Проектирование и расчет железобетонных балочных пролетных строений автодорожных мостов

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

 

 

ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ  ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО  ОБРАЗОВАНИЯ

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

(ТГАСУ)

 

 

ДОРОЖНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ ФАКУЛЬТЕТ

КАФЕДРА «МОСТЫ И СООРУЖЕНИЯ НА ДОРОГАХ»

СПЕЦАЛЬНОСТЬ «МОСТЫ и транспортные тоннели»

 

 

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

НА ТЕМУ: «ПРОЕКТИРОВАНИЕ  И РАСЧЕТ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ БАЛОЧНЫХ ПРОЛЕТНЫХ  СТРОЕНИЙ АВТОДОРОЖНЫХ МОСТОВ»

 

 

 

 

 

 

 

Исполнитель студент 4 курса, группы 229

Килюшик Екатерина Дмитриевна

 

Руководитель проекта  Акимов Борис Григорьевич

Консультант Акимов Борис Григорьевич

 

 

 

 

К защите                                                                           Защитил с оценкой

 

«____»________________ _________г.                          ______________________________

 

_______________________________                             «____»__________________ _____г.

              (Подпись)                                                            ______________________________

                                                                                                            (Подпись)

 

Томск 2012

 

Содержание

 

Введение

1. Нагрузки на  пролетные строения

1.1. Постоянные  нагрузки

1.2. Временные  нагрузки

2. Определение изгибающих моментов и поперечных сил в сечениях балок.

2.1. Метод внецентренного сжатия

2.2. Определение изгибающих моментов

3. Проектирование и расчет плиты проезжей части

3.1. Расчет плиты проезжей части бездиафрагменных пролетных строений

3.2. Расчет прочности сечения плиты

3.3. Расчет плиты на трещиностойкость

Список литературы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Мосты представляют собой  искусственные сооружения, прерывающие  земляное полотно дороги; движение автомобилей происходит по пролетному строению моста, поддерживающему ездовое  полотно и расположенному на опорах, которые передают давление пролетных  строений на грунт.

В данной работе представлено два запроектированных варианта мостовых переходов, приведены расчеты конструкций проезжей части, а также расчеты сечений балок по первой и второй группе предельных состояний.

Все расчеты и конструктивные требования сделаны в соответствии с действующим СНиП 2.05.03 – 84^*.  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Исходные данные

 

Номер продольного  профиля – 2

Габариты проезжей части и тротуаров – Г11,5+2*1,5+2*0,35

Размеры продольного  профиля – а=9; b=0,8

Класс судоходства  – 7 класс.

Интенсивность ледохода – слабый

Уровень воды –  ГМВ=4b; ГВВ=7b; РСГ=6b

Класс нормативной  нагрузки – К14

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Нагрузки на пролетные строения

1.1. Постоянные (длительные) нагрузки

 

Постоянные нагрузки на главную балку пролетного строения складываются из собственного веса балки  и веса элементов мостового полотна.

 

Таблица 1.1

Сбор постоянной нагрузки на 1 метр длины балки преднапряженного пролетного

строения длиной 33 метра, габаритом  Г11,5+2*1,5

Наименование нагрузки и ее определение	Нормативное значение qn,кН/м	Коэф. надежности ɣfq	Расчетное значение q, кН/м
Собственный вес балки  q1	16,69	1,1	18,36
Выравнивающий слой q2=δ2×ɣ2×l=0,04×24×2,1	2,016	1,3	2,63
Оклеечная гидроизоляция q3=δ3×ɣ3×l=0,012×15×2,1	0,378	1,3	0,49
Защитный слой бетона q4=δ4×ɣ4×l=0,04×24×2,1	2,016	1,3	2,621
Асфальтобетонное покрытие q5=δ5×ɣ5×l=0,07×23×2,1	3,381	1,5	5,072
Перильные ограждения q6=2×0,8/5	0,27	1,1	0,293
Ограждения безопасности q7=2ˣ1,2/5	0,4	1,1	0,44
Итого	8,461		11,134

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.2. Временные нагрузки

 

Согласно требованиям  СНиП 2.05.03 – 84^* железобетонные пролетные строения рассчитываются на автомобильную нагрузку (АК) и одиночную колесную нагрузку НК80.

Автомобильная нагрузка состоит  из полосовой распределенной и одиночной  двухосновной тележки, устанавливаемой  на каждой полосе движения в невыгодное положение.

Нормативное значение от толпы  на тротуаре определяется по формуле:

 

qⁿ_t=(3,92 – 2×l_р)≥1,96 (кН/м²)

 

qⁿ_t=(3,92 – 2×1,0)=1,92 (кН/м²)

 

ɣ_pt=1,2 – коэф. надежности;

ɣ_fv=1,2 – коэф. надежности для полосовой нагрузки;

ɣ_fp=1,2

(1+µ)=1+=1,09≥1 – динамический коэффициент

 

Колесная нагрузка устанавливается  на одном пролетном строении независимо от габарита и количества полос движения и только в пределах проезжей части.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Определение  изгибающих моментов и поперечных  сил в сечениях балок.

2.1. Метод внецентренного  сжатия.

 

Данный метод дает результаты близкие к фактическим, при расчете  «узких» мостов, когда длина пролета  вдвое больше ширины. Предполагается, что балки пролетного строения в  поперечном направлении соединены  между собой абсолютно жесткими связями, поэтому наиболее нагруженными при расчете всегда будут крайние балки.

При одинаковых размерах балок  ординаты линий влияния для крайних  балок находятся по формулам:

 

 

 

 

 

где n – количество балок, шт.

Остальные значения можно  определить из геометрического подобия.

 

 

 

 

Для второй балки ординаты линии влияния будут равны:

 

 

 

 

 

 

 

 

При установке автомобильной  нагрузки на пролетном строении коэффициенты поперечной установки будут равны:

для крайней балки, для полосовой

 

 

 

 

для крайней балки, для тележки

 

 

 

для второй балки

 

 

 

 

 

1 расчетная схема

 

 

 

 

для 2 балки

 

 

 

 

2 расчетная схема

 

 

 

 

для 2 балки

 

 

 

 

3 расчетная схема

 

 

для 2 балки

 

 

2.2. Определение изгибающих моментов

 

Для вычисления изгибающего  момента в любом сечении по длине балки пролетного строения (М_х) необходимо построить линию влияния М_х для сечения и произвести невыгодное загружение ее автомобильной или колесной нагрузкой.

Изгибающий момент нормативный  и расчетный М_х от постоянной и временной автомобильной нагрузки в сечениях для рассматриваемой балки будет равен:

 

(кН×м),

 

где – площадь треугольной линии влияния, м²;

      – наибольшая ордината линии влияния, м;

      - коэффициенты поперечной установки для рассматриваемой балки от автомобильной полосовой нагрузки и тележки;

       - и другие определяются из подобия треугольников.

 

 

 

Расчетный изгибающий момент (М_х) находится умножением интенсивности нагрузок на коэффициент надежности ɣ_fv, ɣ_fp и динамический коэффициент (1+µ)

 

, (кН×м)

 

Где q – расчетная величина постоянной нагрузки с коэффициентом надежности, кН/м.

 

 

 

Аналогичным образом находится  усилие от колесной нагрузки НК80.

 

(кН×м),

 

где - КПУ для рассматриваемой балки от колесной нагрузки.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                    3. Проектирование и расчет плиты проезжей части 

           3.1. Расчет плиты проезжей части бездиафрагменных пролетных строений.

 

Работа плиты  бездиафрагменных пролетных строений под действием временной подвижной колесной нагрузки может рассматриваться в составе работы всего пролетного строения как пространственная система, для расчета которой используется специальный метод с применением вычислительной техники. Часто при проектировании плит используют приближенные методы расчета, которые дают возможность достаточно простым способом получить удовлетворительные результаты.

При расположении на проезжей части автомобильной нагрузки или  колесной, когда колеса находятся  в середине пролета плиты (между  ребрами главных балок), плита работает по схеме «плита, опертая двумя сторонами», при этом такая схема работы соответствует только для участков пролетного строения вблизи опор, где прогибы балок отсутствуют или незначительны. При расположении нагрузки в средней части пролета плита дополнительно работает на изгиб в составе всего пролетного строения, так как средние балки прогибаются больше, чем крайние, и изгибающие усилия, вызванные местным действием колеса, над ребрами главных балок незначительно уменьшаются, а в сечениях между ребрами увеличиваются.

При местном действии колеса плита рассматривается как балка, свободно опертая двумя сторонами  на ребра, а влияние упругого защемления учитывают специальными коэффициентами, зависящими от соотношения размеров плиты и ребер балок, выраженных через отношение цилиндрической жесткости плиты и жесткости при кручении балок.

Расчетная постоянная нагрузка на 1 м² состоит из веса плиты и веса конструктивных слоев проезжей части.

 

, (кН/м²)

 

где ɣ_fi – коэффициенты надежности;

       δ_i – толщина каждого слоя, м;

       ɣ_i – удельный вес материала, кН/м³.

 

q=10,504 кН/м²

 

Расчетное давление колеса тележки, нагрузки А11 равняется:

 

, (кН)

 

где ɣ_f =1,5 – коэффициент надежности при расчете плиты от А11;

      Р_к=54 – нормативное давление колеса, кН;

      (1+µ) – динамический коэффициент.

 

 

 

Колесо шириной b_k=0,6 м и длиной следа a_k=0,2 м через слои покрытия оказывает давление на плиту с размерами площадки:

 

b₁=0,6+2H – поперек моста, м;

a₁=0,2+2H – вдоль моста, м,

 

где Н=0,25 – суммарная  толщина всех слоев проезжей части.

 

 

 

 

Расчетный пролет плиты  принимается равным:

 

l_p=l₀+h_п ≤ l (м),

 

где l₀ – расстояние между ребрами балок в свету, м;

      h_п – толщина плиты, м.

 

l_p=1,840+0,15=1,99 ≤ 33

 

Участок плиты вдоль  моста, работающий на изгиб от давления колеса, по опытным данным принимается  равным:

 

 

 

, м

 

Постоянная распределенная нагрузка на участке а₂, (кН/м),

 

q₀=q ˣ a₂ (кН/м)

 

где q – расчетная постоянная нагрузка на 1 м² плиты.

 

q₀=10,504 ˣ 1,33 = 5,46 кН/м

 

Изгибающий момент от расчетных  постоянных и временной нагрузки в середине пролета плиты –  как в свободно лежащей балки  на двух опорах.

 

 

 

 

 

Фактические расчетные  изгибающие моменты в сечениях плиты  в середине пролета и в опорном  сечении над ребрами балок  равняются:

 

M_l/2=0,5M₀ (кНˣм),

М_оп= - 0,65М₀ (кНˣм)

 

М_l/2=0,5 ˣ 36,237=18,237 кНˣм;

М_оп= - 0,65 ˣ 36,237= - 23,708 кНˣм.

 

Расчетное давление от колеса нагрузки НК80 и изгибающие моменты находятся аналогичным  образом. При этом:

P_k=54 кН, ɣ_f =1,5, (1+µ)=1,09, b_k=0,8 м, a_k=0,02 м.

 

P=1 ˣ 54 ˣ 1,2= 117,72 кН;

b₁=0,8+2 ˣ 0,16= 1,12 м;

a₁=0,2+2 ˣ 0,16= 0,82 м;