Проектирование металлического железнодорожного моста

1.     Введение.                                                                                                 4

2.     Составление вариантов.                                                                    5

2.1        Вариант 1.                                                                                                                                                     5

2.2        Вариант 2.                                                                                                                                                     6

2.3        Вариант 3.                                                                                                                                                     7

3.     Расчет пролетного строения.                                                          9

3.1        Расчет продольных и поперечных балок проезжей части.                                                         9

3.1.1     Определение расчетных усилий.                                                                                                        9

3.1.2     Подбор сечений.                                                                                                                                   20

3.1.2.1      Подбор сечения продольной балки.                                                                                      20

3.1.2.2      Подбор сечения поперечной балки.                                                                                       22

3.1.3     Подбор сечения “рыбок”.                                                                                                                   24

3.1.4     Расчет прикреплений.                                                                                                                          24

3.1.5     Расчет связей между продольными балками.                                                                                26

3.1.6     Подбор ребер жесткости.                                                                                                                   26

3.2        Расчет главных ферм.                                                                                                                            27

3.2.1     Построение линий влияния усилий в элементах главных ферм.                                               27

3.2.2     Определение усилий в элементах ферм.                                                                                         29

3.2.3     Подбор сечений элементов главных ферм.                                                                                    30

3.2.4     Расчет прикреплений элементов решетки ферм.                                                                           31

3.2.5     Расчет стыков элементов поясов.                                                                                                      32

3.2.6     Расчет продольных связей между фермами.                                                                                 33

4.     Литература.                                                                                           34

1.  Введение.

Под металлическим мостом подразумевается транспортное сооружение, у которого металлические пролетные строения имеют наибольшие пролеты и перекрывают, как правило, основную (русловую) часть мостового перехода.

Общая методика проектирования и в случае металлического моста остается в целом неизменной. Вместе с тем имеется ряд особенностей, вызывающих определенные трудности:

Ø  конструкции металлических мостов и способы их возведения обладают большим разнообразием, что создает сложности при разработке вариантов моста и выборе оптимальных решений;

Ø  в этом проекте впервые приходится сталкиваться с мостом через многоводную судоходную реку.

Курсовой проект состоит из трех частей: составление вариантов моста; расчет; конструирование металлического пролетного строения.

2.  Составление вариантов.

Изучив задание на курсовой проект, и приняв во внимание такие факторы как:

·  Река класса III, подмостовой габарит (110+60)*15м

·  Отверстие реки - 455м.

·  Число путей железной дороги – 1.

·  Отметка насыпей подхода – min

Принимаем решение на проектирование следующих вариантов моста.

2.1  Вариант 1.

Так как основной и смежный подмостовые габариты большие то их перекрываем неразрезным пролетным строением 110+132+110м. Пойменные части реки перекрываем железобетонными пролетными строениями. Левую пойму: пятью балками l_п=23,6м и одной l_п=16,5м. Правую пойму: двумя балками  l_п=23,6м.

Устои применены обсыпные свайного типа. Длина крыла устоя – 5,3м.

Опоры монолитные пустотелые железобетонные. Ширина по фасаду: в надводной части – 3,6м, в подводной – 4м.

Схема моста следующая:16,5+23,6+23,6+23,6+23,6+23,6+110+132+110+23,6+23,6м.

Теоретическая длина моста.

Фактическая длина моста.

L_Ф=546.24м

Отклонение от теоретической длины моста составляет:

Достоинствами данного варианта являются:

Ø  применение типовых пролетных строений;

Ø  наличие дополнительного судоходного габарита;

 Недостатками варианта являются:

Ø  большое количество промежуточных опор.

Расчет фундаментов промежуточных опор.

Опора 2.

Количество свай определяется по формуле:

N_с.в.=46,9+82,9=129,8т

N_м.п.=2,2*20,05=44,11т

N_вр=15,56*20,05=311,9т

N_оп=370т

Опоры 3,4,5,6,11.

Количество свай определяется по формуле:

N_с.в.=82,9+82,9=165,8т

N_м.п.=2,2*23,6=51,92т

N_вр=15,56*23,6=367,2т

N_оп=370т

Опора 7,8,9,10.

Количество свай определяется по формуле:

N_с.в.= =633,36т

N_м.п.=319,44т

N_вр=1610,5т

N_оп=1096,8т

Наименование элементов моста.	Единица измерения.	Стоимость единицы, руб	Количество.	Стоимость, руб.
Опоры.
Изготовление и погружение ж/б свай-оболочек диаметром 1,6м	1м3 сваи	420	446,508	187533,36
Изготовление и погружение ж/б свай-оболочек диаметром 0,6м	1м3 сваи	380	22,61	8591,8
Заполнение ядра сваи-оболочек монолитной бетонной смесью методом ВПТ	1м3 сваи	60	1459,92	87595,2
Сооружение монолитных железобетонных ростверков опор	1 м3 кладки	140	905	126700
Сооружение бетонных устоев из блоков	1 м3 кладки	125	30	3750
Сооружение монолитных железобетонных опор	1 м3 кладки	140	17,8	2492
Итого на опоры:				416662,36
Пролетные строения.
Изготовление и монтаж ж/б пролетных строений lп=23,6м	1м3 ж/б	380	450,31	171117,8
Изготовление и монтаж ж/б пролетных строений lп=16,5м	1м3 ж/б	300	35,21	10563
Изготовление и монтаж стальных пролетных строений со сквозными фермами	1т металла	1050	1569	1647450
Опорные части	1т металла	1000	70	70000
Мостовое полотно на безбалстных ж/б плитах	1м пути	120	546	65520
Итого на пролетные строения:				1964650,8
Общая стоимость моста:				2381313,2

2.2  Вариант 2.

Для уменьшения количества промежуточных опор заменим железобетонные пролетные строения на сплошностенчатые металлические l_п=34,2м.Для придания мосту лучших архитектурных качеств заменим неразрезное пролетное строение со сквозными фермами 10+132+110м на неразрезное пролетное строение со сквозными фермами 132+132м.

Устои применим те же, обсыпные свайного типа. Длина крыла устоя – 5,3м.

Опоры монолитные пустотелые железобетонные. Ширина по фасаду: в надводной части – 3,6м, в подводной – 4м.

Схема моста следующая:34,2+34,2+34,2+34,2+132+132+34,2+34,2+34,2+34,2м.

Теоретическая длина моста.

Фактическая длина моста.

L_Ф=550.05м

Отклонение от теоретической длины моста составляет:

Достоинствами данного варианта являются:

Ø  применение типовых пролетных строений;

Ø  хорошие архитектурные качества;

Ø  удобство монтажа;

 Недостатками варианта являются:

Ø  большое количество промежуточных опор.

Расчет фундаментов промежуточных опор.

Опора 2,3,4,8,9,10.

Количество свай определяется по формуле:

N_с.в.=81,2т

N_м.п.=2,4*34,2=82,08т

N_вр=15,56*34,2=532,15т

N_оп=370т

Опоры 5,6,7.

Количество свай определяется по формуле:

N_с.в.=813,1т

N_м.п.=380,2т

N_вр=15,56*132=2053,92т

N_оп=1096,8т

Наименование элементов моста.	Единица измерения.	Стоимость единицы, руб	Количество.	Стоимость, руб.
Опоры.
Изготовление и погружение ж/б свай-оболочек диаметром 1,6м	1м3 сваи	420	480,42	201776,4
Изготовление и погружение ж/б свай-оболочек диаметром 0,6м	1м3 сваи	380	22,61	8591,8
Заполнение ядра свай-оболочек монолитной бетонной смесью методом ВПТ	1м3 сваи	60	1570,8	94248
Сооружение монолитных железобетонных ростверков опор	1 м3 кладки	140	810	113400
Сооружение бетонных устоев из блоков	1 м3 кладки	125	30	3750
Сооружение монолитных железобетонных опор	1 м3 кладки	140	14,8	2072
Итого на опоры:				423838,2
Пролетные строения.
Изготовление и монтаж стальных пролетных строений lп=34,2м	1м3 металла	700	649,6	454720
Изготовление и монтаж стальных пролетных строений со сквозными фермами	1т металла	1050	1379	1447950
Опорные части	1т металла	1000	59,44	59440
Мостовое полотно на безбалстных ж/б плитах	1м пути	120	550	66000
Итого на пролетные строения:				2028110
Общая стоимость моста:				2451948,2

2.3  Вариант 3.

Для уменьшения количества промежуточных опор заменим пролетные  сплошно-стенчатые металлические строения l_п=34,2м на сплошностенчатые сталежелезобетонные l_п=55,8м. Для уменьшения давления на устой крайние пролеты перекроем железобетонными пролетными строениями l_п=23,6м.

Устои применим те же, обсыпные свайного типа. Длина крыла устоя – 5,3м.

Опоры монолитные пустотелые железобетонные. Ширина по фасаду: в надводной части – 3,6м, в подводной – 4м.

Схема моста следующая:23,6+55,8+55,8+132+132+55,8+55,8+23,6м.

Теоретическая длина моста.

Фактическая длина моста.

L_Ф=546,95м.

Отклонение от теоретической длины моста составляет:

Достоинствами данного варианта являются:

Ø  применение типовых пролетных строений;

Ø  хорошие архитектурные качества;

Недостатками варианта являются:

Ø  трудности монтажа.

Расчет фундаментов промежуточных опор.

Опора 2,3,7,8.

Количество свай определяется по формуле:

N_с.в.=164,34т

N_м.п.=2,4*55,8=133,92т

N_вр=15,56*55,8=868,25т

N_оп=370т

Опоры 4,5,6.

Количество свай определяется по формуле:

N_с.в.=813,1т

N_м.п.=380,2т

N_вр=15,56*132=2053,92т

N_оп=1096,8т

Наименование элементов моста.	Единица измерения.	Стоимость единицы, руб	Количество.	Стоимость, руб.
Опоры.
Изготовление и погружение ж/б свай-оболочек диаметром 1,6м	1м3 сваи	420	395,64	166168,8
Изготовление и погружение ж/б свай-оболочек диаметром 0,6м	1м3 сваи	380	22,61	8591,8
Заполнение ядра свай-оболочек монолитной бетонной смесью методом ВПТ	1м3 сваи	60	1293,6	77616
Сооружение монолитных железобетонных ростверков опор	1 м3 кладки	140	660	92400
Сооружение бетонных устоев из блоков	1 м3 кладки	125	30	3750
Сооружение монолитных железобетонных опор	1 м3 кладки	140	13	1820
Итого на опоры:				350346,6
Пролетные строения.
Изготовление и монтаж ж/б пролетных строений lп=23,6м	1м3 ж/б	380	128,66	48890,8
Изготовление и монтаж стальных пролетных строений lп=55,8м	1м3 металла	700	563,2	394240
Изготовление и монтаж стальных пролетных строений со сквозными фермами	1т металла	1050	1379	1447950
Опорные части	1т металла	1000	59,44	59440
Мостовое полотно на безбалстных ж/б плитах	1м пути	120	547	65640
Итого на пролетные строения:				1967270
Общая стоимость моста:				2317616,6

Вывод.

К разработке принимаем 2 вариант моста , так как он несмотря на то что дороже, около 6%, гораздо более удобен в монтаже.

3.  Расчет пролетного строения.

3.1  Расчет продольных и поперечных балок проезжей части.

3.1.1  Определение расчетных усилий.

Конструкции современных металлических пролетных строений, как правило, рассчитываются как пространственные. При условном расчленении конструкции на отдельные плоскостные системы учитывается их совместная работа и взаимное влияние.

К одной из таких условных плоскостных систем относится проезжая часть пролетных строений со сквозными главными фермами, которая специальными конструктивными приемами включается в совместную работу с поясами главных ферм. В курсовом проекте расчет продольных балок можно вести в два этапа.

Первый этап. Расчет продольныхбалок производится без учета их совместной работы с поясами главных ферм.

Второй этап. Определение дополнительных усилий в балках от их включения в совместную работу с поясами ферм и производится соответствующая