Составление вариантов металлического моста через реку Большая Ковда линии Волховстрой – Мурманск

Федеральное Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования.

Петербургский Государственный Университет Путей Сообщения.

Кафедра «Мосты»

Дипломный проект.

Выполнил студент

Группы МТ-602Желонкин А.А.

Основной руководитель:Кондратов В.В.

Главный руководитель:Богданов Г.И.

Консультант:Козловский В.Е.

Консультант:Ефимова Е.И.

Консультант:Шейнин И.И.

Санкт-Петербург

2011

Оглавление

Оглавление. 2

1       Составление вариантов. 3

1.1        Исходные данные. 3

1.1.1     Климат.. 3

1.1.2     Гидрологические условия. 3

1.1.3     Геологические условия. 4

1.2        Составление вариантов. 4

1.2.1     Вариант 1. 4

1.2.2     Вариант 2. 10

1.2.3     Вариант 3. 15

1.2.4     Вариант 4. 19

1.2.5     Вариант 5. 23

1.3        Сравнение вариантов. 27

2       Расчет пролетного строения. 29

2.1        Эскизный расчет ортотропной плиты проезжей части. 29

2.1.1     Расчет продольного ребра. 29

2.1.2     Расчет стыка продольного ребра. 34

2.1.3     Расчет поперечной балки. 36

2.1.4     Расчет стыка блоков поперечной балки с поясом фермы. 41

2.1.5     Расчет монтажного стыка блоков поперечной балки. 41

2.2        Расчет главной фермы. 47

2.2.1     Сбор нагрузок. 47

2.2.2     Определение геометрических характеристик сечений элементов главной фермы. 48

2.2.3     Определение усилий в элементах главной фермы. 50

3       Расчет устоя. 53

3.1        Постоянные нагрузки. 53

3.1.1     Нагрузка от собственного веса устоя. 53

3.1.2     Нагрузка от веса пролетного строения и мостового полотна с ездой на балласте. 54

3.1.3     Нагрузка от горизонтального давления грунта насыпи подхода. 55

3.2        Временные нагрузки. 56

3.2.1     Вертикальное давление, передаваемое на устой от подвижного состава, загружающего пролет. 56

3.2.2     Вертикальное давление на устой от подвижного состава, загружающего призму обрушения. 56

3.3        Определение усилий в уровне подошвы фундамента. 59

3.4        Проверка фундамента по первой группе предельных состояний. 60

3.4.1     Проверка прочности грунта несущего слоя основания. 60

3.4.2     Проверка фундамента на опрокидывание. 61

3.4.3     Проверка фундамента на плоский сдвиг. 61

3.5        Проверка фундамента по второй группе предельных состояний. 62

3.5.1     Проверка положения равнодействующей. 62

3.5.2     Проверка осадок грунта. 62

1  Составление вариантов

Требуется составить варианты металлического моста под второй путь  на 1095 км пк 1 через реку Большая Ковда линии Волховстрой – Мурманск на основе следующих данных:

·  Место района строительства – Мурманская область.

·  Отверстие моста 63,6 м

·  Число путей железной дороги

·  Расчетная нагрузка С14

·  Уровни воды:

Горизонт меженных вод ГМВ = 17,93 м

Горизонт высоких вод ГВВ_0,33% = 19,07м

·  Судоходство и лесосплав отсутствуют

·  Отметка головки рельса на подходах к мосту ПЧ=24,74 м

1.1  Исходные данные

1.1.1  Климат

Климат района умерено-континентальный, ближе к морскому, с довольно холодной продолжительной зимой и прохладным коротким летом. Среднегодовая температура составляет плюс 0,4˚ С. Средняя температура воздуха наиболее холодного месяца (февраль) составляет минус 11,3°  С, наиболее жаркого месяца (июль) – плюс 14,2˚ С. Абсолютная минимальная температура минус  40° С. Абсолютная максимальная - плюс 32˚С.

Продолжительность периода с отрицательными температурами составляет 187 дней в году.

В виду близости Белого моря относительная влажность воздуха довольно значительная и составляет 83-87% в осенне-зимние месяцы, а в весенне-летний период   65-78 %.

Среднее количество осадков в году 579 мм. Суточный максимум 44 мм. Средняя дата образования устойчивого снежного покрова 9 ноября, а снеготаяния 6 мая. Средняя высота снежного покрова составляет 71 см.

В зимний период преобладающими направлениями ветров являются западное и юго-западное, летом - восточное и северо-восточное, средняя скорость ветра в районе -5,2 м/с, максимальная за время наблюдение  - 30 м/с.

1.1.2  Гидрологические условия

Река Большая Ковда относится к бассейну Белого моря, вытекает, из Топозера и впадает в Кандалакшский залив. Река состоит из цепи озер, соединенных короткими протоками. Длина реки 221 км. Площадь водосбора 23000 кв. км.

Бассейн реки Б. Ковда расположен на отрогах финно-Скандинавского кристаллического щита, сложенного гранитами и гнейсами, покрытыми ледниковыми отложениями в виде песков.

Долина реки шириной 3-4 км ограничена скальными кряжами. Рельеф долины сильно пересеченный.

Русло реки устойчивое, корытообразной формы, шириной 30-120м, глубиной 4-8м. Скорость течения изменяется от 0,6м/с на плесах до 2м/с на порожистых участках реки.

Река имеет преимущественно снеговое питание, поэтому в годовом колебании уровней и расходов воды ярко выражено весеннее половодье. Максимальные уровни и расходы воды, как правило, приходятся на июнь месяц.

Мостовой переход расположен в нижнем бьефе Ляхкоминской плотины. Весной максимальные расходы воды пропускаются через водосброс в нижний бьеф.

В зимний период сброс воды через плотину не производится и ре­ка, питающаяся, в основном, за счет боковой приточности, замерзает и только на порогах сохраняются полыньи. Ледостав устанавливается в середине ноября и продолжается до середины апреля. Ледохода прак­тически нет, лед в большинство весен тает на месте.

Уровень воды в реке зарегулирован плотиной Княжегубской ГЭС.

Уровень высокой воды в районе мостового перехода при p=0,33% составляет 19.07м, при p=1%  18,93м, средние скорости - 1,83м/с и 1,84м/с соответственно.

1.1.3  Геологические условия

Район мостового перехода через реку Б. Ковда характеризуется весьма благоприятными инженерно-геологическими условиями. Участок работ сло­жен аллювиальными отложениями голоценового возраста и кристалличес­кими породами докембрия. С поверхности частично распространен насып­ной грунт и почвенно-растительный слой.

Насыпной песок залегает с поверхности на левом и правом берегу реки Б. Ковда на отметках 16,20-24,20м, мощность его 0,30-0,60м. Песок гравелистый, плотного сложения, с включением дресвы и щебня до 25%, с редкими валунами, во влажном состоянии.

Аллювиальные отложения представлены галечниково-валунным грун­том с гравийным заполнителем до 30% и вскрыты в русле реки на отмет­ках 10,50-11,60м. Мощность слоя 0,9-1,0м.

Грунт насыщен водой, условное сопротивление его сжатию по СНиП 2.05.03-84 составляет 15 кг/кв. см.

Кора выветривания докембрия представлена щебенисто-дресвяным грунтом с песчаным заполнителем с включением глыбового материала до 30% и вскрыта с поверхности или под насыпным грунтом на абсолют­ных отметках 15,40-23,70м. Мощность слоя 0,40-1,50м. Грунт сухой и имеет условное сопротивление 15кг/кв. см.

Кристаллические породы докембрия представлены гранитно-гнейсами, переслаивающимися с гнейсами. Скальные грунты - прочные, слабо трещиноватые, залегают с поверхности и на глубине 0,70-1,50м на абсолютных отметках 14,30-23,40м и имеет временное сопротивление сжатию 1500-1700 кг/кв. см.