--PAGE_BREAK--Глава 1. Вариантное проектирование схем моста.
На начальной стадии проектирования разрабатываются три варианта схемы моста, различающимися пролетными строениями, опорами и т.д. Затем путем сравнения из трех вариантов выбирается лучший, для которого ведутся дальнейшие расчеты.
Длина моста: 68 м.
Габарит моста: 11,5 м.
1.1 Описание вариантов схем моста. Чертеж вариантов моста
Вариант № 1.
Мост запроектирован по схеме: 15×2+21×2.
Конструкция дорожного полотна:
– выравнивающий слой – 3 см
– слой гидроизоляции – 1 см
– защитный слой – 4 см
– асфальтобетон – 7 см
Полная длина моста Lмскладывается из длин всех балок, зазоров между ними, расстоянием между крайним пролетом и шкафной стенкой устоя козлового типа, ширины шкафных стенок.
– расстояние между торцами балок разрезной системы 50мм
– расстояние между крайним пролетом и шкафной стенкой 50мм
– ширина шкафной стенки 200 мм
Lмоста=15×2+21×2+2×0,4+5×0,05=73,05 м.
Вариант № 2.
Мост запроектирован по схеме: 5×15.
Конструкция дорожного полотна:
– выравнивающий слой – 3 см
– слой гидроизоляции – 1 см
– защитный слой – 4 см
– асфальтобетон – 7 см
Полная длина моста Lмскладывается из длин всех балок, зазоров между ними, расстоянием между крайним пролетом и шкафной стенкой устоя козлового типа, ширины шкафных стенок.
– расстояние между торцами балок разрезной системы 50мм
– расстояние между крайним пролетом и шкафной стенкой 50мм
– ширина шкафной стенки 200 мм
Lмоста=5×15+2×0,40+4×0,05=76,10 м.
Габарит -11,5м
Соответственно сборочный чертеж пролетного строения с металлическим барьерным ограждением будет выглядеть следующим образом.
Рис.1.8 Сборочный чертеж пролетного строения с металлическим барьерным ограждением.
Таблица 1.2
Барьерные ограждения
Барьерные ограждения металлические по ГОСТ 26804–86. Конструкция барьерного ограждения:
Рис.1.9. Барьерное ограждение
Деформационные швы
Деформационные швы привязываются при конкретном проектировании и назначаются при компоновке схемы сооружения в зависимости от величины перемещений.
Закрытый деформационный шов с заполнением резинобитумной мастикой и пеньковым канатом. Перемещения до 15 мм.
Рис.1.10. Конструкция деформационного шва.
1 – асфальтобетонное покрытие;
2 – защитный слой с металлической сеткой;
3 – резинобитумная мастика;
4 – гидроизоляция из стеклосетки, пропитанная битумной мастикой;
5 – выравнивающий слой первой очереди (цементная смазка);
6 – выравнивающий слой второй очереди;
7 – пеньковый канат d=29–33 мм;
8 – латунный компенсатор d=2 мм, промазан 2-мя слоями битумного лака;
9 – анкерная латунная пластина;
10 – анкерный стержень d=12 мм;
11 – закладная деталь, устраиваемая в балках. ЗД–1;
Опорные части
Опорные части служат для передачи усилий с пролётных строений на опоры, фиксируя при этом положения реакций, а так же для обеспечения свободы деформаций пролётных строений.
Неподвижная опорная часть:
1 – подушка П–1 (масса ед. – 34,7 кг); 2 – подушка П–2 (масса ед. – 28,9 кг).
Рис.1.11 Конструкция неподвижной опорной части.
Подвижная опорная часть:
1 – подушка П–1 (масса ед. – 34,7 кг); 2 – подушка П–2 (масса ед. – 28,3 кг).
Рис.1.12 Конструкция подвижной опорной части.
Водоотвод
Для обеспечения отвода воды с проезжей части, мосты следует располагать на продольном уклоне не менее 5 ‰. Поперечный уклон проезжей части должен быть не менее 20 ‰.
При привязке пролётного строения необходимо предусмотреть отвод воды с проезжей части: вдоль ограждения или через водоотводные устройства.
Тип водоотвода и места установки водоотводных устройств назначаются при привязке пролётных строений. Водоотводные устройства необходимо располагать в пределах полос безопасности в монолитных участках пролётного строения.
Рис.1.13 Схема водоотводного устройства.
Таблица 1.3
продолжение
--PAGE_BREAK--1.2. Сравнение вариантов моста
Таблица 1.4
Расчет расхода ж/б и сметной стоимости:
Таблица 1.5
Исходные данные
Вариант №1
Объем железобетона:
Vж/б = Vкозл.устоя +Vпрб.+Vкрб.+ΣVопор
Vкозл. устоя – объём козлового устоя
Vпрб. – объём промежуточных балок
Vкрб. – объём крайних балок
Vопор – объём опор
Vкозл.устоя =10*28,1=281м3;
10 – количество козловых устоев на мосту (5шт*2стороны)
28,1 – расход материала на один козловой устой (табл.2.11. – Катцын)
Vпрб. 21м = 4*4*12,55=200,8м3;
Vкрб.21м = 4*2*15,78=126,2м3;
Vпрб. 15м = 4*8*14,29=457,3м3;
Vкрб.15м = 4*4*15,78=252,5м3;
Vопор = 20*28,1=562м3 (табл.2.15. – Катцын);
Vж/б = 281+1037+562=1880м3
Сметная стоимость:
K=ΣEi*Vi
Ei-укрупненная расценка
Vi-объем материала
К = 393,4*14,5+21,0*(200.40+123.04) +19,5*(82.96+42.28)+604.26*12,5 = 23483,01 тыс.руб.
K=281*14,5+658,1*21+378,7*19,5+562*12,5=32304,22 тыс.руб.;
Стоимость работ – фундамента, опор и пролетного строения (табл.2.4)
К1 =ΣKi*Vi;
К1 =281*11,25+37,5*1037+9,5*562=47380,25 тыс.руб.;
Стоимость мостового полотна (табл.2.4)
К2 =ΣKi*Vi;
К2 =73,05*11,5*1,4=1176 тыс.руб.;
Полная стоимость
С = К+К1+К2 =32304,22+47380,25+1176,105=80860,575 тыс.руб.;
Вариант №2
Объем железобетона:
Vж/б = Vкозл.устоя +Vпрб.+Vкрб.+ΣVопор
Vкозл. устоя – объём козлового устоя
Vпрб. – объём промежуточных балок
Vкрб. – объём крайних балок
Vопор – объём опор
Vкозл.устоя =10*28,1=281м3;
10 – количество козловых устоев на мосту (5шт*2стороны)
28,1 – расход материала на один козловой устой (табл.2.11. – Катцын)
Vпрб. 15м = 4*8*14,29=457,3м3;
Vкрб.15м = 4*4*15,78=252,5м3;
Vопор = 15*28,1=421,5м3 (табл.2.15. – Катцын);
Vж/б = 281+709,8+421,5=1412м3
Сметная стоимость:
K=ΣEi*Vi
Ei-укрупненная расценка
Vi-объем материала
К = 393,4*14,5+21,0*(200.40+123.04) +19,5*(82.96+42.28)+604.26*12,5 = 23483,01 тыс.руб.
K=281*14,5+457,3*21+252,5*19,5+421,5*12,5=23869,49 тыс.руб.;
Стоимость работ – фундамента, опор и пролетного строения (табл.2.4)
К1 =ΣKi*Vi;
К1 =281*11,25+37,5*709,8+9,5*421,5=33781,5 тыс.руб.;
Стоимость мостового полотна (табл.2.4)
К2 =ΣKi*Vi;
К2 =76,1*11,5*1,4=1225 тыс.руб.;
Полная стоимость
С = К+К1+К2 =23869,49+33781,5+1225,21=58876,2 тыс.руб.;
На основании данных по табл. 1.4. делаем вывод, что наиболее экономичным является первый вариант.
Глава 2. Расчет плиты проезжей части
1этап
– Определяется изгибающий момент и поперечная сила в сечениях плиты в середине пролета и на опоре от временной нагрузки (местное приложение временной нагрузки). Постоянная нагрузка здесь не учитывается.
2этап
– Определяются усилия в тех же сечениях плиты только от пространственной работы пролетного строения. При этом учитываются постоянная и временная нагрузки. При этом усилия определяются путем загружения линии влияния изгибающего момента и поперечной силы.
3этап
– Усилия, найденные из предыдущих этапов расчета, складываются и являются расчетными для дальнейшего расчета и конструирования плиты.
продолжение
--PAGE_BREAK--2.1 Определение усилий в плите проезжей части.
При расчете по методу, в котором плиту рассматривают как неразрезную балку на упругих опорах, усилия в плитах без диафрагменных пролетных строений определяют с некоторым запасом исходя из двух случаев загружения:
1. От местной нагрузки, как для плит, опертых двумя сторонами.
2. От участи плит всего пролетного строения в целом.
В соответствии с ТП 3.503.1-81.0-4 стр.8 т.2 применим следующую схему омоноличивания балок пролетного строения моста.
Рис.2.1. Схема омоноличивания балок
Покрытие состоит из следующих слоев дорожной одежды:
– выравнивающий слой – 3 см
– слой гидроизоляции – 1 см
– защитный слой – 4 см
– асфальтобетон – 7 см
Усилия от местных нагрузок
Приложение нагрузки АК (А):
b=0,6м.
c=1,1м.
hдо=0,15м.
hпл=0,18м.
a=0,2м.
P=70кН.
K=14.
RA=RB=q∙b1
Рис.2.2. Схема приложения нагрузки АК.
Таблица 2.1
Ml/2=Mп+Mвр
Ширина распределения нагрузки вдоль расчетного пролета плиты:
b1=b+2∙hдо=0,6+2∙0,15=0,9 м.
Длина распределения колесной нагрузки поперек расчетного пролета плиты:
a1=a+2∙hдо+LР /3≥2∙LР /3
а – размер площадки опирания колеса с наибольшим давлением (0,2 м).
a1=0,2+2∙0,15+2,24 /3=1,25
Условие не выполняется. Принимаем
a1=1,493 м.
Для колесной нагрузки:
qP=P /(a1∙b1)=70,0 /(1,493∙0,9)=52,1кН/м
Для равномерно распределенной нагрузки:
qV=0,5∙K /b1=0,5∙14,0 /0,9=7,8кН/м
Ml/2,Vб=qV∙b1∙(LР-С) /2=7,8∙0,9∙(2,24-1,1) /2=3,99кНм
Ml/2,Pб=qP∙b1∙(LР-С) /2=52,1∙0,9∙(2,24-1,1) /2=26,7кНм
Максимальный балочный изгибающий момент в сечении:
Ml/2б=(1+μ)∙(Ml/2,Vб∙γfv+Ml/2,Pб∙γfp)
Динамический коэффициент:
(1+μ)=1+(45-2,24)/135=1,317
Коэффициенты надежности по нагрузкам согласно СНиП 2.05.03-84∙ по табл.14:
γfv=1,2
γfp=1,5
Ml/2б=1,317∙(3,99∙1,2+26,719∙1,5)=59,1кНм
Момент от постоянной нагрузки в середине плиты:
Mп=QI∙Lр2 /8=9,65∙5,018 /8=6,0499кНм
QI=(0,07∙22,6∙1,5+0,04∙24,5∙1,3+0,01∙17,8∙1,3+0,03∙23,5∙1,3+0,18∙24,5∙1,1)=9,65кНм
Ml/2=59,08+6,05=65,13 кНм.
Приложение нагрузки НК:
b=0,8м.
c=3,6м.
hдо=0,15м.
hпл=0,18м.
a=0,2м.
P=126 кН.
RA=RB=q∙b1
Рис.2.3. Схема приложения нагрузки НК.
Ml/2=Mп+Mвр
Ширина распределения нагрузки вдоль расчетного пролета плиты:
b1=b+2∙hдо=0,8+2∙0,15=1,1 м.
a1=a+2∙hдо+LР/3≤1,2
а – размер площадки опирания колеса с наибольшим давлением (0,2 м).
a1=0,2+2∙0,15+2,24 /3=1,25>1,2 м.
Условие не выполняется. Принимаем
a1=1,2 м.
Для колесной нагрузки:
q=9∙К /(a1∙b1)=9∙14,0 /(1,2∙1,1)=95,5кН/м
Величина балочного момента:
Mб=γfK(1+μ)∙Mб=1∙1,238∙44,4=54,9кНм
Mб=qK∙b1∙(LР-0,5∙b1) /4=95,45∙1,1∙(2,24-0,5∙1,1) /4=44,4кНм
Динамический коэффициент:
(1+μ)=1,35-0,05∙2,24=1,238
Ml/2=54,92+6,05=60,97 кНм.
Расчетное значение изгибающих моментов в сечениях плиты:
Ml/2P=α1∙Ml/2б
MопP=α2∙Ml/2б
α1=0,5
α2=-0,7 – переменные, определяются в зависимости от коэффициента n
АК:
по I п.с.
Ml/2P=0,5∙65,13=32,56кНм
MопP=-0,7∙65,13=-45,6кНм
по II п.с.
Ml/2б=1,317∙(3,99+26,72)=40,4кНм
Mп=QII∙Lр2 /8=6,84∙5,018 /8=4,2922кНм
QII=(0,07∙22,6+0,04∙24,5+0,01∙17,8+0,03∙23,5+0,18∙24,5)=6,84кНм
Ml/2=4,29+40,44=44,73 кНм.
Ml/2P=0,5∙44,73=22,36кНм
MопP=-0,7∙44,73=-31,3кНм
НК:
по I п.с.
Ml/2P=0,5∙60,97=30,49кНм
MопP=-0,7∙60,97=-42,68кНм
по II п.с.
Ml/2=54,92+4,292=59,21 кНм.
Ml/2P=0,5∙59,21=29,61кНм
MопP=-0,7∙59,21=-41,45кНм
Максимальные моменты получились по АК.
Определение поперечной силы (
Q
)
Нагрузка АК:
Рис.2.4. Схема приложения нагрузки АК.
Qоп=Qп+Qвр
Поперечную силу в сечениях плиты определяют, как для свободно опертой балки.
a1'=0,2+2∙hдо≥2∙LР/3
a1'=0,2+2∙hдо=0,5
Условие не выполняется. Таким образом
a1'=0,747 м.
a1=0,2+2∙0,15+2,24 /3=1,25
Условие не выполняется. Таким образом
a1=1,493 м.
Ширина распределения нагрузки вдоль расчетного пролета плиты:
b1=b+2∙hдо=0,6+2∙0,15=0,9 м.
Определим ординаты по линии влияния Qоп по рис.2.4.:
y1 =(2,24-0,9 /2)/2,24=0,8
y2 =(2,24-0,9 /2-1,1)/2,24=0,31
QврI=(1+μ)∙[0,05∙K∙(γfv∙y1+γfp∙y2)+P∙(y1∙γfp /aP+y2∙γfp /a1)]
QврI=1,317∙[0,05∙14,0∙(1,2∙0,799+1,2∙0,308)+70,0∙(0,799∙1,5/1,493+0,308∙1,5/1,493)]=104 кН
QврII=(1+μ)∙[0,05∙K∙(y1+y2)+P∙(y1/aP+y2/a1)]
QврII=1,317∙[0,05∙14,0∙(0,7991+0,308)+70,0∙(0,7991 /1,493+0,308 /1,493)]=69,4 кН
QпI=QI∙Lр/2=9,65∙2,24 /8=2,70кНм
QпII=QпII∙Lр/2=6,84∙2,24 /8=1,92кНмQI=QпI+QврI=106,43 кН (по I.с.).
QII=QпII+QврII=71,27 кН (по IIп.с.).
НагрузкаНК:
b=0,8м.
b1=1,1 м.
a1=1,493 м.
a1'=0,747 м.
P=126 кН.
Рис.2.5. Схема приложения нагрузки НК.
y =(2,24-1,1 /2)/2,24=0,75
QврI,II=(1+μ)∙P∙(y∙γfp/a1)
QврI,II=1,238∙126,0∙(0,7545∙1 /1,493)=78,8 кН.
продолжение
--PAGE_BREAK--QI=QпI+QврI=81,51 кН(поI п.с.). QII=QпII+QврII=80,72 кН(поII п.с.).
2.2 Подбор арматуры плиты проезжей части.
Армирование плиты проводится двумя сетками: верхней и нижней.
Для армирования плиты принимаем арматуру класса АIIи диаметром 16 мм (в соответствии с табл.29 СНиП 2.05.03-84 «Мосты и трубы»).
Рис.2.6. Схема рассматриваемых сечений.
Рис.2.7. Схема расположения рабочей арматуры.
м.
hзс– толщина защитного слоя бетона.
d– диаметр арматуры.
2.2.1 Нижний ряд (по сеч. I-I).
Необходимая площадь ненапрягаемой арматуры:
AS=Ml/2I /(RS∙z)
RS – расчетное сопротивление арматуры растяжению (т.31 СНиП 2.05.03-84 «Мосты и трубы»), для ненапрягаемой арматуры класса АII диаметром 16 мм
RS=265 МПа.
z– плечо внутренней пары сил.
h– рабочая высота сечения.
h=h-hзс-d /2=0,18-0,03-0,02 /2=0,14 м.
h– толщина плиты (по сеч. I-I).
z=0,875∙h0=0,875∙0,142=0,12 м.
AS=30,49 /(265∙103∙0,12)=0,93∙10-3м2=9,26см2
Площадь одного стержня:
acr=П∙d2 /4=3,14∙2,56 /4=2,01 см2
Количество стержней:
n=AS /acr=9,259 /2,01=4,61≈5 шт.
Минимальное количество стержней по ТП 5 шт. Принимаем 5 стержней класса AII площадью всех стержней
AS=5∙2,01=10,05 см2
2.2.2 Верхний ряд (по сеч. III-III).
h0=h-hзс-d /2=0,28-0,03-0,02 /2=0,24 м.
z=0,875∙h0=0,875∙0,242=0,21 м.
AS=42,68 /(265∙103∙0,21)=0,76∙10-3м2=7,61см2
n=AS /acr=7,606 /2,01=3,78≈4 шт.
Минимальное количество стержней по ТП 5 шт. Принимаем 5 стержней класса AII площадью всех стержней
AS=5∙2,01=10,05 см2.
Рис.2.8. Сетка арматуры
2.3 Проверка плиты по первой группе предельных состояний.
2.3.1 Проверка на изгибающий момент по нормальному сечению.
Условие:
, кН м
– предельный момент.
МПа – сопротивление на осевое сжатие (табл.23 СНиП «МиТ», в зависимости от класса бетона, В40).
x – высота сжатой зоны.
см
Проверка нижнего ряда
Рис.2.8. Сечение I-I.
x=265∙10,048 /(20∙1)=0,01
MPI
30,49Условие выполняется.
Проверка верхнего ряда
Рис.2.9. Сечение III-III.
x=265∙10,048 /(20∙1)=0,01
MPI
42,68
Условие выполняется.
продолжение
--PAGE_BREAK--2.3.2 Проверка на поперечную силу по наклонным сечениям.
Условие:
МПа – сопротивление бетона на осевое растяжение (табл. 23 СНиП 2.05.03-84 «МиТ»).
С – проекция возможной трещины на горизонтальную ось (не более 2h).
Рис.2.10. Сечение III-IIIс наклонной трещиной.
QопP≤1,5∙1,15∙1∙0,0586 /0,24
106≤417,5
Условие выполняется.
2.4 Проверка плиты по второй группе предельных состояний. 2.4.1 Расчет на образование продольных трещин.
Рис.2.11. Схема расположения рабочей арматуры.
Арматура класса АIIи диаметром 16 мм.
м2
м.
шт (нижний ряд)
шт (верхний ряд)
Условие:
σbx=MPII∙yв /Ired≤Rbmc2
σbx – нормальное напряжение в бетоне вдоль продольной оси.
Rbmc2=19,6 МПа (т. 23 СНиП «МиТ») – расчетное сопротивление на осевое сжатие для расчетов по предотвращению образования в конструкции продольных трещин.
Ired – приведенный момент инерции.
MPII=31,86 кНм – момент по второму предельному состоянию в плите.
nS=ES /Eb=2,06∙105 /36∙103=5,722
ES=2,06∙105 МПа – модуль упругости напрягаемой арматуры (т.34 СНиП).
Eb=36∙103 МПа – модуль упругости бетона (т.28 СНиП).
Приведенная площадь сечения:
Ared=h∙b+(nS-1)∙(AS+AS')=18∙100 +(5,722-1)∙(10,05+10,05)=1895 см2
Статический момент инерции относительно нижней грани: см.
Sred=b∙h∙h/2 +(nS-1)∙(AS∙aS+AS'∙(h-aS'))
Sred=100∙18∙18 /2 +(5,722-1)∙(10,05∙3,8+10,05∙(18-3,8))=17054 см3
yнижн=Sred/Ared=17054 /1895=9 см.
yверх=h-yнижн=18-9=9 см.
Момент инерции приведенного сечения:
Ired=b∙h3/12+b∙h∙(h/2-yн)2 +(nS-1)∙(AS∙(yн-aS)2+AS'∙(yв-aS')2)
Ired=100∙5832 /12+18∙100∙(18 /2-9)2 +(5,722-1)∙(10,05∙(9-3,8)2+10,05∙(9-3,8)2)=51166 см4
Тогда:
σbx=22,36∙9 /51166
3,934
Условие выполняется. Продольные трещины не образуются.
продолжение
--PAGE_BREAK--