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

Подождите немного. Документ загружается.

При большом пролете плиты расчетным может оказаться случай загружения

ее двумя сближенными тележками (рис. 4.11).

Рис. 4.11. Схема загружения плиты двумя сближенными тележками

Рабочую ширину плиты в этом случае принимают по наружным границам

распределения крайних грузов и для двух колес она составляет

aa d=++

где d − расстояние между осями тележек, равное 1,5 м.

Ширина распределения нагрузки в этом случае

,bb c

где с – минимальное расстояние между колесами соседних тележек, принимаемое

равным 1,1 м.

При расчете плиты обычно рассматривают ее полосу шириной 1 м. Эту полосу

загружают нагрузкой от ее собственного веса и нагрузкой от АК или НК. Изги-

бающие моменты в плите рассчитывают по принимаемым расчетным схемам. В

плите бездиафрагменных пролетных строений изгибающие

моменты допускается

вычислять следующим приближенным способом. Вначале вычисляют наиболь-

ший изгибающий момент М

в середине пролета плиты как в простой балке на

двух шарнирных опорах. Затем вычисляют изгибающие моменты в пролетах на

поправочные коэффициенты, учитывающие влияние защемления плиты в ребрах

и их податливости. В связи с тем, что плита в бездиафрагменных пролетных

строениях участвует в поперечном распределении нагрузки между балками, в ней

середине пролета и у опор могут возникать изгибающие моменты обоих знаков.

Поправочные коэффициенты дают возможность вычислять в связи с этим два

значения моментов для середины пролета и для опоры. Плиту необходимо прове-

рять на моменты обоих знаков.

При учете воздействия одного колеса нагрузки АК значение М

вычисляют по

формуле

()

()()

0 1

21,

82 2 8

fp f

пл fпл виз fвиз пк fпк

Mq q q lb

ab b

γνγ

⎛⎞

=γ+γ+γ + + − +μ

⎜⎟

⎝⎠

где

пл

q − собственный вес 1 м

плиты;

виз

q − собственный вес выравнивающего,

изоляционного и защитного слоев;

пк

q − собственный вес покрытия; ,

пл

γ ,

виз

пк

γ − коэффициенты надежности по нагрузке, принимаемые по табл. 8 [3]

(

)

1,1 0, 9 ;

fпл

γ=

(

)

1, 3 0, 9 ;

fвиз

γ=

(

)

1, 5 0, 9

fпк

γ=

);

(

)

μ − динамический коэффи-

циент для временной нагрузки; P − усилие на ось тележки нагрузки АК;

− ин-

тенсивность распределенной нагрузки АК; ,

γγ − коэффициенты надежности

по нагрузке, принимаемые по табл. 14 [3]

(

)

1, 5; 1, 2

fp f ν

γ= γ = ; l − расчетный про-

лет плиты;

,ab

− расчетные размеры распределения нагрузки по плите (см. вы-

ше).

Расчетные значения изгибающих моментов с учетом поправочных коэффици-

ентов можно принимать:

в середине пролета

0,5 ; 0, 25 ;

MM M

+−

=−

на опорах

0, 25 ; 0,8 .

MM M

+−

=−

Максимальное значение поперечной силы в плите вычисляется как в простой

разрезной балке с учетом площадки распределения нагрузки поперек плиты:

()

22 2

пл fпл виз fвиз пк fпк fp f i

lP y

Qq q q

⎛⎞

=γ+γ+γ +γ +γ ω+μ

⎜⎟

⎝⎠

∑∑

где

y − ординаты линий влияния поперечной силы под грузами;

a − рабочая

ширина плиты по формуле при расстоянии x

от опоры до груза;

ω − площади

линии влияния поперечной силы под полосовой нагрузкой ν.

По полученным расчетным значениям усилий подбирают арматуру для плиты и

затем производят проверку ее прочности и трещиностойкости как прямоугольно-

го изгибаемого элемента. Рекомендуется следующая последовательность выпол-

нения этих расчетных операций:

1. Принимают по данным аналогичных конструкций толщину плиты h

, диаметр

рабочей арматуры d и толщину защитного слоя δ

2. Вычисляют рабочую высоту плиты

−δ −

3. Принимают приближенно плечо внутренней пары сил

0,925 .zh

≈

.0,925%.

4. Вычисляют необходимое количество арматуры для середины пролета и на опо-

ре плиты для верхней и нижней их зон по формуле

5. Подбирают необходимое количество стержней и производят расстановку их в

сечениях в соответствии с рекомендациями, данными в п. 15.2 [3]. Решают вопрос

о переводе части стержней путем их отгиба из одной зоны в другую.

6. Проверяют несущую способность сечения по изгибающему моменту

(

)

0,5 ,

Rbx h x

−

где

=≤ξ

7. Производят расчет плиты на прочность при действии поперечной силы по фор-

мулам (94) и (101) [3].

8. Производят расчет по раскрытию трещин по формуле (124) СНиП [3] с учетом

того, что плита армируется ненапрягаемой арматурой и относится к категории

требований по трещиностойкости 3в, для которой допускается раскрытие трещин

не более 0,02 см. Если какая-либо

из проверок в сечениях плиты не удовлетворяет

требованиям норм, то рекомендуется в них увеличить количество арматуры.

5. ЗАДАНИЕ НА ВЫПОЛНЕНИЕ КУРСОВОГО ПРОЕКТА

Тема проекта – «Сборный железобетонный балочный автодорожный мост»

Исходные данные

(см. табл. 4.2, рис. 4.12):

Длина пролетного строения.

Категория дороги.

Габарит проезжей части.

Содержание расчетно-конструктивной части

Произвести компоновку поперечного сечения моста из унифицированных

сборных конструкций.

Выполнить сбор нагрузок и статический расчет пролетного строения.

Выполнить расчет на прочность балки ребристого пролетного строения.

Выполнить расчеты балки в середине пролета на прочность, трещиностой-

кость и деформативность. На опорном участке − на прочность и трещино-

стойкость.

Рис. 4.12. Схема моста

Таблица 4.2

Исходные данные для выполнения курсового проекта

№ варианта

Длина пролетного

строения, L, м

Категория дороги

Габарит

проезжей

части

Вариант применения

типового проекта*

1 12 II Г-11,5 УБ

2 15 II Г-11,5 УБ

3 18 II Г-11,5 УБ

4 21 II Г-11,5 УБ

5 24 II Г-11,5 УБ

6 33 II Г-11,5 УБ

7 12 III Г-10 УБ

8 15 III Г-10 УБ

9 18 III Г-10 УБ

10 21 III Г-10 УБ

11 24 III Г-10 УБ

Продолжение табл. 4.2

№ варианта

Длина пролетного

строения, L, м

Категория дороги

Габарит

проезжей

части

Вариант применения

типового проекта*

12 33 III Г-10 УБ

13 12 IV Г-8 УБ

14 15 IV Г-8 УБ

15 18 IV Г-8 УБ

16 21 IV Г-8 УБ

17 24 IV Г-8 УБ

18 33 IV Г-8 УБ

19 12 III Г-11,5 УБ

20 15 III Г-11,5 УБ

21 18 III Г-11,5 УБ

22 21 III Г-11,5 УБ

23 24 III Г-11,5 УБ

24 33 III Г-11,5 УМУ

25 12 II Г-11,5 УМУ

26 15 II Г-11,5 УМУ

27 18 II Г-11,5 УМУ

28 21 II Г-11,5 УМУ

29 24 II Г-11,5 УМУ

30 33 II Г-11,5 УМУ

31 12 III Г-10 УМУ

32 15 III Г-10 УМУ

33 18 III Г-10 УМУ

34 21 III Г-10 УМУ

35 24 III Г-10 УМУ

36 33 III Г-10 УМУ

37 12 IV Г-8 УМУ

38 15 IV Г-8 УМУ

39 18 IV Г-8 УМУ

40 21 IV Г-8 УМУ

41 24 IV Г-8 УМУ

42 33 IV Г-8 УМУ

43 12 III Г-11,5 УМУ

44 15 III Г-11,5 УМУ

45 18 III Г-11,5 УМУ

46 21 III Г-11,5 УМУ

* УБ – укороченные балки пролетного строения (уменьшенный пролет); УМУ –

укороченные монолитные участки (увеличенное количество балок).

Графическая часть проекта:

1. План моста. Продольный и поперечный разрезы на стадии эскизного проекта с

показом условных отметок.

2. Рабочие чертежи опорных частей.

3. Деталь соединения полок балок.

4. Рабочий чертеж армирования рассчитанной несущей конструкции (продольные

и поперечные разрезы).

5. Рабочие чертежи сеток, каркасов и закладных деталей.

6. Выноска напрягаемых арматурных элементов (пучков, канатов, стержней).

7. Чертеж

анкерных устройств напрягаемой арматуры.

8. Спецификация арматурных изделий и выборка арматурных сталей на рассчи-

танную конструкцию.

9. Примечания.

Объем графической части − 2 листа формата А1:

− лист 1 − план моста, продольный и поперечный разрезы; рабочие чертежи опор-

ных частей; деталь соединения балок; опалубочный чертеж балки пролетного

строения, сечения балки, температурный шов

, узлы, детали проезжей части, со-

пряжение с насыпью;

− лист 2 − чертеж рассчитываемой конструкции (балки) пролетного строения мос-

та.

Предложенный вариант моста вычерчивают в масштабе 1:100...1:200. Масштаб

выбирают таким, чтобы на листе, расположенном длинной стороной горизонталь-

но, были размещены полная длина моста и поперечный разрез. Детали сборных

конструкций и узлов вычерчивают

в масштабе 1:20...1:50.

Из-за ограниченности времени в курсовом проекте рассматривается только один

вариант, в дипломном же проекте необходимо проработать не менее трех вариан-

тов моста. Для выбора основного варианта необходимо руководствоваться указа-

ниями нормативных документов.

6. КУРСОВОЙ ПРОЕКТ НА ТЕМУ «СБОРНЫЙ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЙ

БАЛОЧНЫЙ МОСТ»

6.1. Последовательность выполнения курсового проекта

1. Тщательно изучить и осознать исходные данные.

2. Выбрать по альбому типовых чертежей, имеющихся в методическом каби-

нете кафедры, основную несущую конструкцию пролетного строения (пролет и

тип конструкции указаны в задании).

3. Скомпоновать поперечные сечения моста с учетом заданного габарита и ка-

тегории дороги. Ширину тротуара назначить самостоятельно (по действующим

нормам).

4. Выбрать

вариант опор и назначить ориентировочно их размеры, конструк-

цию фундаментов опор, исходя из грунтовой обстановки.

5. Определить конструкцию и размеры опорных частей. При выполнении пп. 5

и 4 необходимо пользоваться типовыми проектами.

6. Вычертить фасад и план моста, совместив его с поперечным разрезом. Пока-

зать не менее 2 пролетов.

7. Подсчитать постоянные нагрузки, действующие на пролетное строение.

8. Назначить схемы возможных невыгодных загружений временными нагруз-

ками АК и НК.

9. Определить

постоянные и временные нагрузки от подвижного состава,

пользуясь [3, 5].

10.Назначить расчетную схему ребристого пролетного строения. Выполнить

статический расчет пролетного строения и определить величины нормативных,

расчетных моментов и поперечных сил для наиболее нагруженной балки ребри-

стого пролетного строения.

11. Принять в соответствии с рекомендациями норм класс бетона и классы ар-

матурных сталей

для несущих конструкций пролетного строения. Записать нор-

мативные и расчетные характеристики бетона и арматуры.

12.Выполнить статический расчет пролетного строения на ЭВМ с использова-

нием программного комплекса «МИРАЖ» или «ЛИРА». Построить эпюры мо-

ментов и поперечных сил для наиболее нагруженной балки.

13. Выполнить расчеты балки по первой группе предельных состояний [3]:

− расчет

по несущёй способности нормального сечения железобетонной балки

пролетного строения моста на действие изгибающего момента в стадии эксплуа-

тации;

− проверка по несущей способности (прочности) балки в сечении посередине

пролета на стадии предварительного напряжения;

− расчет наклонных сечений балки на прочность по поперечной силе.

14. Выполнить расчеты балки второй группе предельных состояний

[3]:

− расчет балки на образования трещин в сечении на середине пролета в стадии

эксплуатации;

− проверка по минимальным сжимающим напряжением при отсутствии времен-

ной нагрузки;

− проверка по образованию продольных трещин в нижней части сечения балки

при обжатии;

− проверка по образованию продольных трещин в нижней части сечения балки в

стадии эксплуатации;

− расчет по образованию нормальных трещин в верхней части сечения балки при

обжатии;

− расчет по раскрытию трещин в нижней части сечения балки в середине пролета;

− расчет на образование наклонных трещин в стадии эксплуатации;

− расчет прогиба балки по середине пролета в стадии эксплуатации.

15. Завершить выполнение графической

части проекта.

6.2. Контрольные вопросы для самопроверки

к защите курсового проекта

1. Что является основой типизации конструкций и унификаций основных кон-

структивных схем?

2. Как отражаются требования технологичности на конструктивных решениях

элементов сборных конструкций?

3. Каковы конструктивные особенности. сборных разрезных мостов, путепро-

водов?

4. Каковы современные тенденции в конструктивных решениях балочных мос-

тов?

5. Когда применяются плитные и когда ребристые пролетные строения?

6. Каковы очертания

и основные размеры сборных балок пролетного строе-

ния?

7. Стыки сборных балок пролетного строения.

8. Какие виды искусственных сооружений возводят на автомобильных доро-

гах?

9. Какое назначение имеют основные элементы мостового перехода?

10. Как классифицируют мосты?

11. Каковы габариты мостов, путепроводов на автомобильных дорогах и в го-

родах и порядок их назначения?

12.

Какие факторы учитывают при обосновании размера пролета моста?

13. Какие нагрузки и воздействия учитывают при проектировании мостов?

14. Какие группы предельных состояний учитывают при проектировании мос-

тов?

15. Какова методика формирования расчётных сопротивлений материалов ис-

пользуемых при проектировании мостов?

16. Каковы основные требования к материалам, применяемым в конструкциях

железобетонных мостов?

17. Что называется

предельным состоянием элемента конструкции?

18. Что такое нормативная нагрузка и чем она отличается от расчетной?

19. Условия, обеспечивающие совместную работу арматуры и бетона в желе-

зобетонных конструкциях?

20. Какие случаи расчета могут встретиться при расчете на прочность попе-

речных (нормальных) сечений изгибаемых элементов таврового сечения?

21. Что такое эпюра материалов?

22. В чем

заключается идея создания предварительного напряжения в железо-

бетонных конструкциях?

23. Какими способами может быть достигнуто предварительное обжатие бето-

на?

24. Какими преимуществами обладает предварительно напряженные железо-

бетонные конструкции?

25. Какие классы бетона и стали выгодные применять для напряженно арми-

рованных конструкций и почему?

26. Как назначается величина начального предварительного напряжения арма-

туры?

27. Какие факторы влияют на процессы развития потерь напряжения в напря-

гаемой арматуре?

28. Почему внутренние анкеры пучковой предварительно напряженной арма-

туры устанавливают по длине мостовой балки в разных местах?

29. На какие временные нагрузки рассчитывают пролетные строения мостов?

Схемы нагружения. Сочетания нагрузок.

30. Методы расчета пролетных строений мостов с учетом их пространственной

работы. Вычисление коэффициента поперченной установки.

31. Расчетные схемы и методы расчета пролетных строений мостов с исполь-

зованием ЭВМ.

32. Динамический коэффициент для автомобильной нагрузки, что он учитыва-

ет и особенности его вычисления.

33. Особенности расчета балки моста по первой группе предельных состояний.

34.

Особенности расчета предварительно напряженной балки по второй группе

предельных состояний.

35. Усилия, влияющие на образование поперечной трещины?

36. Усилия, влияющие на образование наклонной трещины?

37. Конструирование арматуры в балке моста без предварительного напряже-

ния.

38.Конструирование арматуры в предварительно напряженной балке моста.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Гибшман, Е.Е. Городские инженерные сооружения: учеб. для вузов / Е.Е.

Гибшман. − М.: Издательство Министерства коммунального хозяйства РСФСР,

1959. − 355 с.

Мосты и сооружения на дорогах: учеб. для вузов: В 2 ч. / П.М. Саламахин,

О.В. Воля, Н.П. Лукин и др.; под ред. П.М. Саламахина. − М.: Транспорт, 1991. −

Ч.1. − 344 с.

СНиП 2.05.03-84*. Мосты и трубы / Госстрой СССР. – М.: ГП ЦПП, 1996. –

214 с.

ГОСТ Р 52398-2005. Классификация автомобильных дорог. Основные па-

раметры и требования / Федеральное агентство по техническому регулированию и

метрологии – М.: Стандартинформ, 2006. – 3 с.

ГОСТ Р 52748-2007. Дороги автомобильные общего пользования. Норма-

тивные нагрузки, расчетные схемы нагружения и габариты приближения. / Рос-

техрегулирование – М.: Стандартинформ, 2008. – 10 с.

Гибшман, Е.Е. Мосты и сооружения на дорогах: учеб. для вузов / Е.Е.

Гибшман, Б.П. Назаренко − 2-е изд., перераб. и доп. − М.: Транспорт, 1972.— Ч1.

− 408 с.

Гибшман, М.Е. Проектирование транспортных сооружений: учеб. для вузов

/ М.Е. Гибшман, В.И. Попов − 2-е изд., перераб. и доп. − М.: Транспорт, 1988. −

447 с.

Власов, Г.М. Расчет железобетонных мостов: учеб. для вузов / Г.М. Власов,

В.П. Устинов − М.: Транспорт, 1992. − 256 с.

Соловьев, Б.В. Статический расчет пролетного строения балочного разрез-

ного железобетонного моста: учебное пособие для студентов специальности 2903

по специализации 2903.02 − «Конструкции зданий и сооружений» / Б.В. Соловьев,

В.И. Миловидов; под ред. доц., канд. техн. наук Б.В. Соловьева. − Челябинск:

ЧГТУ, 1993. − 37 с.

10.

Миловидов, В.И., Соловьев Б.В. Расчет пролетного строения балочного

разрезного железобетонного моста: учебное пособие / В.И. Миловидов, Б.В. Со-

ловьев. − Челябинск: ЧГГУ, 1995. − Ч.2 − 34 с.

11.

Соловьев, Б.В. Расчет на ЭВМ балочного пролетного строения железобе-

тонного автодорожного моста: учебное пособие / Б.В. Соловьев. − Челябинск:

Изд-во ЮУрГУ, 1999. − 28 с.

12.

Соловьев, Б.В. Автоматизированное проектирование железобетонных

мостовых конструкций: учебное пособие / Б.В. Соловьев, А.А. Карякин. − Челя-

бинск: Изд-во ЮУрГУ, 2000. − 49 с.

13.

Соловьев Б.В. Расчет железобетонных промежуточных опор мостов на

ЭВМ: учебное пособие / Б.В. Соловьев, В.И. Миловидов. − Челябинск: ЧГТУ,

1996. − 39 с.