Проектирование железобетонного железнодорожного моста (район проектирования - п. Большой Невер)

Температура самой холодной пятидневки с вероятностями: Р = 0,98 t = -13°С; Р = 0,92 t = -40°С;

- Наличие вечномерзлого грунта основания, мощность, температура: вечномерзлый грунт присутствует, мощность: от 50 до 300 м; t_вм = -1°С до -3°С;

- Глубина сезонного оттаивания грунта основания: h_от. = 2,25*1,3 = 2,925 м;

- Отверстие моста: 78,0 м;

- Расчетная нагрузка: С14;

- Габарит поезда: «С»;

- Коэффициент общего размыва: 1,232.

1.2  Обработка продольного профиля

1.2.1  Определение параметров линии общего размыва

Линия общего размыва определяется по формуле:

                                            h_пр = h_др * k_разм                                                    1.1

где h_пр, h_др – глубина размыва водотока до и после размыва отсчитываемая от отметки уровня высоких вод;  k_разм – коэффициент размыва, k_разм = 1,232.

                                                      h_др = отм.УВВ – отм.ДПГ_i                                      1.2

где отм.УВВ – отметка уровня высоких вод, м; отм.ДПГ_i – отметка дневной поверхности грунта, м.

Расчёт производится в табличной форме.

Таблица 1.1 – Параметры линии общего размыва

1.2.2  Разбивка отверстия моста на пролёты

                                               n_пр = L₀ / l₀                                                        1.3

где n_пр – требуемое количество пролётов; L₀ – отверстие моста, L₀ = 78,0 м; l₀ – пролёт в свету, м.

                                                               l₀ = l_п – В_оп                                                       1.4

где l_п – полная длина пролёта, м; В_оп – ширина опоры, В_оп = 2м.

Принимается  l_п = 13,50 м.

l₀ = 13,50 – 2 = 11,50 м;

n_пр = 78,0 / 11,50 = 6,78. Принимается количество пролётов равное 7.

L₀^набр = 7*11,5 = 80,5 м;

Δ = ((80,5-78,0) / 80,5) *100 = 3,10% < 8% - условие удовлетворяется.

Вывод: к дальнейшей разработке принимаю схему моста 7*12,80.

1.2.3  Определение отметок профиля

1.  Отметка подошвы рельса:

                                                   отм. ПР = отм.УВВ + Н₀ + h_стр                                  1.5

где Н₀ – свободное пространство под мостом, Н₀ = 1,5 м; h_стр – строительная высота пролётного строения, h_стр = 1,70 м.

отм. ПР = 95,450 + 1,5 + 1,70 = 98,65 м.

1.  Отметка бортика продольного строения:

                                               отм. БПС = отм.ПР – 0,2                                               1.6

отм. БПС = 98,65 – 0,2 = 98,45 м.

2.  Отметка низа конструкции:

                                                  отм. НК = отм.ПР – h_стр                                              1.7

отм. НК = 98,65 – 1,70 = 96,95 м.

3.  Отметка бровки земляного полотна:

                                                отм. БЗП = отм.ПР – 0,9                                               1.8

отм. БЗП = 98,65 – 0,9 = 97,75 м.

1.2.4  Определение расстояний между центрами опор моста

Расстояние между центрами опор моста определяется по формуле:

                                                   l_i = l_п + e₀                                                     1.9

где e₀ – температурный зазор между опорами, e₀ = 0,05 м.

l_i = 13,50 + 0,05 = 13,55 м.

Данным пролётом перекрывают самое глубокое место водотока и далее симметрично в обе стороны.

1.3  Разработка конструкций промежуточных опор

1.3.1  Описание природно-климатических условий в зоне расположения опор моста

1.  Геокриологические условия:

- зона сплошного распространения вечномерзлых грунтов, мощность – 300 м;

- температура вечномерзлого грунта t_вм = -3^оС;

- глубина оттаивания h_от = 2,925.

2. Геологические условия:

- деятельный слой: суглинок;

- подстилающий грунт: песок с галечником.

                                                     h_оп = отм.ДПГ – отм. ПГ                                        1.10

h_оп.0 = 91,70 – 86,80 = 4,9 м;

h_оп.1 = 90,50 – 86,30 = 4,2 м;

h_оп.2 = 88,50 – 84,90 = 3,6 м;

h_оп.3 = 88,20 – 83,70 = 4,5 м;

h_оп.4 = 88,30 – 83,30 = 5,0 м;

h_оп.5 = 87,00 – 84,50 = 2,5 м;

h_оп.6 = 90,10 – 84,80 = 5,3 м;

h_оп.7 = 90,90 – 85,00 = 5,9 м.

Гидрологические условия:

L₀^зад = 78,0 м; L₀^наб = 80,5 м.

В_в – ширина водотока, В_в = 61,5 м;

h_в – глубина водотока, h_в = 3,0 м;

т.к. В_в = 61,5 м > 35 м, и h_в = 3,0 м > 2 м, то ледоход есть.

Толщину льда принимаю h_л = 1,5 м.

Глубина общего размыва h_о.р.:

h_о.р.0 = 0,80 м;

h_о.р.1 = 1,10 м;

h_о.р.2 = 1,60 м;

h_о.р.3 = 1,65 м;

h_о.р.4 = 1,55 м;

h_о.р.5 = 1,90 м;

h_о.р.6 = 1,15 м;

h_о.р.7 = 1,0 м.

4. Сопутствующие факторы:

Дальность транспортировки сборных элементов моста от индустриальной базы:

L_тр^жд ≤ 2000 км

                                                                  L_тр^ад ≤ 200 км                                             1.11

Индустриальная база расположена в городе Тында. По автомобильной дороге трасса М56 – 175 км. По железной дороге ____ км.

Принята буровая установка    (см. приложение 1).

Учитывая, что данный район строительства находится в зоне сурового климата с h_от = 2,925 м, к дальнейшей разработке принимаем опору безростверкового типа на буронабивных столбах d = 1,5 м.

1.4  Определение геометрических параметров опор

1.4.1  Определение основных размеров опор

Из условий расположения промежуточных строений определяются минимальные требуемые размеры.

Рисунок 1.1 – Минимальные размеры опор

Минимальный требуемый размер опоры вдоль оси моста:

                               А_оп = l_п – l_р + е + а_оч +2с₁ + 2с₂                                    1.12

где а_оч – продольный размер опорной части, а_оч = 0,4 м; с₁ – расстояние между торцами опорной части и опорной площадки, с₁ = 0,2 м; с₂ – расстояние между торцами опорной площадки и подферменной плиты, с₂ = 0,30 м.

Минимально требуемый размер опоры поперёк оси моста:

                                    В_оп = k + b_оч + 2с₁ + 2с₃                                                 1.13

где k – расстояние между осями главных балок пролётного строения, k = 1,8 м; b_оч – поперечный размер опорной части, b_оч = 0,8 м; с₃ – поперечный размер подферменника от опорной площадки, с₃ = 0,3 м.

А_оп = 13,50 – 12,80 + 0,05 + 0,4 + 2*0,2 + 2*0,3 = 2,15 м;

В_оп = 1,8 + 0,8 + 2*0,2 + 2*0,3 = 3,6 м.

1.4.2  Корректировка размеров опоры из условия расположения столбов в плите насадки

А_оп^к = 1,5 + 2*0,25 = 2,0 м.

В_оп^к = 2*1,5 + 2*0,25 + 1 = 4,5 м.

Рисунок 1.2 – Схема определения минимальных размеров опоры

Принимаем опоры с размерами: А_оп = 2,0 м; В_оп = 4,5 м.

1.4.3  Определение глубины заложения столбов

Глубина заложения столбов в грунт зависит от глубины общего и местного размывов. Глубина погружения столба в несущий грунт должна быть не менее 4 метров.

Схема определения глубины заложения приведена на рисунке 1.3.

Рисунок 1.3 – Схема определения глубины заложения столбов (Оп. 5)

1.4.4  Расчет опоры по несущей способности грунта основания

1. Русловая опора

Глубина заделки в грунт столбов окончательно определяется из условия:

                                            N_ст ≥ N_d/n_ст                                                        1.14

где N_d – расчетная сжимающая сила, действующая на сваи в плоскости подошвы, которая определяется по следующему выражению:

                                                     N_d = 1,1 N_n.c + 1,1 N_оп + 1,23 N_ν                                    1.15

где N_n.c – собственный вес пролетного строения,  опирающегося на опору; N_оп – собственный вес опоры выше обреза фундамента; N_св – несущая способность столба по грунту; N_ν – временная нагрузка от подвижного состава, которая определяется по выражению:

                                                             N_ν = w_л.влν                                                        1.16

где ν – эквивалентная нагрузка, определяемая в зависимости от длины загружения линии влияния λ и положения ее вершины α. При этом λ = 2l_п + е₀; α = а/λ, где а – расстояние от опоры до вершины линии влияния; w_л.вл – площадь линии влияния ν, определяемая как:

                                                           w_л.вл = 0,5(2l_п + е₀).                                           1.17

w_л.вл = 0,5*(2*13,50 + 0,05) = 13,525;

λ = 2*13,50 + 0,05 = 27,05 → ν = 165,928;

N_ν = 13,525*165,928 = 2244,18 кН.

Собственный вес плиты-насадки определяется по формуле:

                                             N_оп = V_оп*γ_жб                                                   1.18

где V_оп – объем плиты-насадки, м³; γ_жб – плотность бетона, γ_жб = 24 кН/м³.

N_оп = (1,2*2,0*4,5)*24 = 259,2 кН;

N_d = 1,1*746 + 1,1*259,2 + 1,23*2244,18 = 3866,06 кН;

N_d/n_ст = 3866,06/2 = 1933,03 кН;

Несущая способность столба по грунту определяется следующим