Изыскания мостового перехода с элементами проектирования

РОСЖЕЛДОР

Федеральное государственное  бюджетное образовательное 

учреждение высшего профессионального  образования

«Ростовский государственный  университет путей сообщения»

(ФГБОУ ВПО РГУПС)

 

Кафедра «Изыскание, проектирование и строительство железных

дорог»

 

 

«Изыскания мостового  перехода с элементами проектирования»

Пояснительная записка 

к курсовой работе по дисциплине

 

«Изыскания и проектирование мостовых и тоннельных переходов»

 

ИП 16.01.07 ПЗ

 

 

 

 

 

 

 

 

Работа защищена _______________________  с оценкой ________

 

Руководитель работы                                           Н.В.Хамидуллина

 

Студент группы               СИ – 5 – 006                С.А.Жуков

 

 

 

 

 

2012-2013гг.

Содержание

Введение                    4

1 Установление возможных  направлений и руководящих уклонов  проектируемой  линии                  5

2 Трассирование                   8

3 Расчет времени хода  поезда              13

4 Размещение на продольном  профиле искусственных сооружений, выбор их типов и определения  их отверстий            15

5 Определение технико-экономических  показателей           23

5.1 Определение  капитальных вложений             23

5.2 Определение эксплуатационных  расходов            26

Заключение                  29

Список используемых источников               30

Приложение А                 31

Приложение Б                 32

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Местные условия

1.1 Характеристика водотока

Номер профиля мостового  перехода – 1

Расчётная минимальная температура  – минус 40⁰С

Характеристика течения  воды и русла – река имеет спокойное  течение и устойчивое русло

Отметки уровней высокой  и меженной воды – УВВ 90,0

      УМВ 84,0

Ширина и наибольшая глубина при УВВ соответственно 595м и 10м

Ширина и наибольшая глубина  при УМВ соответственно 215м и 4м

Ширина левой и правой пойм при УВВ – В_л=125м

         В_п=255м

Величина заданного отверстия  моста – L₀=360м

Коэффициент размыва русла  реки – k_p=1,2

Толщина льда – 1,4м

Глубина промерзания грунтов  – 1,6м

Отметка наивысшего уровня ледохода – УВЛ 90,0

Судоходная река

Отметка судоходного уровня – РСУ 89,0

Класс реки по судоходству  – 4

 

1.2 Геологические условия

Верхний слой грунта – песок пылеватый, насыщенный водой, средней плотности, мощность слоя 21м.

Средний слой грунта – супесь пластичная, с показателем консистенции 0,3, мощность слоя  11,5м.

Грунт нижнего слоя –  супесь твёрдая, с показателем консистенции 0,2, неограниченной мощности.

Расчётная глубина промерзания  – 1,6м.

1.3 Железнодорожный участок

Железная дорога I категории пересекает реку под прямым углом

Мост расположен на прямом горизонтальном участке однопутной железной дороги

Определим отметку подошвы  рельса :     

    ПР=РСУ+h_г+h_c+∆,                                             (1.1)

где  h_г – высота подмостового габарита для реки заданного класса определяемая по ГОСТ 26775 – 97;

         h_c – строительная высота, равная 1,85м,  для типовых пролётных строений длиной от 88 до 132м;

         ∆ - зазор между низом пролётного  строения и верхом подмостового  габарита, принимаемый в курсовом  проекте равным 0,1 – 0,2м.

ПР=89,0+12,0+1,85+0,2=103,05м.

Рисунок 1.1 - Профиль перехода

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 Варианты моста.

2.1 Вариант моста №1

Для малых и средних железнодорожных мостов наиболее рациональными являются балочные типовые сборные железобетонные  пролетные строения ребристой конструкции, с ездой поверху, с ненапрягаемой арматурой, полной длиной до 16,5м (типовой проект инв. № 557) и с предварительно напряженной арматурой, полной длиной от 16,5м до 27,6м (типовой проект № 556). Основные данные пролётных строений приведены в приложении к методическому указанию.

 

2.2 Определение числа и величины пролётов моста

Для среднего поста через  реку с ледоходом рациональными  являются промежуточные опоры сборной  облегчённой конструкции  выше уровня высоких вод, с массивной частью в пределах колебания уровня воды и ледохода, с фундаментами из свай или оболочек, с высокими ростверками  или без ростверков. В качестве устоев можно принять типовые  свайные, данные о которых приведены  в приложении к методическому  указанию.

Мосты на реках, при отсутствии судоходства и лесосплава, могут  иметь пролётные строения любой  длины. Однако при наличии ледохода пролёты мостов в свету должны быть не менее 10м.

Мост разделяется на русловую и пойменные части. Для русловой части применяются металлические пролётные строения длиной для пролёта взводного направления 128,54м и для пролёта низового направления 128,54м. На пойменных частях моста принимаются пролётные строения с ездой поверху на балласте пролётом 18,7м. Общее количество пролётных строений можно определить по формуле:

                                                      (2.1)

где L_О – заданное отверстие моста, из условия равное 360 м;

      Н=ПР-средняяОГ=103,05-87=16,05 м – средняя высота моста на поймах;

    _(2.2)

 

_{где УМВ  – уровень меженной воды;}

_{УВВ –  уровень высокой  воды.}

l_н,l_b,l_п – полные длины соответственно русловых и пойменных пролётных строений;

b_ор=5м, b_оп=3м – ширины соответственно русловой и пойменных опор

_{пролётом 18,0м.}

Таким образом, пропорционально  ширинам пойм размещают пойменные  пролётные строения. Определяем количество пойменных опор

 с правой и с левой  стороны через их отношение:

    (2.3)

где   n_л,n_п – количество соответственно левых и правых опор;

B_п,В_л – длины соответственно правой и левой поймы.

 

n_л = 2,04n_п,

(1+2,04)n_л = n => n_л = ,

n_л = ≈ 4шт.

n_п = 11- 4= 7шт.

После уточнения числа  и величин пролётов моста определяем расстояние между шкафными стенками устоев:

              (2.4)

где   L_ni – полная длина i-го пролётного строения;

0,10 – зазор между торцами  стальных пролётных строений  в метрах.

L = 0,05+128,54+128,54+18,7∙11+0,05∙13= 463,48м.

Определяем положение  середины моста на профиле перехода из условия пропорциональности частей отверстия моста, расположенных  в пределах левой и правой пойм, соответствующих ширинам пойм. Расстояние от середины реки по УМВ до середины моста:

                            (2.5)

где    L₀ – отверстие моста равное 360м;

 ∑b – сумма ширин всех промежуточных опор равная 42м;

B_М – полная ширина водотока по УМВ равная 215м;

В_п – ширина правой поймы по УВВ равная 255м;

В_л – ширина левой поймы по УВВ равная 125м;

 93,5м;

Полученное значение a откладываем от середины реки вправо.

2.3 Составление эскиза  промежуточной опоры 

Наименьший размер подферменной плиты (оголовка) вдоль моста определяется по формуле

 

С_пф=l_п- l+ D +0,5(a_под+а_неп)+2(с₁+с₂),  (2.6)

 

где l_п – полная длина пролетного строения, l_п = 18,7 м;

  l – расчетный пролет, l= 18,0 м;

D=0,05м – зазор между торцами железобетонных пролетных строений;

 

      a_поч и а_ноч – размер нижней подушки для подвижной и неподвижной       опорных частей вдоль моста, равные 0,42 м и 0,48 м;

   с₁=0,2 м – расстояние от нижней подушки опорной части до грани площадки;

      с₂ – расстояние от площадки до грани подферменной плиты, равное при пролетах длиной 18,7 м – 0,15м.

 

с_пф = 18,7 – 18,0 + 0,05 + 0,5·(0,42+ 0,48) + 2·(0,2 + 0,15)= 1,9 м

 

 

Наименьший размер подферменной плиты поперёк оси моста

В_пф = В+b_оч+2(с₁+ с₃),    (2.7)

где В =4,18 м – расстояние между осями главных балок;

 

 b_оч=0,9 м – размер поперек моста нижней подушки опорной части;

 

с₁=0,2м – расстояние от нижней подушки опорной части до грани            площадки;

  с₃ – расстояние от площадки до грани подферменной плиты, принимаемое равным 0,5м.

 

В_пф=4,18+0,9+2· (0,20+0,50) = 6,48 м.

 

Толщину подферменной плиты  принимаем 1,0м. Эскиз промежуточной опоры смотри на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1 – Эскиз промежуточной  опоры

 

2.4 Определение числа свай в фундаменте опоры железобетонного пролётного строения

Используем сваи-оболочки круглого сечения диаметром 2 м и длиной 12 м.

Для определения веса опоры  ее разделяем на части простой  геометрической формы: подферменную плиту  – 1, тело опоры выше УВВ – 2, ледорезную часть опоры – 3, ростверк-4.

 

Нормативная нагрузка от веса частей опоры

 

                                                                _(2.8)

 

где γ_i – нормативный объемный вес железобетона 24,5 кН/м³, бетона 23,5 кН/м³;

     V_i – объем i –й части опоры, м³.

V_п.п. = 6,48·1,9·1,0=12,31 м³.

V_т.о. = 6,08·1,5·9,8=89,38 м³.·

V_л.ч. = 8,08·3,5·9,55=270,07 м³.

V_ф = 11,68·7,1·1,2=99,51 м³.

N_оп=12,31·24,5+ 89,38·23,5 + 270,07·24,5 + 99,51·24,5=11456,74 кН.

 

Нормативная нагрузка на опору:

 

От веса конструкций двух пролетных строений

 

N_пр = γ_жбV_жб + р_Тl_п ,    (2.9)

 

где γ_жб – удельный вес железобетона, равный 24,5 кН/м³;

     V_жб  – объём железобетона в типовом пролётном строении (42,4 м³);

     р_т=4,9кН/м – вес 1 погонного метра двух тротуаров с консолями и перилами;

     l_п – полная длина пролетного строения.

N_пр = 24,5·42,4 + 4,9·18,7 = 1130,43 кН.

От веса мостового полотна  на балласте двух пролетных строений

N_пб = γ_б·А_б·l_п ,     (2.10)

где γ_б =19,4 кН/м³ – объемный вес балласта с частями верхнего строения пути;

 

А_б =2м² – площадь сечения балластной призмы;

l_п – полная длина пролетного строения.

N_пб =19,4·2·18,7 = 725,56 кН.

Нормативное давление на опору  от подвижного состава, расположенного на двух пролетах

 

N_в =νА,     (2.11)

 

 

где ν=150,32 кН/м – интенсивность эквивалентной временной подвижной нагрузки, расположенной на двух пролетах, определяемая по приложению 4 метод. указаний «Мосты. Проектирование мостов и труб. Задание на курсовой проект железобетонного моста» Часть 1. Варианты моста, при длине загружения линии влияния λ= 2·18,7 = 37,4 м и коэффициенте α= 0.5;

 

А – площадь линии влияния  опорной реакции, равная 9,35 м².

 

 

N_в = 150,32·9,35 = 1405,49 кН.

Расчетная вертикальная нагрузка на фундамент

 

                                                  ,     (2.12)

где  γ_f – коэффициент надежности по нагрузке

       N_i,п и N_в– нормативные усилия соответственно от постоянной и временной нагрузок.

N=1,1·11456,74+1,3·1130,43+1,4·725,56 +1,15·1405,49=16364,94кН.

Требуемое количество свай в опоре для железобетонного пролётного строения

     _(2.13)

 

где k_г – коэффициент учета влияния горизонтальных нагрузок, принимаемый 1,2;

 

k_н – коэффициент надежности, принимаемый равным при числе свай от 11 до 20 – 1,55;

 F_d – расчетная несущая способность одной сваи по грунту.

 

2.5 Определение числа свай в фундаменте опоры фермы

Используем сваи-оболочки круглого сечения диаметром 2 м и длиной 12 м.

 

Для определения веса опоры  ее разделяем на части простой  геометрической формы: подферменную плиту  – 1, тело опоры выше УВВ – 2, ледорезную часть опоры – 3, ростверк-4.

 

 

Нормативная нагрузка от веса частей опоры

 

                                                               _(2.14)

 

где γ_i – нормативный объемный вес железобетона 24,5 кН/м³, бетона 23,5 кН/м³;

     V_i – объем i –й части опоры, м³.

V_п.п. = 6,48·1,9·1,0=12,31 м³.

V_т.о. = 6,08·1,5·9,8=89,38 м³.·

V_л.ч. = 8,08·3,5·9,55=270,07 м³.

V_ф = 11,68·7,1·1,2=99,51 м³.