарита - практически одинакова

для любых мостов.

Ширину моста определяет режим и безопасность движения как на самом

мосту, так и на прилегающих к нему участках дороги. Для удовлетворения

условий движения и повышения его безопасности ширину габарита каждого

моста назначают (прилож.3) в зависимости от категории дороги с учетом

перспективы увеличения интенсивности движения. Таких значений габарита

достаточно много, поэтому габариты мостов по ширине условно обозначают

буквой Г и числом (после тире), равным расстоянию между ограждениями.

Длина моста должна обеспечить минимально необходимое отверстие

моста, которое определяет “живое” сечение реки, расходы воды и режим

размыва грунта.

Отверстие моста (т.е. расстояние между берегами по уровню РГВВ)

определяют по результатам гидрологических расчетов и составляет в нашем

примере L

=77.5 м. Отверстие моста уменьшается после его строительства за

счет насыпей подходов, возводимых на части пойм, и за счет стеснения потока

опорами.

Это фактическое отверстие моста при заданном коэффициенте размыва

р=1.566 и стеснении потока опорами на 3% /8/ составляет:

2.4003.1

566.1

5.77

03.1



При необсыпных устоях фактическое отверстие моста практически

равно длине моста, т.е. L

=40.2 м. Направляющие конусов обсыпных устоев

дают в точках пересечения с отметкой проезжей части (ПЧ) положение начала и

конца моста. На несудоходных реках отметка ПЧ всецело зависит от РГВВ. С

учетом минимального возвышения низа пролетные строения над РГВВ h

min

= 0.5

м /1/, средней высоты конструктивных элементов пролета h

=1.2 м, толщины

- 3 -

мостового полотна h

м.п.

= 0.12 м и превышения отметки оси

моста над его

бровкой

02.0



, минимальная отметка ПЧ составит:

ПЧ=РГВВ+h

min

м.п.

+h=148.0+0.5+1.2+0.12+

02.0



=149.90 м

Следовательно, при обсыпных устоях с крутизной откоса насыпи

подхода 1: m = 1 : 1.5 ориентировочная длина моста:

+2m (ПЧ-РГВВ)-2С=40.2+21.5(149.9-148.0)-22.0=41.9 м

(здесь С=2.0 м - приблизительная длина участка обратного крыла устоя не

входящего в насыпь).

Для судоходных рек должен быть обеспечен подмостовой габарит Н, а

отметка ПЧ рассчитывается от расчетного судоходного горизонта (РСГ), т.е.

ПЧ=РСГ+Н+h

м.п.

При разбивке моста на неглубоких реках и поймах на пролеты

необходимо учитывать /6/, что более рациональной считается такая длина

пролета, при которой стоимость пролетного строения без мостового полотна

примерно равна половине стоимости опор, на которые оно опирается. При этом

конструкция пролетов должна быть более простой, желательно с ездой поверху.

При ж.б. балочных пролетных строениях с обычной или предварительно

напрягаемой арматурой следует применять /1/ унифицированные балки длиной

15, 18, 21, 24, 33 и 42 м, а количество балок с разной длиной в конструкции

моста должно быть минимальное. Исходя из этого, рассчитанную выше длину

моста можно перекрыть балками следующей длины, назначив такие варианты

схемы моста:

Один пролет: 42 м - устой необсыпной;

Два пролета: 33 +

12 м - устой обсыпной;

Три пролета: 15 + 15 + 15 - устой обсыпной;

Четыре пролета: 12 + 12 + 12 + 12 - устой обсыпной;

Два пролета: 24 + 21 - устой обсыпной;

Три пролета: 12 + 18 + 18 - устой обсыпной;

и т.п. в различных сочетаниях, обеспечивающих необходимую длину моста.

Рассмотрев назначенные варианты схемы моста, можно к детальному

сравнению предложить первые три, т.к.:

- первый вариант однопролетного моста не имеет промежуточных опор;

- второй и пятый варианты схожи, но в пятом варианте промежуточная

опора будет располагаться посредине отверстия моста и являться

преградой;

- четвертый вариант даст наибольшее количество промежуточных опор,

не очень отличаясь от третьего и шестого вариантов по длине пролетов;

- 4 -

- третий вариант предпочтительнее шестого наличием одного

типоразмера балок пролетных строений при одинаковых опорах.

2. Основные размеры моста.

Определим для первых трех вариантов уточненные генеральные

отметки и размеры. С учетом минимального возвышения низа пролетного

строения над РГВВ h

min

= 0.5 м /1/, высоты балок пролетного строения h

(I вар.

=2.1м; II вар. h

=1.8 м; III вар. h

=0.9 м), толщины мостового полотна h

м.п.

=0.08+0.01+0.03=0.12 м и превышении отметки оси моста над его бровкой h =

02.0



, минимальная отметка ПЧ составит конкретно для каждого варианта:

I вариант ПЧ=148.0+0.5+2.1+0.12+

02.0



=150.80 м;

II вариант ПЧ=148.0+0.5+1.8+0.12+

02.0



=150.5 м;

III вариант ПЧ=148.0+0.5+0.9+0.12+

02.0



=149.60 м.

Проверим, дает ли эта отметка ПЧ необходимое возвышение верха

площадки для установки опорных частей над РГВВ, которое по нормам /1/

должно быть не менее 0.25 м.

II вариант ПЧ-РГВВ=150.5-148=2.5 м, а расстояние от ПЧ до

плоскости подферменника равно

0.12+

02.0



+1.8+0.07=2.04 м,

т.е. до РГВВ остается 2.5-2.04 =0.46 м 0.25 м

III вариант ПЧ-РГВВ=149.6-148=1.6 м

0.12+

02.0



+0.9+0.05=1.15

1.6-1.15=0.450.25 м - условие выполняется.

Следовательно, при обсыпных устоях (II и III вар.) с крутизной откосов

конусов насыпей подходов 1:m = 1:1.5 длина моста составит:

+2m(ПЧ-РГВВ)-2С

Здесь С - длина участка обратного крыла устоя не входящего в насыпь

(см. рис.1-3).

II вариант L

= 40.2 + 21.5(150.5 - 148.0) - 22.86 = 41.98 м

III вариант L

= 40.2 + 21.5(149.6 - 148.0) - 21.62 = 41.76 м.

- 5 -

Подсчитанные расчетные длины моста по вариантам представляют в

данном случае расстояние между задними гранями береговых устоев и являются

минимальными, при которых соблюдается заданный коэффициент размыва.

Подсчитаем уточненную длину моста L при заполнении пролетов балками

выбранной длины. (Уточненная длина моста не должна быть меньше расчетной,

чтобы не уменьшилось “живое” сечение реки).

I вариант L=l

+2b

+2

где l

=42 м - длина балки пролетного строения; b

=0.6 м - толщина шкафной

стенки устоя; -толщина деформационного шва, не меньшая чем максимальное

перемещение  стыков балок в результате температурного воздействия:

 

хnтn

10 





Здесь 10

-5

-нормативный /1/ коэффициент линейного расширения;



-полусумма длин балок, замыкающих температурный зазор;

тn

40С и

хn

=-40С - нормативные /1/ температуры воздуха в теплое и холодное

время года.

 

0336.040404210





м - минимальный зазор,

приводящий к замыканию в швах пролетного строения для 1-го

варианта;

 

0180.04040

1233









м - тоже для 2-го варианта;

 

0120.04040

1515









м - для 3- го варианта.

С учетом коэффициента надежности /1/



=1,2 расчетные значения 

увеличатся на 20%.

Для обеспечения технологичности конструкции деформационного шва и

компенсации неровностей в стыках балок и неравномерности их установки

примем минимальную толщину деформационного шва =5 см /17/.

Тогда:

I вариант L=42+20,6+20.05=43,3 м

II вариант L=33+12+20.5+30.05=46,15 м

III вариант L=15+15+15+20.4+40.05=46,30 м

- 6 -

- высота насыпи (разность отметок проезжей части и дна

150,8-147,0 = 3,8)

- ширина шкафной полки устоя, складывается из толщины

деформационного шва =5 см, расстояния от торца балки до оси опорной части,

половины длины опорной части 22 см, расстояния от нижней линии опорной

части до боковой грани подферменника 15 см и расстояния от грани

подферменника до грани оголовка 25 см /1/, т.е

=0.05+0.30+0.22+0.15+0.25=0.97 м1 м

С=4.5-1.0-0.6=2.9 м - длина участка крыла устоя не входящего в насыпь

=43.3+2(2.9+0.75)=50.6 м - длина конструкций моста.

где 2.9+0.75=3.65 м - l

- длина крыла устоя.

Рис.1. Схема сопряжения моста с насыпью при необсыпном устое.

- 7 -

0.60.75

(3.8-0.2)



m=3.6



1.25=4.5

C=2.9

РГВВ 148.0

1.0 м

147.0

43.3 м - длина моста

ПЧ 150.80

50.6 м - длина конструкций моста

- ширина шкафной полки устоя складывается из толщины деформационного

шва 5 см, расстояния от торца балки до оси опорной части 30 см, половины

длины опорной части 22 см, расстояние от нижней плиты опорной части до

боковой грани подферменника 15 см и расстояния от грани подферменника до

грани оголовка 25 см /1/, т.е. в

=0.05+0.30+0.22+0.15+0.25=0.97 м1.0 м

0.4 м - минимальное расстояние от подферменной площадки до откоса конуса

насыпи /1, п.1.7/.

h=0.12+

02.0



+1,8+0,04=2.44 - расстояние от отметки ПЧ до

горизонтального участка в насыпи (бермы), устраиваемого чтобы:

а) обеспечить расстояние (min) 40 см;

б) разместить пролетные строения из унифицированных балок,

имеющих большую длину (уточненную L=46.15 м) по сравнению с расчетной

=41.98 м.

=(L-L

)/2=(46.15-41.98)/2=2.09 м - ширина бермы.

С=(h-0.12-

02.0



)m-0.5=(2.44-0.2)1.5-0.5=2.86 м - длина участка крыла

устоя не входящего в насыпь.

=0.75+2.86=3.61 м - длина крыла устоя.

Рис.2. Сопряжение моста с насыпью подхода (вариант № 2).

- 8 -

0.50.75 C=2.86

РГВВ 148.0

1.0 м

b =2.09

53.67 м - длина конструкций моста

l =3.61

ПЧ 150.50

46.18 м - длина моста

- ширина шкафной полки устоя складывается из толщины

деформационного шва 5 см, расстояния от торца балки до оси опорной части 30

см, половины длины опорной части 13 см, расстояние от нижней плиты опорной

части до боковой грани подферменника 15 см и расстояния от грани

подферменника до грани оголовка 15 см /1, п.3.180/, т.е.

=0.05+0.30+0.13+0.15+0.15=0.78 м0.8 м

0.4 м - минимальное расстояние от подферменной площадки до откоса

конуса насыпи /1, п.1.70/.

h=0.12+

02.0



+0.9+0.05+0.4=1.55 м - расстояние от отметки ПЧ до бермы.

С=(h-0.12-

02.0



)m-0.4=(1.55-0.2)1.5-0.4=1.62 м

=0.75+1.62=2.37 м - принимаем l

=2.5 м

=(L-L

)/2=(46.3-41.76)/2=2.27 м

Рис.3. Сопряжение моста с насыпью подхода (вариант № 3).

- 9 -

C=1.62 0.40.75

0.8 м

b =2.27

РГВВ 148.0

l =2.50

ПЧ 149.60

46.3 м - длина моста

51.3 м - длина конструкций моста

Ширина моста между перилами для каждого варианта одинакова

(принят мост с ездой поверху) и составляет

В=Г+2 (

+Т)

где Г=8 м - ширина габарита моста на дороге IV категории /1/; 

=0.25 -

толщина ограждения между тротуаром и предохранительной полосой; Т=1м -

ширина тротуара

В=8+2(0.25+1)=10.5м.

Подсчитаем длину всех конструкций моста Lк, т.е. расстояние между

концами задних крыльев устоев. Для этого выполним следующие чертежи и

расчеты (рисунки 1-3).

I вариант L

=L+2 (С+0.75)=43.3+2 (2.9+0.75)=50.6 м,

где С=2.9 м - длина участка крыла устоя не входящего в насыпь (рис.1);

0,75м - минимальное расстояние /1, п.1.70/, на которое должно входить крыло

устоя в насыпь при ее высоте менее 6 м ; С+0,75=l

- длина крыла устоя.

II вариант L

=L+2 l

=46.15+23.61=53.67 м

III вариант L

=L+2 l

=46.30+22.5=51.3 м

Варианты схемы моста с полученными размерами нанесем на профиль

мостового перехода с условием минимального перекрытия “живого” сечения

водного потока (рис.4-6). Для этого пролеты располагаем над наиболее глубокой

русловой частью реки.

3. Конструирование пролетного строения и опор.

Для первого варианта моста с необсыпными устоями естественнен

фундамент мелкого заложения, являющийся конструктивной деталью устоя /3/.

Для устоя, поддерживающего 33-метровый пролет выбираем стоечную

конструкцию, опирающуюся на фундамент мелкого заложения. Для остальных

опор назначаем пространственные облегченные безростверковые опоры,

выполненные из свай квадратного сечения 35х35 см, являющиеся одновременно

и фундаментом /4/. В поперечном направлении моста стойки и сваи

предварительно располагаем под каждой из балок.

Определим количество тавровых балок в каждом пролете поперек моста,

исходя из условий:

а) чем длиннее балка, тем меньше их количество в пролете;

б) ширина полки балки (шаг балок) не должна превышать 2,5 м;

в) тротуары выносные не более чем на 45 см и выполнены из блоков на

главных балках.

В пролеты по 42 м и 33 м устанавливаем по n=5 балок в поперечном

направлении, тогда шаг балок или ширина полки:

9.1

45.025.1045.02











- 10 -