Расчет коробки балки жесткости. Расчет пилона и вант моста

Расчетные параметры

Постоянные нагрузки:

-  нормативная нагрузка ;

-  максимальная нагрузка ;

-  минимальная нагрузка .

Коэффициент поперечной установки:

- 

- 

Рис.12 “Расчетная схеме при определении КПУ”

Геометрические характеристики:

-  пилон;

-  вант ;

-  балка жесткости

2.2.2  Проверка сечения балки жесткости по прочности.

Проверку сечения проводим в верхних волокнах по наибольшему изгибающему опорному моменту, в нижних волокнах по изгибающему моменту в нижних волокнах.

, где М – максимальный изгибающий момент в балке;

W – момент сопротивления сечения балки;

R – расчетное сопротивление стали, равное  

(по СНиП 2.05.03-84 “Мосты и трубы” с.73 п.4.7);

m – коэффициент условий работы, равный 1.0

(по СНиП 2.05.03-84 “Мосты и трубы” с.77 п.4.19);

Так же проводим расчет по касательным

где Q_оп – перерезывающая сила в опорном сечении;

t_ст – толщина стенки;

S, I_x – статический момент и момент инерции сечения балки;

R – расчетное сопротивление стали, равное  

(по СНиП 2.05.03-84 “Мосты и трубы” с.73 п.4.7);

m – коэффициент условий работы, равный 1.0

(по СНиП 2.05.03-84 “Мосты и трубы” с.77 п.4.19);

и главным напряжениям

где s_м – нормальные напряжения в стенке балки;

t_м – касательные напряжения в стенке балки.

Рис.13 “Геометрические характеристики поперечного сечения балки”

-  по нормальным напряжениям:

1. верхние волокна:

;

2. нижние волокна:

-  по касательным напряжениям:

-  по главным напряжениям:

1. Величину нормальных напряжений берем с эпюры напряжений:

s_m=5023т/м²

2. Величина касательных напряжений определяется по формуле:

Тогда

2.2.3  Проверка сечения балки на устойчивость.

Расчет поперечного сечения коробки ведем по следующей формуле:

.

М – изгибающий момент в балке;

W – момент сопротивления балки;

R – расчетное сопротивление стали, равное  

(по СНиП 2.05.03-84 “Мосты и трубы” с.73 п.4.7);

m – коэффициент условий работы, равный 1.0

(по СНиП 2.05.03-84 “Мосты и трубы” с.77 п.4.19);

j - коэффициент при расчете  на устойчивость

(по СНиП 2.05.03-84 “Мосты и трубы” с.161 приложение15);

Свободна длина элемента .

Радиус инерции определяем из следующего соотношения:

.

Гибкость элемента равна . По таблицам СНиП 2.05.03-84 “Мосты и трубы” определяем коэффициент.

Тогда напряжения будут равны:

.

Уменьшение сечения балки не ведем из соображений возможных больших погибов системы в целом.

2.2.4  Расчет прикрепления балки жесткости.

Стык пролетного строения представляет собой комбинированное соединение. Полки балки свариваются между собой, стенка же соединяется при помощи накладок и болтов.

Максимальные усилия:

-  изгибающий момент ;

-  поперечная сила .

Схема стыка приведена на рис.14.

Рис.14. “Расчетный стык пролетного строения”

Количество болтов в стенке:

, где  - изгибающий момент, приходящийся  на стенку, равный 450тм;

W_б – момент сопротивления болтового поля

;

Q_bh – несущая способность одного болтоконтакта, равная 9.45тс.

 .

Таким образом количество болтов в стенке принимаем равным 18шт.

3. Расчет пилона моста.

Пилон вантового мост рассчитываем как сжато-изогнутый стержень.

Рис. 15 “Расчетные характеристики пилона моста”

Проверку сечения по прочности проводим изгибающему моменту и продольному усилию:

, где М – максимальный изгибающий момент в пилоне;

W – момент сопротивления сечения пилона;

N – продольная сила в пилоне;

А – площадь поперечного сечения пилона;

R – расчетное сопротивление стали, равное  

(по СНиП 2.05.03-84 “Мосты и трубы” с.73 п.4.7);

m – коэффициент условий работы, равный 1.0

(по СНиП 2.05.03-84 “Мосты и трубы” с.77 п.4.19);

.

Расчет поперечного сечения коробки по устойчивости ведем по следующей формуле:

, где  М – максимальный изгибающий момент в пилоне;

W – момент сопротивления сечения пилона;

N – продольная сила в пилоне;

А – площадь поперечного сечения пилона;

R – расчетное сопротивление стали, равное  

(по СНиП 2.05.03-84 “Мосты и трубы” с.73 п.4.7);

m – коэффициент условий работы, равный 1.0

(по СНиП 2.05.03-84 “Мосты и трубы” с.77 п.4.19);

j - коэффициент при расчете  на устойчивость

(по СНиП 2.05.03-84 “Мосты и трубы” с.161 приложение15);

Свободна длина элемента .

Радиус инерции определяем из следующего соотношения:

.

Гибкость элемента равна . По таблицам СНиП 2.05.03-84 “Мосты и трубы” определяем коэффициент.

Тогда напряжения будут равны:

.

4. Расчет вант моста.

Подбор сечения вант проводим исходя из максимального усилия, полученного из программы FERMA. Вант рассчитывается как растянутый элемент. Максимальное усилие действующее в ванте равно 210т. Принимаем вант сечением 70мм с нормативным разрывным усилием равным 425т. Диаметр проволок принимаем равным 7мм.

Расчет на прочность канатов:

 , где N – усилие в канате;

А – площадь поперечного сечения ванты;

R – расчетное сопротивление каната, равное ;

m – коэффициент условий работы, равный 0.8

(по СНиП 2.05.03-84 “Мосты и трубы” с.77 п.4.19);

m₁ – коэффициент условий работы, равный 1.0

(по СНиП 2.05.03-84 “Мосты и трубы” с.160 приложение 14);

.

Уменьшение сечения вант не ведем из соображений возможных больших погибов системы в целом.

5. Расчет системы по деформациям.      

Величины прогибов определяем по программе FERMA, подставляя полученные характеристики сечения балки жесткости, пилона и вант. Предельный прогиб балки жесткости равен . Максимальный прогиб полученный при расчете равен 1.12м, что укладывается в установленные допуски.