Проектирование железобетонного моста средней длины предназначенного для пропуска однопутной железной дороги колеи 1520мм через водоток, страница 11

Рисунок 7 – Расчетная схема устоя при загружении «в пролет».

Определим значения слагаемых, входящих в формулу (5.1).

P_бу = А_б l_у γ_б,                                                  (5.2)

где А_б  = 2,904м² - площадь поперечного сечения балластной призмы; l_у = =7,703м – длина шкафной части устоя; γ_б = 19,4 кН/м³ – объемный вес балласта с частями пути.

P_т = p_тl_у,                                                      (5.3)

где p_т = 4,9 кН/м – погонный вес двусторонних тротуаров с перилами.

P_г = V_г γ_n,                                                      (5.4)

где V_г= 4,53м³ – объем грунта на устое в пределах мягкого въезда; γ_n= 17,7кН/м³ – нормативный объемный вес насыпного грунта на устое.

P_c = V_с γ_жб,                                                     (5.5)

где V_с= 73,36м³ – объем шкафной стенки; γ_жб = 24,5 кН/м³ – объемный вес железобетона.

P_пф = V_пф γ_жб,                                                (5.6)

где V_пф = 1,76м³ – объем подферменной плиты.

P_ту = V_ту γ_жб                                                                             (5.7)

где V_ту = 131,93м³ – объем тела устоя.

Постоянные вертикальные нагрузки от собственного веса пролетного строения и балласта с частями пути на пролетном  строении:

P_g = P_б + P_пс,                                                  (5.8)

где P_б = 0,5 А_б l_п γ_б – постоянная вертикальная нагрузка от веса балласта с частями пути на пролетном строении;

P_пс = 0,5(V_пс γ_жб + p_тl_п) – постоянная нагрузка от собственного веса пролетного строения и тротуаров.

Здесь l_п= 18,7м – полная длина примыкающего к устою пролетного строения, V_пс= 46,18м³ – объем бетона всех блоков пролетного строения и тротуаров.

Постоянные нагрузки от собственного веса устоя и пролетного строения с частями пути показывают на расчетной схеме опоры в виде вертикальных векторов, приложенных в центрах тяжести соответствующих частей устоя, а для давлений, передающихся через опорные части – по оси опирания пролетного строения.

Для каждого вектора определяют плечо до центра тяжести расчетного сечения по обрезу фундамента.

Равнодействующая нормативного горизонтального (бокового) давления на устой от собственного веса насыпного грунта, а также грунта, лежащего ниже естественной поверхности земли на 3м и менее

F_h = 0,5τ_n γ_nh²b,                                             (5.9)

где - коэффициент нормативного бокового давления грунта (при засыпке песчаным грунтом значение нормативного угла внутреннего трения = 35°  ); h= 6,4м – высота засыпки от обреза фундамента до подошвы шпал; b = 3,8м – приведенная (средняя по высоте h) ширина устоя в плоскости задних граней, на которую распространяется горизонтальное давление грунта. Сила F_h приложена на расстоянии h/3 = 2,13м от обреза фундамента.

Эквивалентную нагрузку υ₁на пролетном строении определяюем при длине загружения  = 0,5(l_п + l) = 18,35м и коэффициенте положения вершины линии влияния α₁ = 0,5: υ₁ = 172,04кН/м.

Нормативное вертикальное давление от временной нагрузки на пролетном строении

P_v = υ₁ (l_п + l)² / (8l),                                       (5.10)

где l= 18м – расчетный пролет.

Горизонтальная нагрузка от торможения состава передается на устой в уровне головки рельса и направлена в сторону пролетного строения. Определяется по формуле:

F_t = 0,1υ₂l_п,                                                (5.11)

При этом величина υ₂ определяется при = l_п и α₁ = 0,5: υ₂ = 171,62кН/м.

Горизонтальная ветровая нагрузка передается на устой в уровне центра тяжести опорных частей и направлена в сторону пролетного строения и определяется по формуле:

F_w = 0,2(h_б + h_мп) l_п q₀ k_h c_w,               (5.12)

где h_б = 1,55м – высота балки пролетного строения; h_мп = 0,8м – высота мостового полотна; q₀ = 0,6кПа – скоростной напор ветра; k_h = 1,2 – коэффициент учитывающий изменение ветрового давления по высоте; c_w= 1,9 – аэродинамический коэффициент лобового сопротивления пролетного строения.

.

Эквивалентную временную подвижную нагрузку, расположенную на призме обрушения, υ₃ определяют при длине загружения ₃  = 0,5*(ПШ – ОФ) и коэффициенте α₃=0,5.

υ₃ = 269,23кН/м.

Нормативное (боковое) давление грунта при расположении железнодорожного подвижного состава на призме обрушения (рисунок 8) определяется по формулам:

                                    ;       ,                     (5.13)

где  - давление распределенной на длине шпал (2,7м) временной вертикальной нагрузки (кПа);  - высота, в пределах которой площадь давления имеет переменную ширину, м;  - коэффициенты, зависящие от величины  и  (таблица 5.1 /метода/).

.

= 3,2м

= 1,1м

Рисунок 8 – Расчетная схема к определению величин F₁ и F₂

Плечо бокового давления F₁ определяем по формуле:

                                                        ,                                                   (5.14)

Плечо бокового давления F₂ определяем по формуле:

                                           ,                                    (5.15)

где коэффициенты  и  принимаются по таблице 5.1 /метода/.

5.1.2 Расчетные усилия.

Усилия, действующие по обрезу фундамента, приведены в таблице 10, где для каждой нагрузки указано ее нормативное значение, коэффициенты надежности и сочетаний, а также соответствующие плечи.

В таблице 10 величины коэффициентов надежности к временной подвижной нагрузке и силе торможения или тяги определяются по формулам:

                                 = 1,3 - 0,003 l_п; = 1,2 – 0,002 l_п.(5.16)

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

                                                                                            (5.17)

                      .                    (5.18)

Таблица 10 – Расчетные усилия по обрезу фундамента.