Металлический мост. Составление вариантов железнодорожного моста. Расчёт пролётного строения

Часть 1. Разработка вариантов.

1.1   Вариант № 1.

Назначение основных размеров.

Полная длина моста определяется по заданному отверстию моста с учетом количества пролетов в схеме моста и конструктивных параметров опор (тип устоя, толщина промежуточной опоры и т.д.).

Необходимая длина моста при обсыпных устоях рассчитывается по формуле:   L_п=l₀ + n*b + 2*с*H + 2*a, где

L_п – необходимая длина моста между концами устоев, м;

n –  количество промежуточных опор, попадающих в воду, м;

b –  средняя толщина промежуточной опоры, м;

H –высота от средней линии трапеции, образуемой горизонталями высоких и меженных вод (по которой измеряется отверстие моста), до отметки бровки полотна, м;

l₀ –  отверстие моста, м;

с – крутизна откоса конусов насыпи;

a –  величина захода устоя в насыпь (a = 0,75 при H < 6м и a = 1 при H > 6м).

            Число опор, попадающих в воду – 4, их ширина – 4,5 м.

Таким образом:

H = БН – (УМВ + УВВ)/2 =227,00 – (212,00 + 220,00)/2 =11,0 м.

L_п =260 + 4*4,5 + 2*1,5*11,0 + 2*1 = 313,00 м.

ПР = БН + 0,9 = 227,00 + 0,9 = 227,90 м.

Устои приняты свайные. Длина крыла устоя поверху при пролете примыкающих балок 27,6 м составит 6,3 м. Фактическая длина моста при принятых конструкциях составит (с учетом расстояния между торцами балок по 0,1):

L_ф = 111,09 + 66,94*2 + 27,6*2 + 0,1*6 + 6,3*2 = 313,37 м.

Фактическая длина моста превышает полную расчетную

 0,0012 или 0,12%, что допустимо нормами.

Определение объемов работ.

Пролетные строения.

Пролетного строения полной длиной 111,09 м

Масса металла:

Металлоконструкций – 540,79 т

Высокопрочных болтов – 18,51 т

Объем железобетона:

Плиты мостового полотна – 74,4 м³

Тротуаров и убежищ – 46,7 м³

Пролетного строения полной длиной 66,94 м

Масса металла:

Металлоконструкций – 235,97 т

Высокопрочных болтов – 11,38 т

Объем железобетона:

Плиты мостового полотна – 44,8 м³

Тротуаров и убежищ – 28,1 м³

Промежуточные опоры. Имеем четыре промежуточные опоры высотой по 16,60 м. Объем оголовка опоры из монолитного железобетона:

V_ог =3,2*10,2*0,7 = 22,848 м³

Объем тела опоры из монолитного железобетона:

V_т.о =3,0*10,0*3,9 + 4,5*12,0*9,0 = 603,0 м³

Объем ростверка высотой 3,0 м из монолитного железобетона с размерами в плане 13,0*7,8 м при скосах по 0,5 м :

V_роств.= 3,0*13,0*7,8 – 39,6*0,5³ – 4*0,5³) = 298,75 м³.

При назначении размеров промежуточных опор необходимо учитывать требования норм, в которых указано, как определяются размеры подферменных плит промежуточных опор.

При компоновке фундамента из свай (свай – оболочек) можно пользоваться следующей методикой:

, где

- максимальная сжимающая нагрузка на одну сваю;

m – коэффициент, учитывающий влияние изгибающих моментов, действующего по подошве ростверка, равный 1,5 – 1,8;

SN – сумма расчетных вертикальных сил, действующих по подошве фундамента;

SN = G_пр.стр + G_мп + G_оп  + N_вр

n_c – число свай – оболочек;

G_c – расчетная нагрузка от веса одной сваи;

G_c = 1,1*2,4*(πd²/4)*l_c,

l_c – полная длина сваи;

F_d – несущая способность сваи по грунту.

Здесь G_пр.стр, G_мп, G_оп, N_вр – вертикальные давления, тс, соответственно от собственного веса конструкций пролетных строений, опирающихся на опору; нагрузка от веса мостового полотна; от собственного веса опоры; от временной нагрузки на оголовок опоры от подвижного состава.

Указанные величины определяются по формулам

G_пр.стр = 0,5*1,1*(G_пр.стр1 +  G_пр.стр2);

G_мп = 0 – при езде на безбалластном мостовом полотне (на железобетонных плитах), его            вес включают в G_пр.стр.

G_оп = 1,1*V_оп*2,4;

N_вр = γ_f*(1+ μ )*ν*λ/2, где

l₁,l₂ – полные длины пролетных строений, опирающихся на опоры, м;

γ_f  –   коэффициент надежности для временной нагрузки;

1+μ = 1,0

1,1 – коэффициент надежности для собственного веса конструкции;

2,4 – объемная масса железобетона, т/м³

V_оп – объем тела опоры и фундамента, м³;

G_пр.стр = 0,5*1,1*(540,79+18,51+235,97+11,38+2,4*(74,4+46,7+44,8+28,1)) = 699,737 тс;

G_оп = 1,1*(22,848 + 603,0 + 298,75)*2,4 = 2440,939 тс;

N_вр = 1,1*1,0*14*(111,09 + 66,94)/2 = 1370,831 тс;

åN = 699,738 + 2440,939 + 1370,831 = 4511,507 тс

G_c = 1,1*2,4*(3,14*1,6²/4)*25 = 132,7 тс

При применении 15 свай диаметром 1,6 м, длиной 25 несущая способность сваи по грунту составит F_d = 700 тс

644 тс < 700 тс          Условие выполняется.

Принимаем 15 свай диаметром 1,6 м и длиной 25 м под опору.

Объемы работ и определение стоимостей конструктивных элементов моста приведены в таблице 1.             

Определение общей стоимости моста приводится в таблице 2.

1.2   Вариант № 2.

Назначение основных размеров.

Полная длина моста определяется по заданному отверстию моста с учетом количества пролетов в схеме моста и конструктивных параметров опор (тип устоя, толщина промежуточной опоры и т.д.).

Необходимая длина моста при обсыпных устоях рассчитывается по формуле:   L_п=l₀ + n*b + 2*с*H + 2*a, где

L_п – необходимая длина моста между концами устоев, м;

n –  количество промежуточных опор, попадающих в воду, м;

b –  средняя толщина промежуточной опоры, м;

H –высота от средней линии трапеции, образуемой горизонталями высоких и меженных вод (по которой измеряется отверстие моста), до отметки бровки полотна, м;

l₀ –  отверстие моста, м;

с – крутизна откоса конусов насыпи;

a –  величина захода устоя в насыпь (a = 0,75 при H < 6м и a = 1 при H > 6м).

            Число опор, попадающих в воду – 3, их ширина – 4,5 м.

Таким образом:

H = БН – (УМВ + УВВ)/2 =227,00 – (212,00 + 220,00)/2 =11,0 м.

L_п =260 + 3*4,5 + 2*1,5*11,0 + 2*1 = 308,50 м.

ПР = БН + 0,9 = 227,00 + 0,9 = 227,90 м.

Устои приняты свайные. Длина крыла устоя поверху при пролете примыкающих балок 18,7 м составит 5,3 м. Фактическая длина моста при принятых конструкциях составит (с учетом расстояния между торцами балок по 0,1):

L_ф = 265,05 + 18,7*2 + 0,1*4 + 5,3*2 = 313,45 м.

Фактическая длина моста превышает полную расчетную

0,0158 или 1,58%, что допустимо нормами.

Определение объемов работ.

Пролетные строения.

Пролетного строения полной длиной 265,05 м

Масса металла:

Металлоконструкций – 1379,0 т

Высокопрочных болтов – 56,30 т

Объем железобетона:

Плиты мостового полотна – 177,6 м³

Тротуаров и убежищ – 111,3 м³

Промежуточные опоры. Имеем три промежуточные опоры высотой по 16,60 м. Объем оголовка опоры из монолитного железобетона:

V_ог =3,2*10,2*0,7 = 22,848 м³

Объем тела опоры из монолитного железобетона:

V_т.о =3,0*10,0*3,9 + 4,5*12,0*9,0 = 603,0 м³

Объем ростверка высотой 3,0 м из монолитного железобетона с размерами в плане 13,0*7,8 м при скосах по 0,5 м :

V_роств.= 3,0*13,0*7,8 – 39,6*0,5³ – 4*0,5³) = 298,75 м³.