Расчет проезжей части пролетных строений. Расчет главных балок пролетного строения, страница 3

9,81 К кН/м. разделяющие участки другого знака длиною более 20 м загружаются нагрузкой 13,7 кН/м. Нормативная временная нагрузка на одну главную балку определяется для участков линии влияния как

, или

Нормативная временная нагрузка умножается при расчете на прочность на коэффициент надежности по нагрузке , принимаемый равным

l, м	0	50	150 и более
	1,30	1,15	1,10

где l - длина загружения линии влияния (за вычетом длин участков, загружаемых порожним 

            подвижным составом).

Коэффициент надежности по нагрузке для порожнего подвижного состава принимается равным =1.

Полные усилия в сечениях разрезной балки при расчете на прочность определяются с учетом всех требований по следующим формулам:

                                                                           
        В этих формулах коэффициенты надежности по нагрузки для постоянных нагрузок принимаются γ_f >1, динамический коэффициент 1 + μ определяется при значении λ = l.

Усилия при расчете на трещиностойкость определяются от действия на конструкцию нормативных нагрузок. Коэффициенты надежности по нагрузке в предыдущих формулах принимаются ; динамический коэффициент 1 + μ =1,0

По результатам вычислений строят эпюры М и Q.

2.2. Расчет балки из предварительно-напряженного железобетона

2.2.1.  Расчет на прочность по изгибаемому моменту

В нашем случае типом поперечного сечения главных балок является тавровая форма.

Максимальная ширины плиты сжатой зоны тавровых и коробчатых сечений, учитываемая в расчете, ограничена длиной свесов плиты, которая не должна быть больше 6( - приведенная (средняя) толщина плиты при фактической ширине плиты b_f, ).

Расчетная ширина плиты  таврового сечения не должна превышать значения , а длина свесов плиты между соседними балками не должна быть больше 0,5(В - b), где В – расстояние между осями главных балок, b – толщина ребра балки.

Действительная форма плиты переменной толщины и вутов заменяется в расчетном сечении прямоугольной формой с толщиной  и шириной .

Центр тяжести арматуры ориентировочно назначается на расстоянии а_s = 0,12 … 0,18м от нижней грани пояса балки.

            

	Рис. Поперечное сечение главной балки

 

Расчет на прочность по изгибающему моменту производим, начиная с наиболее нагруженного сечения. Определяем в первом приближении высоту сжатой зоны бетона х₁ при действии расчетного момента М_i, где i – номер рассматриваемого сечения

,

    (0,29 > 0,202)

Сечение рассчитывается как прямоугольное и необходимая площадь рабочей арматуры:

Плечо пары внутренних сил таврового сечения:

Определяем необходимую площадь рабочей арматуры:

Задаваясь диаметром проволоки равным 5 мм, определяем количество стержней:

В одном пучке 24 проволоки, следовательно, число пучков равно

Вычисляем окончательное значение плеча пары внутренних сил:

Условие прочности сечения по изгибающему моменту записывается в виде:

2.2.2.  Расчет на трещеностойкость в стадии изготовления и эксплуатации

А.  Проверка по образованию нормальных трещин в стадии эксплуатации.

Расчет производится по наибольшему изгибающему моменту  от нормативных нагрузок. Предполагается, что на стадии образования трещин бетон и арматура сохраняют упругие свойства. Благодаря предварительному напряжению конструкция работает полным сечением.

После размещения рабочей арматуры определяем размеры нижнего пояса балки.

Исходя из существующих способов создания предварительного напряжения, рассмотрим два случая.

При напряжении арматуры на бетон рассматриваются две стадии работы конструкции под нагрузкой. На первой стадии конструкция работает бетонным сечением, воспринимая усилия от предварительного напряжения арматуры в каналах и собственного веса. Нейтральная ось сечения расположена от нижней грани балки на расстоянии

    

где A_b – площадь бетонного сечения

      A_b0 – площадь ослабления сечения каналами

       S_b – статический момент бетонного сечения относительно нижней грани балки

На второй стадии на балки пролетного строения действует нагрузка от веса балласта с частями пути (дорожного покрытия на автодорожных мостах) и временная вертикальная нагрузка. На этой стадии после инъектирования каналов арматура и бетон конструкции работают совместно. Геометрические характеристики определяются для приведенного сечения, в котором арматура заменяется бетоном эквивалентной площади. Значения коэффициента приведения напрягаемой арматуры к бетону n₁ даны в таблице ниже.

Класс Вид                бетона арматуры	В30	В40	В50	В60
Проволочная	5,4	4,9	4,5	4,4
Стержневая	5,7	5,2	4,8	4,7

Приведенная (с учетом арматуры) площадь поперечного сечения

n₁ = 4,9 – коэффициент приведения напрягаемой арматуры к бетону (В40).

Статический момент приведенного сечения относительно нижней грани равен

Центр тяжести приведенного сечения находится на расстоянии

от нижней грани

от верхней грани

Момент инерции приведенного сечения относительно нейтральной оси вычисляется по формуле

При определении момента инерции бетонного сечения I_p необходимо в данной формуле заменить

 и  на значения  и  и принять А_р = 0.

Допуская в период эксплуатации предельные растягивающие напряжения в бетоне  - для железнодорожных мостов и  - для автодорожных мостов, определяем усилие натяжения арматуры N, передаваемое на бетон конструкции:

Определяем усилие натяжения арматуры N, передаваемое на бетон конструкции:

растягивающие  напряжения в бетоне;

ожидаемые растягивающие напряжения у нижней грани:

Рис. К расчету предварительно-напряженной главной балки в стадии эксплуатации и изготовления

Установившиеся напряжения в арматуре от ее предварительного натяжения