Проектирование железобетонного моста через судоходную реку в Ленинградской области

Петербургский Государственный Университет Путей Сообщения

Кафедра «Мосты»

Курсовой проект:

«Проектирование железобетонного моста»

Выполнил: студент группы С-304                                                  Архипов С.В.   

Научный руководитель:                                                                   Сподарев  Ю.П.  

Санкт-Петербург

2006г.

Содержание

Введение

1.Разработка варианта._______________________________________ 4

1.1.Составление схемы моста._____________________________________ 4

2.1.Расчет плиты балластного корыта._____________________________ 5

2.1.1. Определение расчетных усилий.____________________________________ 5

1.При расчете на прочность.___________________________________________ 6

3.При расчете по раскрытию трещин____________________________________ 6

2.1.2.Подбор сечения плиты проезжей части._______________________________ 7

1.Расчет на прочность.________________________________________________ 7

2.Расчет на выносливость._____________________________________________ 8

3. Расчет наклонных сечений плиты на прочность.________________________ 9

4.Расчет на трещиностойкость.________________________________________ 9

2.2.Расчет главной балки.________________________________________ 10

2.2.1.Определение расчетных усилий.____________________________________ 10

1.При расчете на прочность.__________________________________________ 11

2.При расчете на трещиностойкость.___________________________________ 11

2.2.2.Подбор сечения главной балки._____________________________________ 12

1.Расчет на прочность по изгибающему моменту.________________________ 12

2.Расчет на трещиностойкость по касательным напряжениям._____________ 13

3.Расчет на прочность по поперечной силе._____________________________ 13

Список литературы

Введение.

В данном проекте разработан вариант железнодорожного моста. Проектируемое сооружение удовлетворяет требованиям СНИПа 2.05.03-84, основными из которых является обеспечение надежности, долговечности и возможностью эксплуатации моста.

Место строительства Ленинградская область.Отверстие моста 65 метров.Река  судоходная, ограничений по габариту 6 метров.

Основание сложено супесью пластичной.

В связи с выше перечисленными условиями были приняты следующие решения:

Ø  Русловая и пойменные части перекрываются пролетными строениями

Ø  Опоры принимаются сборно-монолитные бетонные на свайном основании.

Ø  Устой принимаются типовые для железнодорожных мостов (проект 3.501-79)  на свайном основании обсыпного типа. Сваи Æ 60 см.

Изменение и уточнение выбранного варианта приводится в расчете.

1.Разработка вариантов.

1.1.Составление схемы моста.

Предварительно определим характеристики русла реки;

h_р = к×h_b ;

где h_р -глубина размыва;

к - коэффициент общего размыва = 1,3;

h_b - существующая глубина от уровня высоких вод ( Ñ УВВ = 97,3м);

Ñ ПР = Ñ РСУ + h_Г+h_стр = 96,50+2,49+1,55=100,54м.

Ñ БП=100,54-0,9=99,64м

где Ñ ПР - отметка подошвы рельса=100,54;

Ñ БП -  отметка бровки полотна = 99,64м..

Высота средней линии трапеции, образуемой горизонталями высоких и меженных вод (по которой измеряется отверстие моста), до отметки бровки полотна:

Н = Ñ БП - (Ñ УМВ + Ñ УВВ) / 2;

Где Ñ УМВ - уровень меженных вод = 13,4 м.

Н = 99,64 - (94,8 + 97,3)/2 = 3,59м.

Принимаем опоры промежуточные сборно-монолитные для железных дорог (проект серии 3.501-79 на свайном фундаменте).

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

Разработка  варианта.

Необходимая длина моста при обсыпных устоях

L_п = l_о + n×b + 3×H + 2× а,

где L_п - необходимая длина моста между устоями, м;

n - количество промежуточных опор, попадающих в воду, примем = 2;

b - средняя толщина промежуточной опоры, примем = 3 м;

H - высота средней линии трапеции, образуемой горизонталями высоких и меженных вод (по которой измеряется отверстие моста), до отметки бровки полотна, = 3,59 м;

l_о -отверстие моста, = 57,3 м;

3 - два заложения откосов при крутизне откосов 1:1,5;

а - величина захода устоя в насыпь, = 1 м.

L_п = l_о + n×b + 3×H + 2× а =57,3+2*3+3*3,59+2*1=76,07

Lф=16,5+16,5+16,5+16,5+5*0,05+2*3,75=73,3

Это длина не превышает необходимую длину на

(76,07-73,3)/76,07*100%=3,6%<5%

Таким образом, получим, что полная длина моста равна 96,28 м, состоящая из 2 пролетных строений длиной 18,7, по одному пролетному строению длиной 34,2 и 13,5.

Ø  2.Расчет пролетного строения l_р = 11,1м.

2.1.Расчет плиты балластного корыта.

2.1.1. Определение расчетных усилий.

Рис.2 Расчетная схема.

На рисунке 1 даны следующие обозначения нормативных нагрузок при расчетной ширине участка плиты вдоль пролета 1.0 м:

-  собственный вес односторонних металлических перил Р_п = 0,687 кН/м;

-  железобетонной плиты тротуара Р_т = h_т×b_т×g_жб = 0,1×0,57×24,5 = 1,397 кН/м;

-  плиты балластного корыта q_пл = h_пл×g_жб = 0,15×24,5 = 3,7 кН/м;

-  балласта с частями пути q_бл = h_б×g_б = 0,5×19,6 = 9,8 кН/м.

-  нормативная временная нагрузка Р_n = 19,62×К/b;

где 19,62 кН/м – интенсивности нагрузки,

К – класс заданной нагрузки по схеме СК = 11,

b – ширина распределения нагрузки поперек оси пролетного строения, 3.4м для наружной консоли и 3.05м для внутренней,

Тогда Р_n = 63.48 кН/м² для наружной консоли и 70.76 кН/м² для внутренней консоли.

Коэффициент надежности по нагрузке для постоянной нагрузки q_б - g_f2 = 1,3, для остальных постоянных нагрузок Р_п , Р_т , q_пл -g_f2 = 1,1.

Коэффициент надежности по нагрузке к временной нагрузке от подвижного состава принимаем равной g_fn = 1,3.

Динамический коэффициент при расчете плиты на прочность принимается равный

1 + m = 1,5.

Перейдем к расчету усилий:

1.При расчете на прочность.

-  для наружной консоли:

-  для внутренней консоли

2.При расчете на выносливость

max M^’_i  и min M^’_i определяются аналогично усилиям при расчете на прочность при коэффициентах надежности по нагрузке g_f1 ,g_f2 ,g_fn = 1

и динамическом коэффициенте 1 + 2/3m = 1,33.

-  для наружной консоли

-  для внутренней консоли

3.При расчете по раскрытию трещин

Расчет по раскрытию трещин производится по наибольшему значению изгибающего момента  определенного при расчете на прочность от нормативных нагрузок при 1 + m = 1.

Т.к. наибольшее значение получается для внутренней консоли, то получим:

2.1.2.Подбор сечения плиты проезжей части.

Поскольку расчетные усилия во внутренней консоли получились больше, чем в наружной произведем расчет только сечение внутренней консоли.

Рис.3 Поперечное сечение плиты.

1.Расчет на прочность.

Прямоугольное сечение плиты имеет расчетную ширину b = 1,0 м. Толщина плиты h_пл принимается 0,20 м. Задаемся рабочей арматурой периодического профиля класса А-III диаметром d = 12 мм.

Полезная (рабочая) высота сечения при толщине защитного слоя 2 см:

Определяем в предельном состоянии по прочности (при прямоугольной эпюре напряжений в бетоне) требуемую высоту сжатой зоны бетона:

 где М - изгибающий момент в расчетном сечении;

R_b - расчетное сопротивление бетона осевому сжатию

(для бетона класса В35 R_b = 175 кг/см²);

Требуемая площадь арматуры в растянутой зоне плиты:

где z = h₀ - 0.5×x₁ = 0.167мм - плечо пары внутренних сил;

R_s - расчетное сопротивление ненапрягаемой арматуры растяжению

(для А-III R_s = 3300 кг/см²);

Определяем количество стержней арматуры:

 примем 6 стержней на метр.

где A_s1 - площадь сечения одного стержня;

После уточнения площади арматуры с учетом принятого количества стержней определяем высоту сжатой зоны:

 

где A_s - уточненная площадь арматуры (A_s = n_ст×A_s1 = 6×1,131 = 6.786 см²);

Проверяем прочность сечения по изгибающему моменту:

М_пр = R_b × b × X₂ × (h₀ – 0.5×X₂) ³ M

М_пр = 13×10 × 1 × 0.0172 × (0.174- 0.5 × 0.0172) = 36.98 Нм ³ 33.11 кНм.

Проверка сходится, следовательно, сечение из условия прочности подобрано правильно.

2.Расчет на выносливость.

Расчет на выносливость производят, считая, что материал конструкции работает упруго. Бетон растянутой зоны в расчете не учитывается. Максимальное напряжение в сжатой зоне бетона и растянутой арматуре сравнивается с соответствующими расчетными сопротивлениями. Расчетные сопротивления материалов устанавливаются в зависимости от характеристики цикла действующих напряжений:

;

где max M^’_i  и min M^’_i – максимальный и минимальный момент от нормативных нагрузок при расчете на выносливость.

Высота сжатой зоны приведенного сечения определяется по формуле:

;