Реконструкция и усиление моста. Усиление продольной балки. Усиление элементов верхнего пояса В2’-3’ и нижнего пояса Н2-3

Содержание

Усиление продольной балки                                                                                   2

Усиление элемента верхнего пояса В2’-3’                                                             5

Усиление элемента нижнего пояса Н2-3                                                                6

Усиление раскоса Р1’-2                                                                                 8

Усиление раскоса Р2-3’                                                                                         10

Список литературы                                                                                                12

Усиление продольной балки

Класс по прочности по нормальным напряжениям составляет К = 9,37 < К_о = 10,79, класс по выносливости К=8,21<К_о=10,79, класс по прикреплению уголков к продольной балке К=8,26<K_о=9,24.

Для усиления продольной балки добавляем по горизонтальному листу 270×10 на верхний и нижний пояса, прикрепляемые к уголкам при помощи высокопрочных болтов Ø22 мм; для увеличения класса по прикреплению уголков к продольной балке устанавливаем на соединительные уголки накладки, позволяющие разместить дополнительные высокопрочные болты. Для усиления используется сталь 16Д.

Заранее заготовленные листы усиления с просверленными отверстиями прикрепляются вплотную к нижним и верхним поясным уголкам. Отверстия в листах пояса сверлятся по отверстиям в листах усиления. Накладки, с заранее просверленными отверстиями, устанавливают на соединительные уголки. Между накладкой и стенкой балки ставят прокладки. Отверстия в листах стенки продольной балки сверлят по накладкам. Старые заклепки в стенке заменяют на высокопрочные болты.

Определение класса продольной балки на прочность по нормальным напряжениям после усиления.

Определяем геометрические характеристики сечения с учетом прикрепленных листов:

-момент инерции I_бр(нов) = 305983 см⁴

-расстояние до центра тяжести y_max= 44,6 см

-момент сопротивления W_бр = I_бр(нов) / y_max = 305983/44,6 = 6861 см³

-расчетный момент сопротивления для балок с горизонтальными листами W_о=0,80 W_бр = 0,8·6861=5488 см³

Коэффициент усиления

где m – коэффициент условий работы;

ρ_о – коэффициент эффективности усиления, учитывающий податливость прикрепления нового металла;

I_бр(нов) – момент инерции сечения после усиления;

I_бр – момент инерции сечения до усиления;

Допускаемая временная нагрузка

где  доля временной вертикальной нагрузки от подвижного состава или постоянной нагрузки, приходящаяся на одну балку (ферму);

- коэффициент надежности к вертикальной нагрузке от подвижного состава;    

- площадь линии влияния изгибающего момента, загружаемая нагрузкой от подвижного состава или постоянной нагрузкой;

- поправочный коэффициент к расчетному моменту сопротивления;

R – основное расчетное сопротивление старого металла элемента;

- суммарная расчетная интенсивность постоянных нагрузок.

Класс продольной балки на прочность

где к_н – нормативное значение эквивалентной нагрузки;

(1+μ)  - динамический коэффициент от воздействия на рассматриваемый элемент условного эталонного поезда.

Определение класса продольной балки на выносливость после усиления.

Допускаемая временная нагрузка

,

где - переходный коэффициент (учитывает снижение динамического воздействия подвижного состава в расчетах на выносливость), определяется по 2, приложение7;

- коэффициент понижения расчетного сопротивления при расчетах на выносливость;

- суммарная нормативная интенсивность постоянных нагрузок (без учета коэффициента надежности).

Класс продольной балки по выносливости

Определение  класса  по прикреплению уголков к продольной балке после усиления

Допускаемая временная нагрузка

m₁-коэффициент, учитывающий влияние изгибающего момента в опорном сечении балки и определяемый в зависимости от параметра η_з;

m_н-коэффициент, учитывающий неразрезность продольных балок и упругую податливость их опорных сечений;

h_з-расстояние между крайними заклепками в пределах высоты продольной балки;

F₀^β-приведенная расчетная площадь заклепок по двойному срезу или смятию;

n_з – число болтов, поставленных по уголку прикрепления в стенке продольной балки;

1/μ_o – приведенная расчетная площадь одного высокопрочного болта.

Коэффициент m_н определяется в зависимости от параметров В_з и D_з.

где l_c – длина стойки, работающей на местную нагрузку, см;

I_Б – момент инерции брутто поперечного сечения продольной балки при ее изгибе в вертикальной плоскости, см⁴;

F_п – площадь брутто поперечного сечения стойки, см²;

d – длина панели проезжей части, см.

χ₃  - коэффициент размерности;

ψ_o – характеристика угловой податливости прикрепления продольной балки;

E – модуль упругости металла, МПа.

По графику (2, приложение13) определяем m_н = 0,65

Определяем m₁=0,698 (2, таблица 3.3)

Класс прикрепления

Усиление элемента верхнего пояса В2’-3’

Класс по прочности составляет К = 9,38 < К = 11,42, класс по устойчивости К = 10,18 < К = 11,42.

Усиление элемента верхнего пояса производится путем постановки двух дополнительных вертикальных листов 380×10 мм, прикрепляемых к вертикальным листам пояса при помощи высокопрочных болтов Ø 22 мм. Для усиления используется сталь 16Д.

Для установки листов усиления расклепывают старые накладки и просовывают листы под них. Вместо заклепок устанавливают высокопрочные болты. Между узлами прикрепления металл усиления крепится к вертикальным листам пояса высокопрочными болтами.

Определение класса элемента верхнего пояса В2’-3’ на прочность после усиления.

Расчетная площадь накладок F_нт,н = 2 · 38 · 1 – 5 · 2,2 · 1 = 65,0 см².

При прикреплении накладок высокопрочными болтами без очистки соприкасающихся поверхностей μ_б = μ_о = 0,301 1/см². Приведенная расчетная площадь болтов, прикрепляющих накладки:

Расчетная площадь элемента до усиления F_нт= 209,22 см². Коэффициент эффективности усиления
ρ_о = 1. Поскольку F_нт,н < F_o^β, получаем расчетную площадь усиленного элемента

F_у  = F_нт + ρ_оmF_нт,н = 209,22 + 1 · 1 · 65,0 =274,22 см²

Коэффициент усиления

Определяем допускаемую нагрузку при расчетах на прочность:

Класс элемента В2’-3’ после усиления

Определение класса элемента верхнего пояса В2’-3’ устойчивость после усиления.

Допускаемая временная нагрузка

где φ – коэффициент продольного изгиба, определяемый в зависимости от гибкости элемента λ_о;

λ_о=l/r,

l – свободная длина элемента, см;

r – радиус инерции, см;

I_бр(нов), F_бр(нов) – момент инерции и площадь сечения брутто с учетом добавленного металла соответственно;