Материал: ПЗ МОСТЫ

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ императора Александра I»

_________________________________________________________________________

Кафедра «Мосты»

Пояснительная записка к практической работе

на тему Проектирование металлического моста

Выполнил студент ________________________________________ А.А. Васильев

Факультет «Транспортное строительство» группа СЖД-204

Принял ____________________________________________ С.Ю. Каптелин

Санкт-Петербург

2016

Содержание

Введение 2

1. Разработка варианта. 3

2. Расчет пролетного строения 6

2.1. Расчет балок проезжей части 6

2.1. Определение усилий в продольных и поперечных балках 6

2.2. Подбор сечения продольной и поперечной балок 8

2.3. Подбор сечения «рыбок» 11

2.4. Расчет прикреплений 11

2.5. Ребра жесткости 12

2.6. Связи между продольными балками 12

Список литературы 13

Введение

Под металлическим мостом подразумевается транспортное сооружение, у которого металлические пролетные строения имеют наибольшие пролеты и перекрывают, как правило, основную (русловую) часть мостового перехода.

Общая методика проектирования и в случае металлического моста остается в целом неизменной. Вместе с тем имеется ряд особенностей, вызывающих определенные трудности:

• конструкции металлических мостов и способы их возведения обладают большим разнообразием, что создает сложности при разработке вариантов моста и выборе оптимальных решений;

• в этом проекте впервые приходится сталкиваться с мостом через многоводную судоходную реку.

Работа состоит из трех частей: составление варианта моста; расчет; конструирование металлического пролетного строения.

1. Разработка варианта.

Назначение основных размеров.

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

Необходимая длина моста при обсыпных устоях рассчитывается по формуле:

L_м=kc*l₀ +3*(БН-(УВВ+УМВ)/2)+2*a, где

-L- необходимая длина моста между концами устоев, м;

-БН-высота бровки насыпи, м;

-УВВ, УМВ-уровень высокой и меженной воды, м;

-kc-коэффициент, учитывающий сужение отверстие;

-l₀-отверстие моста, м;

-a-величина захода устоя в насыпь

(a=0,75 при <6м. и a=1 при высоте насыпи>6м).

Таким образом

L_т=1,05*170+3*(108,26-96)+2*1=217,28м.

ПР=УВВ+h_стр+h_габ=97+1,69+10,5=109,19м

БН=ПР-0,9=108,29м.

Устои приняты свайные. Длина крыла устоя поверху при пролете примыкающих балок 18,8м составит 3,75 м. Фактическая длина моста при принятых конструкциях составит (с учетом расстояния между торцами балок по 0,05):

L_ф=2*3,75+2*18,8+111,09+66,95+5*0,05=223,39м.

Фактическое отверстие моста

L_ф=223,39-2-2*(1,5*6+1,75*6)-3*3,5=171,89м

или 1,1 %, что допустимо нормами.

Определение объемов работ

Пролетные строения.

Промежуточные опоры. Имеем 3 промежуточных опоры высотой 13,1 м., 13,8 м. и 12,4 м.

Промежуточная опора высотой 13,1 м

Промежуточная опора высотой 13,8 м

Промежуточная опора высотой 12,4 м

Объем ростверка высотой 2 и 3,2 м из монолитного железобетона с размерами в плане 5,5*13,5 и 8,5*21,3 м при скосах по 2 и 3,2 м:

V_роств.=2*(5,5*13,5-4*2*2)=116,5 м³.

V_роств.=3,2*(8,5*21,3-4*3,2*3,2)= 448,29 м³.

При назначении размеров промежуточных опор необходимо учитывать требования норм, в которых указано, как определяются размеры подферменных плит промежуточных опор.

Для определения длины свай в свайном фундаменте промежуточной опоры балочного моста можно пользоваться приближенным способом расчета.

Количество свай определяется по формуле:

n=Kn*Kг*, а длинна выводится из несущей способности одной сваи

P_d= Kn*Kг*,

-Кг-коэффициент, учитывающий горизонтальных нагрузок = 1,2;

-Кn – коэффициент надежности = 1,6;

-n – количество свай = 17 шт;

N - сумма расчетных вертикальных сил, действующих по подошве фундамента.

N=N_вр+N_пр.стр.+N_оп.

Здесь N_вр, , N_пр.стр., N_оп вертикальные давления, кН, соответственно от временной нагрузки при загружении двух прилегающих пролетов, от веса железобетонных пролетных строений и от веса опоры с фундаментом.

Указанные величины определяются по формулам

N_вр=*к_э;

N_пр.стр =1,1*(g*(M1+M2)+qжб(Vжб1+Vжб2))/2_.;

N_оп=1,1*V_оп*23,5, где

-l₁-полная длина пролетного строения, опирающегося на опоры, м;

--коэффициент надежности для временной нагрузки;

-к_э-эквивалентная нагрузка при =l₁, кН/м;

-1,1-коэффициент надежности для собственного веса конструкции;

-V_жб1, V_жб1- объем железобетона пролетных строений, опирающихся на опору;

-M1, M2 – масса металла в пролетных строениях, опирающихся на опору;

- 23,5-объемная масса бетона, кН/м³

-V_оп- объем тела опоры и фундамента, м³;

-P_d-расчетная несущая способность одной сваи (сваи оболочки);

Опора 1:

N_вр=(1,3-0,003*18,8)*15,02*14*(18,8/2)=2458,12 кН.

N_пр.стр=1,1*0,5*(9,81*(30,72+253,39)+24,5*(20,5+72,9))=2791,48 кН.

N_оп=1,1*23,5*(373,32+116,5)=12661,85 кН.

N=2458,12+2791,48+12661,85=17911,45 кН.

При применении свай-оболочек диаметром 1,0 м в количестве 17 шт способность сваи по грунту составит

P_d =1,2*1,6кН=206,21 тс.

Примем длину свай равной 17 м.

Опора 2:

N_вр=(1,15-0,0015*16,94)*10,57*14*(66,94/2)+(1,15-0,0015*61,09)*9,94*14*(111,09/2)=13750,8 кН.

N_пр.стр=1,1*0,5*(9,81*(570,1+253,39)+24,5*(121,1+72,9))=7057,29 кН.

N_оп=1,1*23,5*(400,27+448,29)=21935,28 кН.

N=13750,8+7057,29+21935,28=42743,37 кН.

При применении свай-оболочек диаметром 1,6 м в количестве 17 шт способность сваи по грунту составит

P_d =1,2*1,6кН=492,1 тс.

Примем длину свай равной 20 м.

Опора 1:

N_вр=(1,3-0,003*18,8)*15,02*14*(18,8/2)=2458,12 кН.

N_пр.стр=1,1*0,5*(9,81*(30,72+570,1)+24,5*(20,5+121,1))=5149,78 кН.

N_оп=1,1*23,5*(346,37+116,5)=11965,19 кН.

N=2458,12+5149,78+11965,19=19573,09 кН.

При применении свай-оболочек диаметром 1,0 м в количестве 17 шт способность сваи по грунту составит

P_d =1,2*1,6кН=225,34 тс.

Примем длину свай равной 19 м.

Устой. Объем железобетона оголовка устоя составляет 68,9м³

Объем 9 полых свай сечением 60*60 при длине 10м.

2. Расчет пролетного строения

Расчетная временная вертикальная нагрузка – С14. Материал пролетного строения – сталь марки 15ХСНД с основным расчетным сопротивлением R_у=295 МПа. Мостовое полотно – безбалластное на железобетонных плитах.

2.1. Расчет балок проезжей части

2.1. Определение усилий в продольных и поперечных балках

На первом этапе расчет продольных балок производится без учета их совместной работы с поясами главных ферм.

Постоянные нагрузки на продольные балки:

где d- панель продольной балки

Расчетная постоянная нагрузка на одну балку будет равна:

где p_мп – собственный вес мостового полотна, равный 2,3тс/м.

Расчетные усилия в продольной балке:

ε=0.85

где q_0.5 – 50% эквивалентной временной вертикальной нагрузки для линии влияния с параметрами λ=d и α=0,5.

где q₀ – 50% эквивалентной временной вертикальной нагрузки для линии влияния с параметрами λ=d и α=0.

Наибольший и наименьший изгибающие моменты в середине пролета балки при расчете на выносливость:

Где ε – коэффициент, исключающий при расчетах на выносливость влияние тяжелых транспортеров как нагрузок эпизодических. ε=0,85.

При β=1,7 для стали 15ХСНД коэффициент для преимущественно растянутых элементов и для растянутых зон изгибаемых балок:

Где α и δ – коэффициенты, зависящие от марки стали. Β – эффектный коэффициент концентрации напряжений. ρ – характеристика изменений цикла переменных моментов.

Расчетная схема поперечной балки:

Расчетные усилия в балке:

При расчете поперечной балки в качестве расчетной схемы можно принимать свободно опертую балку на двух опорах с пролетом, равным расстоянию между осями главных ферм В.

Поперечная балка воспринимает собственный вес и давления Д от продольных балок смежных панелей.

Наибольший изгибающий момент b пролете на участке и при расчете на прочность:

где ω – площадь линии влияния Д.

Значения , (1+μ) и q определяются для линий влияния при λ=2d и α=0,5.

Q=183,3тс

Наибольший изгибающий момент в пролете на участке b при расчете на выносливость:

При β=1,7 для стали 15ХСНД коэффициент для преимущественно растянутых элементов и для растянутых зон изгибаемых балок:

2.2. Подбор сечения продольной и поперечной балок

Подбор сечения балки начинается с назначения ее высоты. Для уменьшения веса балки толщину ее вертикального листа следует назначать минимальной, так как материал балки выгоднее используется в поясах. Толщину вертикальных листов рекомендуется принимать не менее 12 мм. Толщина горизонтальных не менее 10 мм. Наименьшая ширина горизонтальных листов продольных балок определяется условиями закрепления на них мостового полотна. Поперечное сечение на рисунке 1.

Высота балки:

где М- расчетный изгибающий момент в балке в середине пролета

R_b – основное расчетное сопротивление стали принимаем 2900 кгс/см²

t- толщина вертикальной балки

Назначаем размеры балки исходя из минимально возможных размеров:

h=1480 мм

t_ст=12 мм

t_пол= 20 мм

Принимаем высокопрочные болты диаметром d_б= 22 мм, тогда отверстие под болт принимаем диаметром d=25 мм

Определяем момент инерции:

Для продольной балки:

Для поперечной балки: