Разработка вариантов автомобильного металлического моста

Содержание

Содержание. 2

Часть 1. Разработка вариантов. 3

1.1   Вариант № 1. 3

1.2   Вариант № 2. 5

1.3   Сравнение вариантов. 7

Часть 2. Расчет ортотропной плиты. 8

2.1    Расчет плиты на прочность . 8

2.1.1   расчет продольного ребра ортотропной плиты . 9

2.1.2   расчет поперечного ребра ортотропной плиты . 13

2.2    Расчет плиты на устойчивость . 14

2.3    Расчет главных балок по прочности и деформациям . 17

2.4    Проверка местной устойчивости стенки балки . 25

2.5    Расчет монтажного стыка . 28

Список литературы  . 30

Часть 1. Разработка вариантов.

Разработка вариантов металлического моста

под автомобильную  дорогу.

1.1   Вариант № 1.

Для соблюдения требований подмостового габарита в первом варианте предусматриваем русловую часть мостового перехода перекрыть балочным пролетным строением с ортотропной плитой 63м; остальные – балками 42 м.

Таким образом, схема моста: 2х42+63+2х42+2х3,63=238,26 м.

Конструкцию опор принимаем из сборного железобетона по типовому решению. Фундаменты проектируем на металлических трубах диаметром 1 м с железобетонным заполнением.

Определим необходимое количество свай-оболочек на одну опору, собрав всю нагрузку, действующую на нее:

Р=Рпс+Роч+Ро+Рпп+Рф

Рпс=227,8*2=455,6 т;

Роч=(15,7/3)=5,23 т;

Ро=2,5*1,1*2*(73,32+125,34+49,44)=1364,55 т;

Рпп=2,5*1,1*(1,2*1,2*0,5)*6*2=23,8 т;

Рф=2,5*1,1*(8,3*22,7*2)=1036,255 т;

Проверка по допускаемым напряжениям:

Рт=Рпс+Роч+Ро+Рпп=1849,18

А=3*8,5*2=51

Проверка сходится.

1036,255+1849,18=2885,435

14 свай диаметром 1 м и длиной 10м.

Определение объемов работ и стоимости по конструктивным элементам моста приведены в таблице 1.

Таблица 1.

Наименование работ	Единица измерения	Количество	Стоимость единицы, руб	Общая стоим. Тыс. руб.
1	2	3	4	5
1.Сооружение устоя: устройство фундамента из монолитного бетона (2 шт.) 2.Сооружение промежуточной опоры: Сборный железобетон (8  шт.) – H=16м Сваи (12  шт.) – H=16м 3.Пролетные строения: Балка 63 метра (1шт.) Балка 42 метра (4 шт).	м3               м3 м3 т т	339,34 197,02 94,24 227,8 158,5	90 180 400 880 880	61,08 283,708 376,96 200,464 557,92

Общая стоимость по варианту     1480,132

1.2   Вариант № 2.

Для улучшения архитектурных данных, во втором варианте сделаем ферменный мост. Возьмем 2 фермы длиной 66 м с ездой понизу и балки, длиной 42 и 63 метра.

Получается схема моста: 42+66*2+63=237 м.

Конструкцию опор так же принимаем из сборного эежелезобетона, но по другому типовому решению. Фундаменты проектируем на металлических трубах диаметром 1 м с железобетонным заполнением.

Р=Рпс+Роч+Ро+Рпп+Рф

Рпс=(235,97+11,38+6,04)*2=506,78 т;

Роч=(15,7/3)=5,23 т;

Ро=2,5*1,1*2*(103,46+125,34+49,44)=1530,32 т;

Рпп=2,5*1,1*(1,2*1,2*0,5)*6*2=23,8 т;

Рф=2,5*1,1*(8,3*22,7*2)=1036,255 т;

Проверка по допускаемым напряжениям:

Рт=Рпс+Роч+Ро+Рпп=2066,13

А=3*8,5*2=51

Проверка сходится.

1036,255+2066,13=3102,385

12 свай диаметром 1 м и длиной 10м.

Определение объемов работ и стоимости по конструктивным элементам моста приведены в таблице 2.

Таблица 2.

Наименование работ	Единица измерения	Количество	Стоимость единицы, руб	Общая стоим. Тыс. руб.
1	2	3	4	5
1.Сооружение устоя: устройство фундамента из монолитного бетона (2 шт.) 2.Сооружение промежуточной опоры: Сборный железобетон (8  шт.) – H=16м Сваи (12  шт.) – H=16м 3.Пролетные строения: Ферма 66 метров (2шт.) Балка 63 метра (1шт.) Балка 42 метра (1 шт).	м3               м3 м3 Т Т т	339,34 238,4 94,24 235,97 227,8 158,5	90 180 400 900 880 880	61,08 343,296 113,097 424,746 200,464 139,48

Общая стоимость по варианту      1282,163

1.3 Сравнение вариантов:

С точки зрения архитектурной выразительности, вариант №2 выглядит более привлекательным за счет разрезных ферм. По технологии монтажа вариант №2 будет значительно сложнее за счет большого количества узлов на разрезных фермах. В обоих вариантах есть возможность применения типовых пролетных строений, т.к. условия эксплуатации довольно посредственные. Поскольку мост находится не в черте большого населенного пункта, вариант № 1 менее трудозатратный, то к расчету принимаем вариант №1.

Часть 2. Расчет ортотропной плиты.

2.1   Расчет плиты на прочность

Произведем расчет ортотропной плиты на местную нагрузку при следующих исходных данных: l=3 м, L=4. Материал плиты - сталь марки 15ХСНД. Толщина дорожного покрытия на пролетном строении h= 75мм. Нагрузка - А14(четыре полосы движения).

Постоянная распределенная нагрузка на продольное ребро составляет:

Определяем параметры временной нагрузки:

2.1.1   Расчет продольного ребраортотропной плиты

Линии влияния усилий в продольных ребрах плиты приведены на рисунке.

Подбор сечения производим с помощью системы AutoCAD:

1) Продольное ребро

А=4,1×10^-3 м²

у_с=0,05м

I= 2,37×10^-5  0,195296*10 ^-5 м4

W^в=×10^-4 м³

W^н=×10^-4 м³

2) Поперечное ребро

А=5,1×10^-2 м²;

у_с=0,42м

I= 19,79×10^-5 м⁴

W^в=21,98×10^-4 м³

W^н=×10^-4 м³

Sx= 3,120*10^-3  м³;

Далее, по формуле                                                                                                            расчитываем изгибающие моменты:

=

=22,29 кН*м

По формулам

Реакции опор продольного ребра определяем по формуле:

где k = 0,5 при загружении на максимальный изгибающий момент в середине ребра, а при загружении на максимальный опорный момент k=1,18 для  и k=0,38 для и

- расстояние от начала балки до оси колеса

-расстояние между стрингерами

поперечная ширина главных балок

момент инерции стрингера

момент инерции поперечного ребра

- число колес в пределах длины пролета поперечного ребра L

коэффициент полосности для j-го колеса

- коэффициенты надежности, принятые 1,1

При загружении на максимум :

При загружении на максимум :

Строим линию влияния дополнительного момента М_Д с помощью программы ORTO

По формуле  и  определяем дополнительные моменты :

- при загружении на максимум :

В итоге наибольшие изгибающие моменты равны:

-в середине пролета ребра

-над поперечным ребром

Продольные нормальные напряжения в плите:

а).в сечении посередине пролета  продольного ребра:

- растягивающие в точке А

-сжимающие по нижней части грани листа(точка B)

б).в сечении над поперечным ребром:

-сжимающие в точке D

-растягивающие по нижней грани листа (точка C)

Полученные напряжения будут учтены в дальнейшем.

Теперь рассчитаем поперечное ребро для ортотропной плиты

2.1.2 Расчет поперечного ребра ортотропной плиты

Постоянная нагрузка

Изгибающий момент в середине пролета поперечного ребра от постоянной нагрузки:

Загружением линии влияния получаем максимальную реакцию поперечного ребра на давление одной нити нагрузки:

Максимальные усилия от временной нагрузки:

Итого:

Проверяем прочность поперечного ребра:

где

 расчетное сопротивление металла продольного ребра (по СНиП 2.03.05-84)

R_s — расчетное сопротивление стали сдвигу;

 коэфицент условий работы, равный 1,0, т.к. мост автодорожный

 принимаем приближенно

Проверка выполнена.

2.2 Расчет ортотропной плиты на устойчивость

Конструкция стрингера коробчатого сечения проходит проверку местной