Изыскания мостового перехода с элементами проектирования

вторым – к главной  балке высокопрочными болтами на монтаже. К поперечным балкам приварены треугольные фасонные листы, при помощи которых созданы жесткие узлы. Уголки прикрепления поставлены на всю высоту стенки главной балки для обеспечения местной устойчивости стенки и повышения жесткости верхнего пояса. Этой же цели служит уголок с наружной стороны стенки. Помимо вертикальных уголков, установленных в местах прикрепления поперечных балок, для обеспечения устойчивости стенки главной балки дополнительно установлены ребра жесткости сечением 180х12 мм, привариваемые к стенке с двух сторон. Продольными связями в виде раскосных решеток из уголков 90х90х9 мм главные балки связаны с продольными балками.

Расчёту подлежат лишь главные  балки пролетного строения, а элементы проезжей части запроектированы  применительно к типовой конструкции  Гипротрансмоста. Конструкция проезжей части показана на рисунке 6.2.

 

Рисунок 6.2 - Компоновочное  решение проезжей части

 

 

 

 

6.3 Расчётная схема главной  балки

Пролетное строение представляет собой пространственную конструкцию, образуемую главными балками, балками  проезжей части и связями. Характер распределения усилий между частями пространственной конструкции зависит от степени жесткости элементов и их соединений. При этом широко используется методы пространственных расчетов с использованием ЭВМ. Однако, в практических расчетах широко используется приближенный метод, при котором пространственная конструкция расчленяется на плоские системы.

В качестве расчетной схемы  главной балки принимается балка  на двух шарнирных опорах с пролетом . Расчетная схема показана на рисунке 6.3.

       

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а – расчетная схема; б  – линия влияния изгибающего  момента; в – линия влияния поперечной силы.

Рисунок 6.3- К определению  нагрузок на главную балку

 

 

6.4 Нормативные нагрузки  на главную балку

Нормативная постоянная нагрузка (Р) складывается из веса самих главных  балок (Р₁), веса балок проезжей части (Р₂) и веса мостового полотна (Р₃):

Р=Р₁+Р₂+Р₃ ,        (6.1)

где Р₁ =25кН/м (по данным типового проекта);

       Р₂ =5,0кН/м (по данным типового проекта);

       Р₃ =7,0кН/м (при езде на деревянных поперечинах).

Р=25+5+7=37 кН/м

Коэффициент надежности для  постоянной нагрузки принят  γ_f=1,1.

Временная нормативная равномерно распределенная нагрузка от подвижного состава определяется с учетом параметров соответствующих линий влияния (рисунок 6.3).

                                                                                  (6.2)

                                                                                       (6.3)

где К – класс временной  нагрузки (К=14) ;

       - интенсивность нормативной эквивалентной нагрузки при классе К=1;

 

 

Коэффициент надежности для  временной нагрузки:

                                                                                  (6.4)

Коэффициент динамики:

                                                                                       (6.5)

где λ – длина загружения линии влияния (λ=18 м);

;

 

 

 

6.5 Расчётные усилия на  одну главную балку

Расчетные усилия (изгибающий момент в середине пролета М_0,5 и поперечная сила у опоры Q₀) определяем загружением соответствующих линий влияния.

                                                               (6.6)

                                                                      (6.7)

где – площади соответствующих линий влияния.

 

 

6.6 Подбор сварного сечения  главной балки

Сечение главной балки  принимается в виде сварного двутавра, состоящего из вертикального листа (стенки) и одинаковых горизонтальных листов (поясов), соединенных между собой угловыми сварными швами (рисунок 6.4).

Рисунок 6.4 - Сечение главной  балки

 

Подбор сечения ведем  из условия прочности балки при  изгибе:

                                                                                  (6.8)

 

Требуемый момент сопротивления  «нетто»:

                                                                                                      (6.9)

где R_y – расчетное сопротивление прокатной стали марки 16Д, равное 215 Мпа;

      χ – коэффициент, учитывающий ограниченное развитие пластических   деформаций в сечении;

       m – коэффициент условий работы.

Принимаем χ·m = 1,0 (т.к. χ≈1,1, а m≈0,9).

 

Назначив в соответствии с рекомендациями норм наименьшую толщину  стенки t_ω=12 мм, определяем оптимальную ( по расходу стали) высоту стенки.

                                                                                       (6.10)

где ψ – коэффициент, учитывающий неравномерность изгибающего момента по  длине балки (ψ=1,2).

 

принимаем высоту стенки h_ω=2480 мм (применительно к типовому решению для пролетов 27,0 и 33,6м).

Необходимую площадь сечения  одного поясного листа находим из выражения:

                                                                                 (6.11)

 

При назначении размеров поясного листа (t_f и b_f) учитываем ограничения:

                                                                                                       (6.12)

                                                                                                   

Задавшись шириной поясного листа  (по ГОСТ 82-70^*), находим толщину поясного листа:

                                                                                                (6.13)

 

принимаем (по ГОСТ 82-70^*)

Геометрические характеристики принятого сечения главной балки:

• момент инерции «брутто» относительно оси x-x

                                                             (6.14)

;

• момент инерции «нетто»

                                                                                           (6.15)

                                ;

• момент сопротивления «нетто»

                                                                            (6.16)

 

• статический момент полусечения относительно оси Х-Х

                                                                      (6.17)

 

• статический момент площади пояса относительно нейтральной оси Х-Х

                                                                                  (6.18)

 

6.7 Расчёт на прочность

Расчет на прочность по нормальным напряжениям в сечении  посередине пролета выполняем по формуле:

                                                                                  (6.19)

 

 

следовательно, прочность  по нормальным напряжениям обеспечена.

Расчет на прочность по касательным напряжениям в сечениях стенки балки выполняем по формуле:

                                                                                    (6.20)

                                                                                           (6.21)

 

где – расчетное сопротивление сдвигу.

 

 

следовательно, прочность  по касательным напряжениям обеспечена.

6.8 Расчёт на выносливость

Расчет на выносливость по нормальным напряжениям выполняем  по формуе:

                                                                                  (6.22)

 

где - изгибающий момент для расчета на выносливость;

       ;

       - коэффициент, вычисляемый по формуле:

                                                             (6.23)

где – коэффициент для железнодорожных мостов;

       – коэффициент, зависящий от длины загружения линии влияния (при λ<22 м υ=1,45);

       β –эффективный коэффициент концентрации напряжений, β=1,0 (составное сечение из листов, соединенных непрерывными угловыми швами, сваренными автоматом);

        - коэффициенты, учитывающие нестационарность режима нагруженности, принимаемые для стали 16Д: ;

        – коэффициент асимметрии цикла переменных напряжений ; )

                                                                (6.24)

где ε=0,85 – коэффициент, исключающий возможность частого загружения пролетного строения особо тяжелой нагрузкой.

 

=0,315;

 

принимаем .

 

 

следовательно, выносливость по основному металлу соблюдается.

6.9 Расчёт прикрепления  поясного листа к стенке

При изгибе балки между  поясом и стенкой возникают горизонтальные сдвигающие силы t.

Горизонтальные усилие на единицу длины балки:

                                                                                                     (6.25)

Расчет прочности сварных  соединений с угловыми швами прикрепления пояса к стойке при отсутствии местного вертикального давления (верхний  пояс главной балки) выполняется  по формуле

                                                                                              (6.26)

где n₁=2 – количество угловых швов в сечении;

       t_f – расчетная высота сечения шва,

        - для электрода Э46А.

                                                                                                        (6.27)

где - при автоматической сварке;

      - заданный катет шва;

 

 

следовательно, прочность  сварного шва по металлу шва обеспечена со значительным запасом.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7 Основные технико-экономические  показатели варианта моста №1

Наименование работ и  подсчёт объёмов	Единица измерения		Объём работ		Стоимость, руб.
					Единичная		Общая
1) устройство и разборка  шпунтового ограждения	м3		37,4		100		3740
2) изготовление и забивка  свай - с земли -с плавсредств	м3		1645,44 828,96		140 180		230361,6 149212,8
3) устройство железобетонных  ростверков промежуточных опор  и устоев	м3		1493,79		150		224068,5
4) кладка устоев из  сборных блоков	м3		31,4		200		6280
5) сборно-монолитная кладка  тел промежуточных опор	м3		5032,3		120		603876
6) устройство монолитных железобетонных подферменников	м3		172,34		160		27574,4
7) изготовление и установка  на опоры балочных пролётных  строений из предварительно напряжённого  железобетона и ферм	м3	466,4		300		139920
	м	1361,8		90		122562
8) устройство мостового  полотна на балласт	м		474,08		90		42667,2
9) стоимость моста	руб.		-		-		1550262,5
10) общий объём кладки	м3		9556,1		-		-
В том числе сборной  кладки	м3		5373,82		-		-
Коэффициент сборности			0,562		-		-