Определение отверстия моста.

Императора Александра I»

 

Кафедра «Мосты»

Курсовая работа

 

 

«Железобетонный мост под железную дорогу»

Выполнила студентка __________________________________Ю.М.Семенов

Факультет __________ Транспортное строительство _____ группа СЖД-402

Принял ______­­­­­­­­­­­­­­­­_________________________________ доцент С.В.Ярошенко

 

 

Санкт-Петербург 2016

Содержание

Введение………………………………………………………………..…………3

1. Разработка варианта……………………..……………………..…………..3

1.1. Определение отверстия моста………………………………….......3

1.2. Определение объемов работ………………………………………..4

2. Расчет балочных пролетных строений железобетонного моста…...….11

2.1. Расчет плиты проезжей части……………………………...……..11

2.2. Определение расчетных усилий……………………………...…..12

2.3. Расчет сечений плиты………………………………...…………...14

2.3.1. Расчет на прочность…………………………………….……...14

2.3.2. Расчет на выносливость……………………………..………....15

2.3.3. Расчет наклонных сечений плиты на прочность………..……17

2.3.4. Расчет на трещиностойкость………………………..…………17

3. Расчет главных балок пролетных строений……………………...……..19

3.1. Определение расчетных усилий…………………………...……..19

3.2. Расчет балки из обычного железобетонного………………...…..22

3.2.1. Расчет на прочность по изгибающему моменту………..…….22

3.2.2. Расчет на трещиностойкость по касательным напряжениям..24

3.2.3. Расчет на прочность по поперечной силе……………..……....24

Список литературы………………………………….……………………...…...27

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 возможность эксплуатации моста.

1. Разработка варианта.

Определение отверстия моста.

▼ БН = 138,60 м,

▼БН - отметка бровки насыпи

Н_нас = ▼БН - (▼УМВ + ▼УВВ) / 2 = 138,60– (130,6+133,2)/2 = 6,7 м,

где ▼ УМВ - уровень меженных вод = 130,6 м;

▼ УВВ - уровень высоких вод = 133,2 м.

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.).

Теоретическая длина моста:

где – ширина промежуточной опоры;

длина насыпи;

- величина захода конструкции устоя в насыпь, м;

- отверстие моста, м.

Учитывая необходимость обеспечения судоходного габарита величиной 40 м, используем для его перекрытия комбинированное пролетное строение из сборного предварительного напряженного железобетона полной длиной 44,8 м, имеющего строительную высоту h_стр =1,65 м. Остальные пролеты намечаем перекрыть балочными пролетными строениями. Учитывая, что отверстие моста должно составлять 79,6 м, а продольный профиль близок к симметричному, намечаем схему моста:

11,5+16,5+44,8+16,5+11,5;

Определяем фактическую длину моста:

,

где – сумма полных длин пролетных строений;

- суммарная длинна деформационных зазоров;

- длина устоя поверху (устои вводятся в тело насыпи на 1 м. В качестве устоев применяем свайные устои длиной по верху 5,3 м.)

Отклонение фактического отверстия от заданного в большую сторону:

Отверстие моста превышает заданное отверстие на . Это благоприятно для пропуска воды и льда, но увеличивает длину моста и отражается на стоимости варианта.

Определение объемов работ.

1) Пролетные строения. Объём железобетона пролётного строения полной длиной 44,8 м с ездой поверху – 205,7 м³. Объём железобетона пролётного строения длиной 16,5 м – 35,8 м³. Объём железобетона пролётного строения длиной 11,5 м – 26,6 м³. Окончательно, общий объем железобетона, идущего на изготовление всех пролетных строений, равен 330,5 м³.

 

Промежуточные опоры.

Объем железобетонных блоков опоры составит ориентировочно:

= = = = 62,6

Бетон омоноличивания и бетон заполнения опоры:

= = = = 64,0

Объем ростверка высотой 2 м из монолитного железобетона примем с размерами в плане 6×4 м при скосах по 0,5:

3) Сваи. Определяем необходимое количество полых свай из железобетона диаметром 100 см длиной 20 м, заполняемых после погружения бетонной смесью.

где – коэффициент, учитывающий влияние изгибающего момента, действующего по подошве ростверка, равный 1,5 – 1,8, причем, чем больше влияние постоянных центрально приложенных сил в величине , тем меньше значение коэффициента ;

- сумма расчетных вертикальных сил, действующих по подошве фундамента;

- расчетная несущая способность одной сваи;

- вертикальные давления соответственно от временной нагрузки при загружении двух прилегающих к опоре пролетов, от веса балласта на пролетных строениях, от веса пролетных строений и опоры с фундаментом.

В приведенных формулах введены обозначения:

– коэффициент надежности для временной нагрузки;

– временная эквивалентная нагрузка, т/пог. м;

– длины пролетных строений опирающихся на опору, м;

– коэффициент надежности для балласта;

– объемный вес балласта с частями пути;

– коэффициент надежности для собственного веса конструкций;

– объемный вес железобетона;

– объемы железобетона соответственно левого и правого пролетных строений;

– объемный вес бетона;

- объем бетона опоры.

Для 1 промежуточной опоры получаем:

Принимаем сваи 6 шт, d=1.0 м и l=15 м.

 

Объем полых свай при толщине стенки 8 см из расчета 10 шт. на опору:

Объем бетона заполнения полых свай:

Для 2,3 промежуточной опоры получаем:

Принимаем сваи 6 шт, d=1.0 м и l=28 м.

 

Объем полых свай при толщине стенки 8 см из расчета 10 шт. на опору:

Объем бетона заполнения полых свай:

Для 4 промежуточной опоры получаем:

Принимаем сваи 6 шт, d=1.0 м и l=15 м.

Объем полых свай при толщине стенки 8 см из расчета 10 шт. на опору:

Объем бетона заполнения полых свай:

 

 

Объемы работ и определение стоимостей конструктивных элементов приведены в табл. 1.1.

Таблица 1.1.

Определение стоимостей конструктивных элементов по варианту 1.

№ п/п	Наименование работ	Единица измерения	Количество	Стоимость
Единицы измерения, руб.	Общая, тыс. руб.
	Изготовление и монтаж пролетных строений из преднапряженного железобетона Длиной 44,8 м Изготовление и монтаж пролетных строений из не напряженного железобетона Длиной 11,5 м Длиной 16,5 м	1 м^3   1 м^3 1 м^3	205,7   42,0 71,6		12,6 21,5
	Сооружение промежуточной опоры высотой Изготовление и погружение железобетонных свай диаметром 100 см, длиной 14 м Устройство ростверка из моно-литного железобетона Устройство тела опоры из сборного железобетона Омоноличивание блоков опоры бетоном и цементным раствором (с учетом заполнения полых свай)	1 шт./1 м^3     1 м^3   1 м^3   1 м^3	24/83,2       119,3   293,9		28,3     26,3   29,8   20,6
	Сооружение устоев Изготовление и погружение железобетонных полых свай диаметром 60 см, длиной 10 м Устройство оголовка устоя из монолитного железобетона Заполнение бетоном полых свай	1 шт. /1 м^3     1 м^3   1 м^3	9/11,8     61,4   13,7		4,0     8,6   1,0/10

 

Определение общей стоимости моста приводятся в таблице 1.2.

Таблица 1.2

Определение общей стоимости по варианту 1.

№ п/п	Конструктивные элементы моста	Количество однотипных элементов	Стоимость, тыс. руб.
Одного элемента	Общая
	Пролетное строение из предварительно напряженного железобетона длиной 44,8
	Пролетное строение из предварительно напряженного железобетона длиной 11,5		6,3	12,6
	Пролетное строение с ненапрягаемой арматурой длиной 16,5		10,75	21,5
	Промежуточные опоры		26,25
	Устои		22,6	45,2

Полная стоимость моста: 262,3 тыс. руб.

 

 

Железобетонных мостов.

Расчёт сечений плиты.

Расчёт на прочность.

 

Выбранное мной – балочное двухблочное пролётное строение железнодорожного моста из простого железобетона. Материал – бетон В25, арматура - класса А-III. Расчётный пролёт –10,8м; полная длина – 11,5м.

Задаёмся рабочей арматурой периодического профиля класса А-II или A-III диаметром …14 мм - для железнодорожных мостов (принимаем ).

Прямоугольное сечение плиты имеет расчетную ширину . Толщина плиты в середине пролета .

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

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

,

где – изгибающий момент в расчётном сечении ();

– расчётное сопротивление бетона осевому сжатию ();

b – расчётная ширина плиты (b = 2,1).

Рис. 2.1. Схема поперечного сечения плиты при расчете на прочность.

 

Задаёмся площадью арматуры периодического профиля А-III диаметром 12мм.

Требуемая площадь арматуры в растянутой зоне плиты:

,где

z – плечо пары сил:

,

R_s – расчётное сопротивление ненапрягаемой арматуры растяжению ().

Определяем количество стержней арматуры:

, где

- целое число стержней;

- площадь сечения одного стержня.

По конструктивным условиям принимаем количество стержней равное 6 шт.

Расстояние между стержнями рабочей арматуры не должно превышать 15 см в плитах балластного корыта железнодорожных мостов.

Минимальное расстояние в свету между отдельными стержнями:

- при расположении арматуры один ряд – 4 см;

- в два ряда – 5 см.

Уточнённая площадь арматуры:

.

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

.

Проверяем прочность сечения по изгибающему моменту:

, где

– предельный изгибающий момент по прочности (несущая способность сечения).

Расчёт на выносливость.

 

Расчёт на выносливость производят, считая, что материал работает упруго. Бетон растянутой зоне в расчётах не учитывается. Максимальные напряжения в сжатой зоне бетона и растянутой арматуре сравниваются с соответствующими расчётными сопротивлениями. Расчётные сопротивления материалов устанавливаются в зависимости от характеристики цикла действующих напряжении:

Высота сжатой зоны приведённого сечения определяется по формуле:

,

– условное отношение модулей упругости арматуры и бетона, при котором учитывается виброползучесть бетона (для ).

Рис. 2.2. Схема поперечного сечения плиты при расчете на выносливость.

Плечо пары внутренних сил при треугольной эпюре сжимающих напряжений в бетоне:

Проверка напряжений производится по формулам

- в бетоне:

- расчетное сопротивление бетона сжатию в расчетах на выносливость;

- коэффициент, учитывающий рост прочности бетона во времени и принимаемый в зависимости от класса бетона ();

- расчетное сопротивление арматуры растяжению в расчетах на выносливость;

, - коэффициенты условий работы;

- коэффициент, учитывающий ассиметрию цикла напряжений в бетоне и принимаемый в зависимости от значений ( );

- коэффициент, учитывающий ассиметрию цикла напряжений в бетоне и принимаемый в зависимости от значений ( );

- коэффициент, учитывающий влияние на условие работы арматуры наличия сварных стыков. Для соединений стрежней контактной и точечной сварки при условии механической зачистки их концов();

, - расчетные сопротивления бетона и арматуры при расчетах на прочность.

-в арматуре:

 

Расчёт на трещиностойкость.

 

Расчётом ограничивается ширина раскрытия поперечных трещин.

Определение ширины раскрытия поперечных трещин в конструкции с арматурой периодического профиля производится по формуле:

, где

;

;

;

- модуль упругости ненапрягаемой арматуры, равный для арматуры класса А-III;

- диаметр арматуры;

- число стержней рабочей арматуры;

- радиус армирования, см;

- предельное значение расчетной ширины раскрытия трещин (;

- напряжение в рабочей арматуре;

- изгибающий момент для расчета на трещиностойкость в расчетном сечении;

- плечо пары внутренних сил, принимаемое из расчета сечения на прочность;

 

Рис. 2.3. Схема поперечного сечения плиты при расчете на трещиностойкость.

 

Список литературы

1."Мосты и тоннели на железных дорогах" Осипов В. О.,1988 г.

 

2." Мосты и тоннели под редакцией " Попова С.А., 1977 г.

 

3." Составление вариантов металлического моста" Владимирский С.Р.,

Козьмин Ю.Г., 1996 г.

 

4." Железобетонные мосты", ч. 1, 2; Теплицкий А.В., Смирнов В.Н., 1986 г.

 

5." Расчет балочных пролетных строений железобетонных мостов" Карапетов Э.С., Максарев Е.Д., 1988 г.

 

 

Императора Александра I»

 

Кафедра «Мосты»

Курсовая работа

 

 

«Железобетонный мост под железную дорогу»

Выполнила студентка __________________________________Ю.М.Семенов

Факультет __________ Транспортное строительство _____ группа СЖД-402

Принял ______­­­­­­­­­­­­­­­­_________________________________ доцент С.В.Ярошенко

 

 

Санкт-Петербург 2016

Содержание

Введение………………………………………………………………..…………3

1. Разработка варианта……………………..……………………..…………..3

1.1. Определение отверстия моста………………………………….......3

1.2. Определение объемов работ………………………………………..4

2. Расчет балочных пролетных строений железобетонного моста…...….11

2.1. Расчет плиты проезжей части……………………………...……..11

2.2. Определение расчетных усилий……………………………...…..12

2.3. Расчет сечений плиты………………………………...…………...14

2.3.1. Расчет на прочность…………………………………….……...14

2.3.2. Расчет на выносливость……………………………..………....15

2.3.3. Расчет наклонных сечений плиты на прочность………..……17

2.3.4. Расчет на трещиностойкость………………………..…………17

3. Расчет главных балок пролетных строений……………………...……..19

3.1. Определение расчетных усилий…………………………...……..19

3.2. Расчет балки из обычного железобетонного………………...…..22

3.2.1. Расчет на прочность по изгибающему моменту………..…….22

3.2.2. Расчет на трещиностойкость по касательным напряжениям..24

3.2.3. Расчет на прочность по поперечной силе……………..……....24

Список литературы………………………………….……………………...…...27

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 возможность эксплуатации моста.

1. Разработка варианта.

Определение отверстия моста.

▼ БН = 138,60 м,

▼БН - отметка бровки насыпи

Н_нас = ▼БН - (▼УМВ + ▼УВВ) / 2 = 138,60– (130,6+133,2)/2 = 6,7 м,

где ▼ УМВ - уровень меженных вод = 130,6 м;

▼ УВВ - уровень высоких вод = 133,2 м.

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.).

Теоретическая длина моста:

где – ширина промежуточной опоры;

длина насыпи;

- величина захода конструкции устоя в насыпь, м;

- отверстие моста, м.

Учитывая необходимость обеспечения судоходного габарита величиной 40 м, используем для его перекрытия комбинированное пролетное строение из сборного предварительного напряженного железобетона полной длиной 44,8 м, имеющего строительную высоту h_стр =1,65 м. Остальные пролеты намечаем перекрыть балочными пролетными строениями. Учитывая, что отверстие моста должно составлять 79,6 м, а продольный профиль близок к симметричному, намечаем схему моста:

11,5+16,5+44,8+16,5+11,5;

Определяем фактическую длину моста:

,

где – сумма полных длин пролетных строений;

- суммарная длинна деформационных зазоров;

- длина устоя поверху (устои вводятся в тело насыпи на 1 м. В качестве устоев применяем свайные устои длиной по верху 5,3 м.)

Отклонение фактического отверстия от заданного в большую сторону:

Отверстие моста превышает заданное отверстие на . Это благоприятно для пропуска воды и льда, но увеличивает длину моста и отражается на стоимости варианта.

Определение объемов работ.

1) Пролетные строения. Объём железобетона пролётного строения полной длиной 44,8 м с ездой поверху – 205,7 м³. Объём железобетона пролётного строения длиной 16,5 м – 35,8 м³. Объём железобетона пролётного строения длиной 11,5 м – 26,6 м³. Окончательно, общий объем железобетона, идущего на изготовление всех пролетных строений, равен 330,5 м³.

 

Промежуточные опоры.

Объем железобетонных блоков опоры составит ориентировочно:

= = = = 62,6

Бетон омоноличивания и бетон заполнения опоры:

= = = = 64,0

Объем ростверка высотой 2 м из монолитного железобетона примем с размерами в плане 6×4 м при скосах по 0,5:

3) Сваи. Определяем необходимое количество полых свай из железобетона диаметром 100 см длиной 20 м, заполняемых после погружения бетонной смесью.

где – коэффициент, учитывающий влияние изгибающего момента, действующего по подошве ростверка, равный 1,5 – 1,8, причем, чем больше влияние постоянных центрально приложенных сил в величине , тем меньше значение коэффициента ;

- сумма расчетных вертикальных сил, действующих по подошве фундамента;

- расчетная несущая способность одной сваи;

- вертикальные давления соответственно от временной нагрузки при загружении двух прилегающих к опоре пролетов, от веса балласта на пролетных строениях, от веса пролетных строений и опоры с фундаментом.

В приведенных формулах введены обозначения:

– коэффициент надежности для временной нагрузки;

– временная эквивалентная нагрузка, т/пог. м;

– длины пролетных строений опирающихся на опору, м;

– коэффициент надежности для балласта;

– объемный вес балласта с частями пути;

– коэффициент надежности для собственного веса конструкций;

– объемный вес железобетона;

– объемы железобетона соответственно левого и правого пролетных строений;

– объемный вес бетона;

- объем бетона опоры.

Для 1 промежуточной опоры получаем:

Принимаем сваи 6 шт, d=1.0 м и l=15 м.

 

Объем полых свай при толщине стенки 8 см из расчета 10 шт. на опору:

Объем бетона заполнения полых свай:

Для 2,3 промежуточной опоры получаем:

Принимаем сваи 6 шт, d=1.0 м и l=28 м.

 

Объем полых свай при толщине стенки 8 см из расчета 10 шт. на опору:

Объем бетона заполнения полых свай:

Для 4 промежуточной опоры получаем:

Принимаем сваи 6 шт, d=1.0 м и l=15 м.

Объем полых свай при толщине стенки 8 см из расчета 10 шт. на опору:

Объем бетона заполнения полых свай:

 

 

Объемы работ и определение стоимостей конструктивных элементов приведены в табл. 1.1.

Таблица 1.1.

Определение стоимостей конструктивных элементов по варианту 1.

№ п/п	Наименование работ	Единица измерения	Количество	Стоимость
Единицы измерения, руб.	Общая, тыс. руб.
	Изготовление и монтаж пролетных строений из преднапряженного железобетона Длиной 44,8 м Изготовление и монтаж пролетных строений из не напряженного железобетона Длиной 11,5 м Длиной 16,5 м	1 м^3   1 м^3 1 м^3	205,7   42,0 71,6		12,6 21,5
	Сооружение промежуточной опоры высотой Изготовление и погружение железобетонных свай диаметром 100 см, длиной 14 м Устройство ростверка из моно-литного железобетона Устройство тела опоры из сборного железобетона Омоноличивание блоков опоры бетоном и цементным раствором (с учетом заполнения полых свай)	1 шт./1 м^3     1 м^3   1 м^3   1 м^3	24/83,2       119,3   293,9		28,3     26,3   29,8   20,6
	Сооружение устоев Изготовление и погружение железобетонных полых свай диаметром 60 см, длиной 10 м Устройство оголовка устоя из монолитного железобетона Заполнение бетоном полых свай	1 шт. /1 м^3     1 м^3   1 м^3	9/11,8     61,4   13,7		4,0     8,6   1,0/10

 

Определение общей стоимости моста приводятся в таблице 1.2.

Таблица 1.2

Определение общей стоимости по варианту 1.

№ п/п	Конструктивные элементы моста	Количество однотипных элементов	Стоимость, тыс. руб.
Одного элемента	Общая
	Пролетное строение из предварительно напряженного железобетона длиной 44,8
	Пролетное строение из предварительно напряженного железобетона длиной 11,5		6,3	12,6
	Пролетное строение с ненапрягаемой арматурой длиной 16,5		10,75	21,5
	Промежуточные опоры		26,25
	Устои		22,6	45,2

Полная стоимость моста: 262,3 тыс. руб.