Материал: ЧАСТЬ 2 РАСЧЕТ ЖЕЛЕЗОБЕТОННОГО ПРОЛЕТНОГО СТРОЕНИЯ

Часть 2 расчет железобетонного пролетного строения

2.1 Расчет проезжей части пролетного строения

2.1.1 Определение расчетных усилий

Расчетные усилия в плите проезжей части определяются с учетом разнообразных конструкций пролетного строения. Плита проезжей части работает под нагрузкой на изгиб в поперечном направлении.

Плита проезжей части автодорожных мостов рассчитывается с учетом особенностей конструкции и способа соединения балок пролетного строения. Плита пролетного строения без диафрагм с омоноличенными продольными швами находится в сложных условиях пространственной работы пролетного строения, и точный расчет ее достаточно труден. С целью упрощения расчета прибегают к раздельному определению усилий в плите:

• от давления колес автомобиля, установленных непосредственно в пролете плиты (расчет плиты на местную нагрузку);

• неравномерного загружения балок временной нагрузкой, установленной на пролетном строении (участие плиты в пространственной работе всего пролетного строения).

От местного загружения:

Плита работает на изгиб как балка, опертая двумя сторонами с расчетным пролетом поперек движения (Рис.2.1.1.1, б):

Рассчитывается участок плиты вдоль движения шириной 1,0 м.

Нормативные постоянные нагрузки, кПа, определяются:

- от веса дорожной одежды:

, (14)

где = 0,15 м - толщина дорожного покрытия, включая гидроизоляцию и защитный слой;

= 0,15 м – средняя толщина плиты;

= 22,6 – удельный вес асфальтобетона.

- от собственного веса плиты:

где = 0,15 м – средняя толщина плиты;

= 24,0 – удельный вес железобетона.

Рис.2.1.1.1 - Расчетные схемы плиты проезжей части

Нормативная временная вертикальная нагрузка от автотранспортных средств, принимается в виде полос АК.

Полоса нагрузки АК состоит из двухосной тележки с давлением на ось P_а = 9,81*К, кH и равномерно распределённой нагрузки интенсивностью ν = 0,98 * К, кН/м, действующих одновременно.

- давление от двух колес тележки при классе нагрузки К = 14.

- равномерно распределенная нагрузка интенсивностью 0,98 кН/м при классе нагрузки К=14.

Распределение давления от нагрузки АК в пределах толщины дорожной одежды принимается под углом в 45 градусов. Ширина распределения давления колес тележки АК вдоль пролета плиты равна .

где = 0,6 м – ширина колеса тележки АК.

Ширина распределения давления колес тележки АК поперек пролета плиты равна .

где = 0,2 м – длина соприкасания колеса с покрытием вдоль движения.

Но не менее = 1,02 м и не более = 1,47 м (см. рис 2.1.1.1, б).

Исходя из соблюдения выше сказанного условия назначается =1,04 м.

Нормативная равномерно распределенная нагрузка вдоль расчетного пролета на 1 м ширины плиты равна:

а) от колес тележки:

где - давление от двух колес тележки при классе нагрузки К = 14.

б) от равномерно распределенной вертикальной нагрузки:

где – равномерно распределенная нагрузка интенсивностью 0,98 кН/м при классе нагрузки К = 14.

Коэффициенты надежности по нагрузке:

- для постоянных нагрузок и и

- для нагрузки от автотранспортных средств АК:

к нагрузке от тележек ;

к равномерно распределенной нагрузке .

Динамический коэффициент для расчета элементов проезжей части 1+= 1,4 к нагрузке от тележек , и 1+= 1,0 к равномерно распределенной нагрузке .

При расчете на прочность максимальный изгибающий момент в свободно опертой плите определяется от загружения пролета плиты двумя колесами соседних тележек и равномерно распределенной нагрузкой υ.

Рис. 2.1.1.2 - Расчетная схема к определению поперечной силы

Поперечная сила определяется как в простой разрезной балке с учетом рабочей ширины плиты, зависящей от положения нагрузки. Для получения наибольшего значения Q колесо тележки следует поместить вплотную к ребру, а на расстоянии e = 1,1 м от него – колесо тележки из смежной полосы (рис. 2.1.1.2)

где = с + 2 *hпокр + bp = 0,2 м + 2 * 0,15 м + 0,9 м = 1,4 м;

и - ординаты линии влияния поперечной силы Q1 под грузами

Так же с целью упрощения расчета в формулах опущен коэффициент полосности S1 = 0,6.

151,3 кН

При определении изгибающих моментов влияние упругого защемления плиты в ребрах приближённо учитывают с помощью коэффициентов, вводимых к величине изгибающего момента М0 в середине свободно опертой плиты:

(22)

Значение коэффициента принимается:

- для изгибающего момента на опоре ;

- в середине пролета

Отсюда,

где – изгибающий момент на опоре;

– изгибающий момент в середине пролета.

Дополнительные усилия от участия плиты в работе всего пролетного строения можно определить, выполнив пространственный расчет. В курсовом проектировании эти усилия учитываются приближенно с помощью коэффициентов, на которые умножаются усилия от местного загружения.

Полные усилия в сечениях плиты:

- изгибающий момент в опорном сечении

- изгибающий момент в середине пролета

- опорная поперечная сила

2.2 Расчет сечения плиты

Расчет сечения плиты производится на прочность, выносливость и трещиностойкость.

Для расчета сечения плиты заложим следующие материалы:

• Бетон В25 (что соответствует бетону главных балок пролетного строения) с расчетным сопротивлением сжатию , на растяжение .

• Рабочей арматурой периодического профиля АII c расчетным сопротивлением .

1. Расчет сечения плиты на прочность

Прямоугольное сечение плиты имеет расчетную ширину b = 1,0 м. толщина плиты h_пл принимается:

- в середине пролета

- в опорном сечении

Рис.2.2.1.1 - Расчетная схема поперечного сечения плиты при расчете на прочность

Середина пролета:

В расчет примем диаметр рабочей арматуры d = 14 мм.

Рабочая высота сечения в середине плиты при толщине защитного слоя 2 см:

(23)

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

где – расчетная ширина плиты = 1 м;

– изгибающий момент в расчетном сечении.

Требуемая площадь арматуры в растянутой зоне плиты:

где z == 0,123 - 0,5 * 0,031 = 0,108 м – плечо пары внутренних сил;

– расчетное сопротивление ненапрягаемой арматуры растяжению.

Определяем количество стержней арматуры:

= – площадь сечения одного стержня d =14 мм.

Принимаем число стержней . Шаг арматуры назначаем 110 и защитным слоем 2 см (по СП для плит высотой меньше 300 мм, мин. 2 см).