Проектирование железобетонного моста отверстием 65 м под железную дорогу через постоянный водоток в Красноярском крае, страница 10

- ветровую нагрузку, направленную в сторону насыпи СНиП 2.05.03-84*, п. 2.24*, прил. 2* и 9*;

- горизонтальную продольную нагрузку от торможения подвижного состава в сторону насыпи  СНиП 2.05.03-84*, пп. 2.2; 2.20*; 2.23*; прил. 2* .

Рисунок 4.2 – Расчетная схема устоя при загружении «в насыпь»

Расчетные усилия.

Усилия, действующие по обрезу фундамента, вычислены и сведены в таблицу 4.2, где для каждой нагрузки указано ее нормативное значение, коэффициенты надежности и сочетаний, а также соответствующие плечи.

Расчетные усилия по обрезу фундамента

Таблица 4.2

Номер п/п	Наименование нагрузки	Обозначение	Нормативная величина , кН	Коэффици- енты надежности		Плечи сил zi, м	Коэф- фици- енты сочетания
1	Собственный вес устоя	G	3877	0,9 и 1,1	-	0,34	1
2	Нагрузка от собственного веса пролетного строения	Pg,rc	851,76	1,1 (0,9)	-	3,09	1
3	Нагрузка от собственного веса балласта с частями пути на пролетном строении	Pд,б	559,70	1,3 (0,9)	-	3,09	1
4	Нагрузка от собственного веса тротуаров с перилами на устое	Ртр,у	36,45	1,3 (0,9)	-	0,74	1
5	Нагрузка от собственного веса балласта с частями пути на устое	Pдб,у	160,08	1,1 (1)	-	0,74	1
6	Нагрузка  от давления грунта	Fhд	407,61	1,4 (0,7)	-	2,23	1
7	Временная нагрузка на пролетном строении	Рv,rc	1993,90	-	1,23	3,09	0,8
8	Временная нагрузка на устое	Рv,y	478,10	-	1,28	0,74	0,8
9	Нагрузка от торможения подвижного состава на пролетном строении	Fт,пс	407,83	-	1,15	6,7	0,7
1 0	Ветровая нагрузка	FW	10,6	-	1.4	4.35	0.5

Величины расчетных усилий относительно центра тяжести расчетного усилия определены по формулам:

;

Эксцентриситеты загружения вычислены по формуле:

Расчеты по прочности и устойчивости.

Рассматривается прямоугольная  форма сечения устоя по обрезу фундамента (см. рисунок 4.3) высотой  b, равной ширине устоя в плоскости задних граней, и шириной h*, равной длине сечения опоры по обрезу фундамента в направлении вдоль оси моста. При этом вычисляют необходимые геометрические характеристики:

А – площадь поперечного сечения (м²),

W – момент сопротивления (м³),

J – момент инерции (м⁴),

r = W / A – ядровое расстояние (м),

r = b·h² /(6·h·b)= h/6 = 6.88/6 = 1.15

а_с= h*/2. 

Расчет на внецентренное сжатие бетонных элементов производят в зависимости от величины эксцентриситета:

e_c = e_c,ст + e_c,сл

e_c,ст =8858/8625 = 1,03

e_c,сл = 7,7 / 400 = 0,02

e_c = 1,03 + 0,02 =1,05

Из  условия e_c< r:

1,05 < 1,15

проводим расчет на прочность:

∑N_i,расч ≤  R_b·b·x

x = 6,88 – 2·1,05·1,027= 4,72м

8625 (кН) ≤  14,3·3,8·4,72 (МПа·м²)

8625 кН ≤ 256480 кН

Расчет на устойчивость

            Устой в данном случае работает как внецентренно сжатый бетонный элемент, рассчитываемый по формуле:

            ,                                                                                    

       - коэффициент продольного изгиба, учитывающий длительное и кратковременное действие нагрузки, принимаемый по формуле:

                  ,                                                                 

где - коэффициент продольного изгиба, учитывающий воздействие временной нагрузки на эксцентриситет;

- то же, от постоянных нагрузок.

N_l=6153 кН, N_m=2472 кН – расчетные продольные усилия от постоянной и временной нагрузки;

N=N_l+N_m=8625 кН – полное продольное расчетное усилие.

            Коэффициенты  определены по табл. 37 [1] в зависимости от отношений l_o/b и l_o/i. Радиус инерции сечения определен по формуле:

           

           

           

Проверка устойчивости положения.

Расчет выполняется по формуле:

M_u = F_hd·γ·η·h/3

M_u =407,61·1,4·2,23 = 1273кН·м

M_z = G·γ·η·x_i + P_бу·γ·η·x_i + P_mр,у·γ·η·x_i + P_g,rc·γ·η·x_i + N_б·γ·η·x_i + N_mр,у·γ·η·x_i + P_v,rc·γ·η·x_i + P_vy·γ·η·x_i+F_т,пс+F_W

M_z =3877 ·0,9·1·3,76+559,7·0,9 ·1·4,17 +36.45·0,9 ·1·4,17 +851.76·0,9 ·1·0,35

+160.08 ·0,9·1·0,35 +1993,9 ·1·0,8·0,35 +478,1 ·1·0,8·4,17+407,83·1·0,7·6,7+ +10.6·0.7·0,5·4,35= 87960кН·м

1273 кН·м ≤ 63970 кН·м

Проверка выполняется.

Расчет устойчивости конструкции устоя против сдвига.

Расчет устойчивости конструкции устоя против сдвига по плоскости обреза фундамента выполняется по формуле:

Q_r = F_hd·γ·η

Q_r =407,61 ·1,4·1 =570.7 кН

Q_z =0,55·8625=4740кН

570.7 ≤ 3880

Проверка выполняется.

5. Конструирование элементов моста.

Балка изготовлена из бетона класса В27,5, с использованием арматуры периодического профиля класса А-II, в плите балластного корыта требуемое количество стержней на 1 м составляет 9 шт. в балластном корыте используется арматура диаметром d = 14 мм.

Главная балка состоит из того же класса бетона и арматуры, требуемое количество рабочей арматуры 28 стержней диаметром d = 36 мм.

Отгибы рабочей арматуры сделаны по эпюре материалов с требуемым запасом 25d для класса бетона В27,5, по п 3.126 [1]. Отгибы расположены за сечением, в котором они учитываются с полным расчетным сопротивлением.

Сечение балки тавровое, пролетные строения состоят из двух балок, соединенных диафрагмами.

Хомуты диаметром d = 10 мм, расположены с переменным шагом: в пределах четверти пролета шаг составляет 15 см, с середине – 25 см.