Расчет пролетного строения из монолитного железобетона. Расчет балки пролетного строения

II РАЗДЕЛ

Расчет пролетного строения.

Расчет балки пролетного строения.

1.         Материалы.

Путепровод представляет собой преднапряженное плитное неразрезное пролетное строение из монолитного железобетона.

Главные балки выполнены из тяжелого бетона класса В40 по прочности на сжатие со следующими расчетными сопротивлениями:

В расчетах по предельным состояниям первой группы:

- сжатие осевое R_b=17,5 МПа (180кг/см²);

-растяжение осевое R_bt=1,15 МПа (12,0кг/см²)

в расчетах по предельным состояниям второй группы:

- сжатие осевое R_b,ser=26,5 МПа (260кг/см²)

- растяжение осевое R_bt,ser=1,95 МПа (20,0кг/см²)

Е_b=352000кг/см²

Рабочая арматура предварительно напряженная в виде канатов из высокопрочной проволоки Æ5мм, каждый из которых состоит из 15 семипроволочных прядей К-7 d=15мм.

Контролируемое усилие в пучке без учета потерь в анкерах и захватах принято равным 75% гарантированного усилия и составляет :

     0.75x184x7=966 kH (98.5 тс)

арматура ненапрягаемая со следующими расчетными характеристиками:

для класса АIII марки 25Г2С или 35ГС по ГОСТ 5781-82 и ГОСТ 380-88*;

-  нормативное сопротивление растяжению R_sn=390 МПа (4000 кг/см²)

-  расчетное сопротивление растяжению при расчетах по предельным состояниям первой группы R_s=350 МПа (3550 кг/см²)

для класса АI марок Ст3сп и Ст3кп соответственно

R_s=235 МПа (2400 кг/см²)

R_s=210 МПа (2150 кг/см²)

2.         Постоянная нагрузка.

2.1.      Основные размеры поперечного сечения пролетного строения:

высота пролетного строения

ширина поверху

расстояние между осями балок

ширина балки по низу

толщина плиты между балками

                          на консолях

площадь поперечного сечения балки А

                                                     балки Б

2.2.      Интенсивность первой постоянной нагрузки.

		норм. нагр,	Коэф. над.	расч.нагр,
		т/м		т/м
1	Вес балки	8,79	1,1	9,669

2.3.      Размеры и типы элементов проезжей части, принятые в расчете:

-  толщина асфальтобетона проезжей части

-  толщина защитного слоя

-  толщина гидроизоляции

-  колесоотбой – железобетонный карнизный блок

2.4.      Интенсивность второй постоянной  нагрузки.

		норм. нагр,	Коэф. над.	расч. нагр,
		т/м		т/м
1	Асфальтобетон проезжей части	0,184	2,0	0,368
2	Защитный слой	0,125	1,3	0,1625
3	Гидоизоляция	0,03	1,3	0,039
4	Выравнивающий слой	0,063	1,3	0,0819
		0,402		0,651

3.  Расчет пролетного строения.

3.1  Основные положения расчета.

Расчет выполнен в соответствии с действующими в настоящее время в Российской Федерации СНиП 2.05.03-84* “Мосты и трубы. Нормы проектирования.”

Расчет выполнен по комплексу программ "Проектирование железобетонных предварительно напряженных строений", Москва, "Cоюздорпроект".

Конструкция пролетного строения – две неразрезных предварительно напряженных балок постоянной высоты 1.6 м.

Пролетное строение расположено на горизонтально-круговой кривой радиусом 106.125 м и вертикально-круговой кривой радиусом 2500 м.

3.2  Метод монтаже пролетного строения – на сплошных подмостях. Пролетное строение бетонируется секциями. Длинна 1-ой секции 99.34 м, 2-ой секции – 90.00 м.

3.3  Временной нагрузкой, принятой в расчете, является три колонные нагрузки А-14. Выполнены проверки на нагрузку НК-80. Усилия определялись на каждую балку отдельно.

4.  Расчет главной балки А.

4.1  Вычисление усилий и выполнение проверок проведено для 96 сечений.

4.2  Определение усилий и напряженно-деформативного состояния главной балки пролетного строения от постоянных нагрузок выполнено с учетом конструктивно-технологических факторов. Для учета усадки и ползучести использовались зависимости модифицированной теории строения бетона. При этом значения нормативных деформаций ползучести бетона c_n и усадки э_snприняты по таблице 3 приложения 2 СНиП 2.05.03-84* в соответствии с прочностью бетона R_bp для бетона класса В40 по прочности на сжатие. Учет изменения величин нормативных величин нормативных деформаций усадки бетона во времени, а также в зависимости от размеров сечения и влажности окружающей среды производится в соответствии с таблицами 1 и 2 приложения 13 СНиП 2.05.03-84*. Потери от релаксации принимались:

-3.5% при напряжении равном 0.8 R_p

-2.5% при напряжении равном 0.7 R_p

для других значений напряжений в арматуре s_р (без  учета потерь) применена зависимость

учет протекания ползучести, усадки и релаксации во времени выполнен в соответствии с требованиями п.3.14 СНиП 2.05.03-84*.

4.3       При выполнении проверок несущей способности главных балок учтены следующие потери предварительного напряжения:

а) первые потери на стадии обжатия

-  в следствии деформации анкеров

-  от трения о стенки каналов

-  релаксация напряжений в арматуре

Для компенсации потерь от обжатия и других непредвиденных потерь допускается при натяжении перетяжка до 0.8 R_пр в течении 5 мин. с отпуском до 0.75 R_пр.

б) вторые потери на стадии эксплуатации

-  от усадки и ползучести

-  от релаксации напряжений в арматуре(в размере 50% от полных)

4.4       Проверка на поперечную трещиностойкость выполнена путем сопоставления фибровых напряжений от нормативных напряжений равным 1.4R_bt,ser=2.73 МПа. При этом минимальные сжимающие напряжения от постоянной нагрузки не должны быть меньше 1.6 МПа (проверка на зажатие трещин).

Максимальные сжимающие нормативные напряжения в крайних фибрах на стадии эксплуатации не должны превышать R_b,mc2=16.7 МПа (проверка на продольную трещиностойкость).

Результаты расчета на трещиностойкость главной балки приведены в таблице

4.5  Расчет на прочность по нормальным сечениям выполняется путем сопоставления расчетного предельного момента, выдерживаемого сечением, и расчетного момента от суммарных нагрузок.

Предельный момент определен по формулам СНиП 2.03.01-84 “Бетонные и железобетонные конструкции”, как для сечения с рассредоточенной арматурой, что предусмотрено п.3.61 СНиП 2.05.03-84*.

Схема армирования характерных сечений приведена на рис.    , а результаты расчетов нормальных сечений – в таблице

4.6  Значение поперечных сил и реакции на стадии эксплуатации пролетного строения приведены в таблице

Положение наклонных сечений задано в соответствии с п.3.79 СНиП 2.05.03-84*.

Предельное расчетной ширины раскрытия трещин в главной балке

D_cr=0.015 см.

4.7  Результаты проверок сечений пролетного строения по главным и касательным напряжениям приведены в таблице

Вычисление напряжений выполнено для уровня центра тяжести бетонного сечения, при этом касательные напряжения определялись по классической формуле Журавского.

Поскольку экстремальные главные и касательные напряжения могут возникать на различных стадиях работы пролетного строения и от разных положений временной нагрузки, их определение выполнено для оценки по четырем  критериям:

Критерий 1 – экстремум главных сжимающих напряжений;

Критерий 2 – то же, растягивающих;

Критерий 3 – максимум касательных напряжений, действующих в плоскости сечения;

Критерий 4 – то же, минимум.

Расчет плиты проезжей части.

1.  Постоянная нагрузка на плиту