Определение грузоподъемности железобетонных пролетных строений

Содержание

Введение. 2

Часть I.. Оценка грузоподъёмности железобетонного пролётного строения. 3

1.1  Основные расчётные данные. 3

1.2  Расчёт элементов пролётного строения по прочности.. 4

1.2.1.          Основные данные и вспомогательные расчёты.. 4

1.2.2.          Расчёт плиты балластного корыта. 6

1.2.3.          Расчёт главной балки. 9

1.3  Расчёт элементов пролётного строения по выносливости.. 12

1.3.1           Основные данные и вспомогательные расчёты. 12

1.3.2           Расчёт плиты балластного корыта. 12

1.3.3.          Расчёт главной балки. 17

1.4. Сравнение классов элементов пролётного строения с классами подвижного состава. 20

Часть II. Усиление железобетонного пролётного строения. 22

2.1. Усиление плиты балластного корыта. 22

2.2. Усиление главной балки.. 25

2.2.1.          Расчёт по прочности. 25

2.2.2.          Расчёт по выносливости. 26

Список используемой литературы.. 28

Введение

            Грузоподъемность железобетонных пролетных строений определяется методом классификации по предельным состояниям первой группы – на прочность и на выносливость. В данном проекте мы для каждого заданного несущего элемента определим наибольшую допустимую для него равномерно распределенную временную вертикальную нагрузку и сравним её вертикальным воздействием конкретного железнодорожного состава.

При превышении нагрузки выше допустимой необходимо принять решение по усилению, реконструкции или замене несущего элемента.

Часть I.    Оценка грузоподъёмности железобетонного пролётного строения

1.1      Основные расчётные данные

Цельноперевозимое железобетонное пролётное строение с расчётным пролётом l=15,8 м, имеет следующие показатели:

·  фактическая прочность бетона R_сж=130 кг/см²=1300 т/м²;

·  толщина балласта под шпалой h_b=0,6 м;

·  величина смещения оси пути относительно оси пролётного строения

e=0,3 м.

Постоянные нагрузки для расчета плиты балластного корыта шириной 1,0 м.

1.  Участок плиты между рёбрами (сечения 2-2 и 3-3):

- нагрузка от веса балласта с частями пути

- нагрузка от собственного веса плиты, осреднённая в пределах расчётного пролёта

l_р=1,20 м,

,

где       A_i – площадь i-го элемента поперечного сечения плиты;

                                    γ_р=2,5 тс/м³ – объёмный вес балласта с частями пути.

2.  Наружная консоль плиты, осреднённая в пределах расчётного пролёта:

- нагрузка от веса балласта с частями пути

- нагрузка от веса тротуара

- нагрузка от веса борта балластного корыта

- нагрузка от веса консоли плиты

- нагрузка от веса односторонних металлических перил

Постоянные нагрузки для расчета главной балки.

1.  Нагрузки от собственного веса пролётного строения и перил на одну

главную балку:

где V – объём железобетонного пролётного строения, м³;

                  l_п– полная длина пролетного строения.

2.   Нагрузка от веса балласта с частями пути, приходящаяся на одну балку:

где       ω_b – площадь поперечного сечения балластной призмы на пролётном строении, равная 1,385 м².

1.2  Расчёт элементов пролётного строения по прочности

Расчёты для определения класса грузоподъёмности пролётного строения по условию прочности выполняются:

для плиты балластного корыта (сечения 1-1, 2-2 и 3-3);

для главной балки, в сторону которой зафиксировано смещение пути.

Расчетными сечениями рассматриваемой главной балки являются:

сечение А-А по середине пролёта;

сечение А-А, ослабленное дефектами.

1.2.1.  Основные данные и вспомогательные расчёты

1.  Расчётные характеристики материалов пролётного строения для классификации по

условию прочности.

Бетон: для фактической прочности R=1300 т/м² определяем расчётные характеристики бетона на сжатие R_b=550 т/м².

Арматура: для гладкой арматуры – R_s=R_sc=19000 т/м², для арматуры периодического профиля – R_s=R_sc=24000 т/м².

2.  Коэффициенты надёжности к нагрузке:

от веса балласта с частями пути ;

от собственного веса конструкции пролётного строения (или его элементов) и перильного ограждения n_p=1,1;

к временной нагрузке n_к=1,15.

3.  Динамический коэффициенты (при h_b=0,45м):

при расчёте главной балки для эталонной нагрузки и поездной нагрузки ВЛ-83  

;

при расчёте плиты балластного корыта для эталонной нагрузки ;

4.      Изгибающие моменты от постоянных нагрузок для расчетных сечений плиты:

         наружная консоль плиты (сечение 1-1)

;

где                    - коэффициенты надёжности для постоянных нагрузок, принимаемые: ;

            - длина наружной консоли плиты с учётом тротуара, м;

            - расстояние между наружной гранью ребра и внутренней гранью борта балластного корыта, м;

            - длина наружной консоли плиты, м;

      участок плиты между рёбрами (сечения 2-2, 3-3)

;

где       - расстояние между рёбрами в свету, м;

5.      Изгибающие моменты от постоянных нагрузок для расчетных сечений главной балки, когда постоянная нагрузка по длине пролётного строения имеет равномерно распределённый характер, определяется по формуле:

сечение А-А

            Площадь линии влияния

сечение Б-Б

Площадь линии влияния

                                 

6.      Длина распределения временной нагрузки для расчёта плиты:

                        длина распределения временной нагрузки поперёк оси моста

            длина загружения временной нагрузкой наружной консоли плиты

            Для дальнейших расчётов принимается

1.2.2.  Расчёт плиты балластного корыта

Сечение 1-1

            Из задания принимаем: арматура растянутой зоны - 10Ø12, сжатой зоны - 5Ø10. Толщина защитного слоя . Высота сечения  (см. рис.1).

Рис. 1. Сечения 4-4.

            Расстояние соответственно от растянутой и сжатой граней до центра тяжести арматуры:

            рабочая высота сечения

            площадь поперечного сечения соответственно растянутой и сжатой арматуры

где        и  - площади поперечного сечения одного соответственно растянутого и сжатого стержней;

            высота сжатой зоны бетона без учета сжатой арматуры ()

высота сжатой зоны бетона с учётом сжатой арматуры

Вычисляем:

            высота сжатой зоны бетона с учётом сжатой арматуры

            Для дальнейших расчётов принимается x=0,0478м, так как

            Предельный изгибающий момент

Допускаемая временная нагрузка

            Класс плиты в сечении 1-1 по условию прочности

Сечение 3-3.

            Арматура растянутой зоны 5 Ø12, сжатой зоны – 6 Ø12;  Высота сечения

Рис.2. Сечение 3-3.

            Рабочая высота сечения

            Площадь поперечного сечения соответственно растянутой и сжатой арматуры: