Соловьев Б.В. Расчет и проектирование пролетного строения балочного разрезного железобетонного моста

Подождите немного. Документ загружается.

б) нагрузка от автотранспортных средств из двух полос нагрузки АК, распо-

ложенных симметрично относительно поперечного сечения моста и толпы на тро-

туарах. Край колеи нагрузки АК удален от края проезжей части на 0,25 м, рас-

стояние от оси полосы нагрузки до края проезжей части 1,5 м, расстояние между

осями полос нагрузки 3 м. Тележка находится посередине пролета;

в) нагрузка от автотранспортных средств из двух полос нагрузки АК, сдвину-

тых к краю ездового полотна (включая полосы безопасности). Край колей нагруз-

ки АК удален от края ездового полотна (от края бордюра) на 0,25 м. Расстояние

между осями полос нагрузки 3 м. Тележка находится посередине пролета, нагруз-

ки на тротуары нет;

г) нагрузка НК, ось которой сдвинута поперек пролета так, чтобы край колеи

нагрузки располагался на краю проезжей части. Тележка находится посередине

пролета.

Для расчета балки пролетного строения по двум группам предельных состоя-

ний необходимо вычислить усилия от расчетного и нормативного значений на-

грузки, поэтому каждое из нагружений будет задано в двух вариантах – с норма-

тивными и расчетными значениями интенсивностей нагрузок.

3.6.1. Собственный вес конструкций пролетного строения

Как было сказано выше, программный комплекс «Лира 9.2» позволяет автома-

тически вычислять собственный вес конструкций при условии задания объемного

веса материала в жесткостях КЭ. Поэтому в виде нагрузки необходимо задать

только вес дорожной одежды пролетного строения, вес тротуарных блоков и

пе-

рил. Нагрузка от собственного веса дорожной одежды (табл. 3.1) будет приложена

к плитным КЭ, имеющим ширину 2,1 м как равномерно распределенная по пло-

щади.

Таблица 3.1

Расчет нагрузок от собственного веса дорожной одежды

Слой дорожной одежды

Толщина, см

Объемный вес, тс/м

Нормативное значе-

ние нагрузки, тс/м

Коэффициент на-

дежности по на-

грузке γ

Расчетное значение

нагрузки, тс/м

Асфальтобетонное покрытие 7 2,3 0,161 1,5

0,242

Защитный слой бетона 4 2,35 0,094 1,3

0,122

Гидроизоляция 1 1,5 0,015 1,3

0,020

Выравнивающий слой бетона 3 2,35 0,071 1,3

0,092

Итого

0,341

0,475

Нагрузка от собственного веса тротуарных блоков и перил будет приложена к

плитным КЭ, имеющим ширину 1,05 м (свесам крайних балок) как равномерно

распределенная по площади. Значение нормативной нагрузки от собственного ве-

са тротуарных блоков и перил с одной стороны пролета составит

0,57тс / м 0,042тс / м

0,583тс / м ,

1, 05м

здесь 0,57 тс/м – вес 1 погонного метра тротуарных блоков; 0,042 – вес 1 погонно-

го метра перил; 1,05 м – свес полки крайней балки (ширина плитного КЭ).

Значение расчетной нагрузки от собственного веса тротуарных блоков и перил

с одной стороны пролета составит

(

)

0,57тс / м 0,042тс / м 1,1

0,641тс / м ,

1, 05м

+×

здесь 1,1 – коэффициент надежности по нагрузке γ

для железобетонных тротуар-

ных блоков и металлических конструкций перил, согласно табл. 8* [3].

Задание нормативного собственного веса конструкций производят с помощью

меню Нагрузки→Добавить собственный вес. Необходимо назначить собственный

вес на все элементы (рис. 3.10) – переключатель активен по умолчанию.

Рис. 3.10. Назначение собственного веса конструкций

Для удобства дальнейшей работы присвоим имя первому загружению с помо-

щью меню

Нагрузки→Выбор загружения (рис. 3.11). После чего зададим нагруз-

ки на плитные КЭ в следующей последовательности:

выбрать все КЭ, к которым необходимо приложить нагрузку от собст-

венного веса дорожной одежды, т. е. плитные КЭ шириной 2,1 м;

в окне меню Нагрузки→Нагрузка на узлы и элементы выбрать вкладку

«Нагрузка на пластины». Система координат – глобальная, направление

нагрузки – вдоль оси Z (активны по умолчанию);

3) выбрать равномерно распределенную по площади нагрузку из предла-

гаемых типов нагрузки (верхняя кнопка во втором столбце);

в появившемся окне ввести значение интенсивности нагрузки (рис. 3.12);

в окне задания нагрузок нажать кнопку «Применить», после чего выде-

ление будет снято, а на соответствующие элементы будет приложена на-

грузка (рис. 3.13).

Таким же образом на крайние плитные КЭ шириной 1,05 м прикладывают

нормативную нагрузку от собственного веса тротуарных блоков и перил.

Рис. 3.11. Выбор и именование

загружений

Рис. 3.12. Окно параметров нагрузки

Рис. 3.13. Окно задания нагрузок

Для назначения расчетного собственного веса конструкций необходимо сме-

нить номер активного загружения (выбрать загружение №2 в меню

Нагруз-

ки→Выбор загружения

) и задать ему имя.

Собственный вес конструкций, вычисляемый программным комплексом авто-

матически, в этом загружении должен быть задан с учетом коэффициентов на-

дежности по нагрузке γ

=1,1, согласно п. 2.2 [3].

Для этого выполним следующие операции:

с помощью меню Нагрузки→Добавить собственный вес назначим соб-

ственный вес на все элементы пролетного строения;

с помощью меню Нагрузки→Копировать текущее загружение скопиру-

ем нагрузки от собственного веса из 2-го загружения во 2-е же загруже-

ние с коэффициентом 1,1 (рис. 3.14);

3) удалим нормативный собственный вес конструкций с помощью меню

Нагрузки→Удалить собственный вес.

Рис. 3.14. Назначение расчетного собственного веса

конструкций

Назначение нагрузок от собственного веса конструкций дорожной одежды,

тротуаров и перил производят точно так же, как в первом загружении, меняется

лишь значение интенсивности нагрузки:

0,475 тс/м

для плитных КЭ шириной 2,1 м

0,641 тс/м

для плитных КЭ шириной 1,05 м.

3.6.2. Нагрузки от автомобилей

Согласно п. 4.4 [5], класс нагрузки К для нормативной нагрузки АК следует

принимать равным 14 для мостовых сооружений и труб на дорогах всех катего-

рий. Каждая полоса нагрузки АК состоит из четырех сосредоточенных сил интен-

сивностью 5К кН (7 тс) и равномерно распределенной нагрузки. Для задания

по-

лос равномерно распределенной нагрузки приведем ее к множеству сосредото-

ченных сил, приложенных к плитным КЭ. Поскольку по длине пролетное строе-

ние разбито на десять КЭ, а длина каждого элемента составляет 2,09 м, интенсив-

ность сосредоточенной силы составит 0,5K 2,09м 0,5 1, 4тс / м 2, 09м

=⋅ × =

1, 46 тс= .

Для задания нагрузок от автомобилей, действующих на пролетное строение,

необходимо знать привязку сосредоточенных сил к первым узлам плитных КЭ

(рис. 3.15 и 3.16).

С помощью меню

Нагрузки→Выбор загружения зададим загружению №3 имя

«А14 симметричная нормативная».

Нагрузки задают в следующей последовательности:

выбрать ряд плитных КЭ, имеющих одинаковую привязку сосредото-

ченных сил (например, второй ряд плитных КЭ, считая от начала коор-

динат, сосредоточенные силы имеют привязку по оси X 1,05 м, по оси Y

1,75 м – см. рис. 3.15);

В окне задания нагрузок меню Нагрузки→Нагрузка на узлы и элементы

выбрать вкладку «Нагрузка на пластины». Тип нагрузки - сосредоточен-

ная сила, направленная вдоль глобальной оси Z (первый тип нагрузки);

Рис. 3.15. Привязка сосредоточенных сил к первым узлам плитных КЭ.

Симметричное расположение нагрузки АК

Рис. 3.16. Привязка сосредоточенных сил к первым узлам плитных КЭ.

Полосы нагрузки АК сдвинуты к краю ездового полотна

3) В окне «Параметры местной нагрузки» задать значение интенсивности и

расстояния от первого узла КЭ до места приложения сосредоточенной

силы (рис. 3.17);

4) В окне задания нагрузок нажать кнопку «Применить».

Рис. 3.17. Назначение параметров

для сосредоточенной силы

Так необходимо задать все четыре ряда сосредоточенных сил в данном загру-

жении.

После чего следует задать восемь сосредоточенных сил от двух тележек инди-

видуально для каждого КЭ, т. к. все они имеют различные привязки. Нормативная

временная нагрузка на тротуары мостов вычисляется по формуле

p 400 2 400 2 20,9 358,2 (кгс / м )200кгс / м ,=−λ=−⋅ = >

где λ - длина загружения, в нашем случае длина загружения равна расчетному

пролету моста (расстоянию между осями опорных частей).

Приложим эту нагрузку на плитные КЭ шириной 1,05 м. Таким образом,

сформировано загружение №3 – нормативная вертикальная нагрузка от автомо-

билей и пешеходов при расположении полос нагрузки АК симметрично

проезжей

части (рис. 3.18).

Согласно п. 2.23* [3], коэффициент надежности по нагрузке γ

при расчетах

элементов проезжей части мостов следует принимать равным 1,2 для равномерно

распределенной нагрузки, 1,5 для тележки и 1,2 для нагрузки от пешеходов при

расчете пролетного строения совместно с другими нагрузками.

Кроме того, к нагрузкам от автомобилей необходимо учитывать динамические

коэффициенты

45 45 20,9

11 1 1,181

135 135

−

λ−

+μ=+ =+ = >.

Таким образом, для расчета по первой группе предельных состояний необхо-

димо задать загружение №4, которое будет иметь такой же вид, как загружение

№3, и отличаться от него интенсивностями нагрузок:

− нагрузка от тележки, принятая с коэффициентом

(1 ) 1,18 1, 5 1, 77

μ×γ = × = ,

составит 7 тс 1, 77 12, 39 тс×= ;

− равномерно распределенная нагрузка (приведенная к десяти сосредоточен-

ным силам), принятая с коэффициентом

(1 ) 1,18 1, 2 1, 42

μ×γ = × = , составит

1, 46 тс 1,42 2,07 тс×= ;

− нагрузка от пешеходов, принятая с коэффициентом

1, 2γ=

, составит

0,3582 1,2 0,4298 тс×= .

Рис. 3.18. Загружение №3 «А14 симметричная нормативная»

Зададим новое загружение №4 «А14 симметричная расчетная», как было опи-

сано выше.

Поскольку наиболее трудоемким является назначение нагрузок от тележки,

скопируем нагрузки из загружения №3 в загружение №4 с коэффициентом преоб-

разования 1,77 (рис. 3.19).

Рис. 3.19. Копирование нагрузок в загружение №4

После чего в четвертом загружении необходимо выполнить корректировку ин-

тенсивности равномерно распределенной нагрузки от пешеходов и интенсивно-

стей равномерно распределенных нагрузок А14, приведенных к множеству сосре-

доточенных сил. Для этого выделяют все КЭ расчетной схемы, затем в окне «За-

дание нагрузок» меню

Нагрузки→Нагрузка на узлы и элементы на вкладке «Кор-

ректировка нагрузок» выбирают необходимые нагрузки и с помощью кнопки

«Изменить» меняют значения интенсивностей (рис. 3.20).

Рис. 3.20. Корректировка интенсивностей нагрузок

По мере корректировки интенсивностей нагрузок снимается выделение на

расчетной схеме. После корректировки загружение №4 будет сформировано (рис.

3.21). Отменить выбор элементов, оставшихся выделенными (после выбора всех

элементов расчетной схемы останутся выделенными стержневые КЭ, т. к. к ним

нагрузка не приложена), можно с помощью меню

Выбор→Отмена выделения.

Загружение №5 «А14 несимметричная нормативная» (рис. 3.22) и загружение

№6 «А14 несимметричная расчетная» (рис. 3.23) формируют так же, как загру-

жение №3 и загружение №4, отличием будет только отсутствие нагрузки от пе-

шеходов и расположение нагрузки на пролетном строении.

Рис. 3.21 Загружение №4 «А14 симметричная расчетная»

Рис. 3.22. Загружение №5 «А14 несимметричная нормативная»

Рис 3.23. Загружение №6 «А14 несимметричная расчетная»

3.6.3. Нагрузка от нестандартных транспортных средств, пропускаемых

в специальном режиме

Согласно п. 5.3 [5], пролетное строение должно быть рассчитано на пропуск

специальных транспортных средств в одиночном порядке. Для этого вдоль на-

правления движения в пределах проезжей части (вне полос безопасности) на про-

летном строении располагают нагрузку НК, представленную одиночной четырех-

осной тележкой с

нагрузкой на каждую ось 18К (кН) (рис. 3.24). В соответствии с

п. 4.5 [5], класс нагрузки К для расчета мостовых сооружений и труб на дорогах

всех категорий принимают равным 14. Таким образом, нормативная нагрузка НК

представлена восемью сосредоточенными силами интенсивностью

9K 9 1,4 тс 12,6 тс=× = каждая.

Рис. 3.24. Схема расположения нагрузки НК

Коэффициент надежности по нагрузке γ

для нагрузки НК принимают равным

1,0. Динамический коэффициент

μ принимают равным 1,10 при 5

≥ . В на-

шем случае 20,9 мλ= , т. е. условие выполняется. Таким образом, интенсивность

сосредоточенной силы от расчетной нагрузки НК составит 12,6 тс 1,1 13, 86 тс×= .

Назначение нагрузок от тележки НК производится по тому же алгоритму, как

для нагрузок АК. Результатом задания нагрузок будут два загружения: загруже-

ние №7 «НК нормативная» (рис. 3.25) и загружение

№8 «НК расчетная» (рис.

3.26).

Рис. 3.25. Загружение №7 «НК нормативная»