Проектирование железобетонного моста под железную дорогу через водоток в Сибири, страница 10

Схема 1 учитывает влияние следующих нагрузок:

1)  собственный вес опоры;

2)  боковое давление грунта;

3)  собственный вес пролётного строения;

4)  временную подвижную нагрузку на пролётном строении;

5)  временную подвижную нагрузку на устое;

6)  тормозную силу.

Первый расчёт ведём при силах от торможения подвижного состава, направленных в сторону пролёта.

Равнодействующая нормативного бокового давления грунта определяется формулой [3,прил.3,п.1.]:

,                                     (4.1)

где h_x = 6,45м - высота засыпки (от подошвы рельса до отметки расчётного уровня); b = 4,25 м – средняя по высоте ширина устоя, на которую распределяется горизонтальное боковое давление грунта; p_n – нормативное горизонтальное давление грунта [3,п.2.6.]:

                               ,           (4.2)

где g = 17,7 кН/м³ – нормативный удельный вес грунта; t_n – коэффициент нормативного бокового давления грунта засыпки, определяемый по формуле:

,                                          (4.3)

j = 35⁰ – угол внутреннего трения грунта.

В итоге расчётов получим:

t_n = tg²(45-35/2)=0,27;

p_n = 17,7*6,45*0,27=30,82 кПа;

F_h = 0,5*6,45*4,25*30,82=422,5 кН.

     Временную вертикальную нагрузку определяем по [3,прил.5. табл.1.] в зависимости от длины загружения l и относительного положения вершины линии влияния a. Принимаемое положение линии влияния: для устоя a = 0,5, для пролёта a = 0 [3,прил.5., табл.2.]. Длину загружения призмы обрушения l₃ следует принимать равной половине высоты от подошвы шпал до расчётного сечения опоры. l₃=3,1м.

     Получаем V₁ = 198,792 кН/м и V₃ =272,163 кН/м. V₁ и V₂ – нормативная  эквивалентная нагрузка соответственно для пролёта и устоя [3, прил.5].

     Сила, передаваемая от подвижного состава находящегося на пролётном строении, на ось опорной части:

,                                              (4.4)

в формуле l_р = 17,5м – расчётный пролёт.

N_v1 = 198,792*17,5/2= 1739,43 кН.

     Сила от временной подвижной нагрузки на призме обрушения образует дополнительные боковые давления F₁ и F₂ – нагрузки от горизонтального давления грунта при расположении на насыпи подвижного состава:

                                            (4.5)

                                       (4.6)

,                                                 (4.7)

где  - коэффициенты, зависящие от соответствующих высот [3, прил.8, табл.1] h=8,18м, h₁=1,9м; b=4.4м – ширина устоя; P_V3=100,8кН.

.

     Собственный вес пролётного строения передаваемый на ось опорной части:

,                                             (4.8)

где Sg_i – сумма сил от собственного веса элементов пролётного строения (собственного веса балки, веса балласта с частями пути, вес от тротуаров пролётного строения, вес перил).

N_g = 113,5*17,5/2= 993,125 кН.

     Определим нагрузку от давления ветра:

                          ,        (4.9)

где q₀=0,6 – скоростной напор ветра; K_h=1,2 – коэффициент изменения скоростного напора по высоте; C_W=1,9 – аэродинамическийкоэффициент лобового сопротивления [3, прил.9].

                    

     Определим нагрузку от торможения подвижного состава:

                                     (4.10)

                          .

     Определим собственный вес устоя N_оп и точку приложения его силы тяжести.

Рис.4.2. Расчётная схема к определению собственного веса устоя.

А₁ = 3,02*5,8=20,46 м²;

А₂ = 0,5*0,4*3,52=1,549 м²;

А₃ = 0,8*3,52=2,816 м²;

А₄ = 1,9*6,4+0,96*6,32=18,3 м²;

А = А₁ + А₂ + А₃ + А₄ = 43,095 м²;

Объём бетона устоя: V=(20,46+1,549+2,816)*4,4+18,3*4,1 =184,08 м³;

Вес устоя: N_оп = g_б*V =24*184,08 = 4417,98 кН,

где g_б=24кН/м³ – удельный вес бетона.

     Для определения положения точки приложения силы N_оп воспользуемся формулой (дополнительной осью является стенка полки 1-1 рис.4.2 и положительный отсчёт - влево):

                                               (4.11)

  х = [20,416*2,9+1,459*5,947+18,3*3,2-2,816*0,4]/[43,095-2,816]=3,1м.

     Центр тяжести расположен на расстоянии 3,1м от оси 1-1.

     Усилия, действующие в центре тяжести подошвы можно определить по формулам:

              ,                (4.12)

где N,кН и M,кНм – сила и момент, действующие в центре тяжести подошвы; g_f- коэффициент надёжности по нагрузкам [1,п.2.10]; h-коэффициент сочетаний [1,п.2.2]; r_i – расстояние (плечо) от i-ой силы до центра тяжести подошвы. Значения N и M определяем с помощью ПЭВМ (программа Microsoft Excel).

     Получаем N=7310,26 кН и M=-3993,3 кНм.

     Усилия, действующие в центре тяжести подошвы можно определить по формулам 4.12.

     Получаем N₁=12370,1 кН и M₁=9973,972 кНм.

     Получаем N₂=12370,1 кН и M₂=23393,8 кНм.

Все расчёты усилий велись в разработанной программе Microsoft Excel.

Проверки.

5. Конструирование моста.

Балка изготовлена из бетона класса В40 с использованием арматуры класса А-II.

По расчетам установлено требуемое количество арматуры. Оно составляет: в плите балластного корыта 11Æ12, в главной балке 24Æ36 – над опорой, 10Æ36 – середина первого пролёта, 16Æ36 – в середине второго пролёта. Хомуты Æ8 расположены с шагом, переменным по длине балки.

Отгибы продольной арматуры сделаны через 360 мм за сечением, в котором стержни использованы в полном объеме. Начало отгиба в соответствии с [3] не менее чем 22 диаметра рабочей арматуры.

Сечение балки  не ребристое. Пролетные строения состоят из двух балок, соединенных между собой с помощью диафрагм. Диафрагмы соединены сваркой закладным частей из уголков. После установки блоков на опоры уголки стыкуемых диафрагм соединяют вертикальными, стальными накладками. Приварка накладок обеспечивает соединение блоков достаточное для пропуска нагрузки по пролетному строению. Пролетные строения устанавливают на опоры консольно-поворотным краном на железнодорожном ходу ГЭПК-130.

Мостовое полотно устроено следующим