проектирлвание металлического моста. Анализ исходных данных 7 2Вариантное проектирование

• Название: Анализ исходных данных 7 2Вариантное проектирование
• Анкор: проектирлвание металлического моста
• Дата: 27.10.2022
• Размер: 0.94 Mb.
• Имя файла: PZ_10_01.docx
• Тип: Документы; #756891
• страница: 2 из 11

Вариантное проектирование

1. Разработка первого варианта

   1. Выбор типов пролетных строений

В качестве статической схемы в первом варианте принимается балочная разрезная система со сквозными главными фермами.

Для судоходной реки по нормам проектирования требуется размещения в главном русле не менее двух судоходных пролетов: одного основного (низового) другого смежного (взводного).

Поскольку положение судовых ходов не указывается, то судоходные пролеты располагаем на самой глубокой части главного русла при меженном уровне воды. В этом случае будет обеспечено судоходство на всю навигацию.

При проектировании первого варианта моста применяются типовые железнодорожные стальные пролетные строения со сквозными главными фермами с ездой понизу с расчетными пролетами 110 м и 88 м для перекрытия низового и взводного судоходных пролетов соответственно.

Несудоходная часть реки перекрывается стальными пролетными строениями со сплошными главными балками полной длиной 34,2 м с ездой поверху. Для обеспечения заданной величины отверстия моста необходимо семь пролётных строений этого типа.

Основные характеристики принятых пролетных строений приведены в таблице 2.1.

Таблица 2.1 – Характеристики пролётных строений первого варианта

Расчётный пролёт, м	Полная длина, м	Высота балок (ферм), м	Длина панели, м	Расстояние между фермами (балками), м	Строительная высота, м		Масса металла, т	Объём железобетона, м3
					в пролёте	на опоре
33,6	34,2	-	-	2,0	2,84	3,36	83,1	37,3
88	89,1	15,0	11,0	5,8	1,69	2,32	395,4	97,1
110	111,09	15,0	11,0	5,8	1,69	2,32	570,1	121,1

Схема разбивки моста на пролеты выглядит следующим образом:

(5 34,2 + 89,1 + 111,09 + 2 34,2) м.

Зазор между торцами металлических пролетных строений (деформационный шов) принимается равным 0,1 м.

Отметка подошвы рельса определяется по формуле:

(2.1)

где отметка расчетного судоходного уровня, ;

высота подмостового габарита, ;

строительная высота пролетного строения с ездой понизу в пролете, измеряемая от низа конструкции до постели плиты или поперечины, м;

высота БМП,

запас, учитывающий деформации пролетного строения под воздействием внешних нагрузок.



Отметка бровки земляного полотна определяется по формуле:

(2.2)



Отметка низа конструкции в несудоходных пролетах по формуле:

(2.3)

где – строительная высота в пролете пролетных строений с ездой поверху.



Общее количество пролетных строений в несудоходной части реки в первом приближении можно определить по формуле:

(2.4)

где L₀ – заданное отверстие моста;

Н – средняя высота моста на поймах;

и – полная длина соответственно низового и верхового пролетов;

, – ширины русловой и пойменной опор;

– полная длина пойменного пролетного строения.



Принимаем восемь пойменных пролетных строений для перекрытия заданного отверстия моста. В этом случае фактическое отверстие моста, измеренное в УВВ, равно 406,28 м, а полная длина моста составляет 452,560 м. Заданное отверстие моста 400 м. Возможные отклонения фактического отверстия от заданной величины отверстия допускается принимать в пределах от –3% до +5%. Полученное отверстие моста больше заданного на 1,57 %, что удовлетворяет требованию.

2. Проектирование промежуточных опор и устоев

Пролетные строения опираются на сборно-монолитные бетонные опоры. Все промежуточные опоры имеют двухъярусную конструкцию: верхняя часть – прямоугольной формы, а нижняя часть – обтекаемой формы.

Устои для металлических мостов проектируются монолитные. Среднее расстояние от бровки земляного полотна до поверхности грунта составляет более 6 м, поэтому для первого варианта принимаются обсыпные устои.

Так как грунтовое основание представлено песком, супесью и суглинком, то целесообразно проектирование фундаментов на свайном основании.

Отметка верха опоры определяется по формуле:

(2.5)

где строительная высота в пролете пролетных строений на опоре, измеряемая от подошвы рельса до верха площадки для установки опорных частей, м.

Ширина промежуточной опоры вдоль моста в уровне опирания пролетных строений определяется по формуле:

(2.6)

где расстояние между осями опирания пролетных строений, определяется по формуле:

(2.7)

размеры опорной плиты подвижной и неподвижной опорных частей вдоль оси моста,

расстояние от граней нижних подушек опорных частей до граней опорных площадок,

расстояние в плане от граней опорных площадок до граней подферменной плиты, принимаемое при пролетах от 30 до 100 м равным 0,25 м; при пролетах более 100 м — не менее 0,35 м;

ширина свеса подферменной плиты,

расстояние между торцами пролетных строений,

Схема к определению размеров ширины опоры вдоль моста приведена на рисунке 2.1.



Рисунок 2.1 – Схема к определению размеров ширины опоры вдоль моста
Ширина опоры поперёк в поперечном направлении в уровне опирания пролетных строений определяется по формуле:

(2.8)

где – расстояние между осями главных ферм (балок), м;

– размер опорной плиты опорной части поперёк оси моста, м;

расстояние от граней нижних подушек опорных частей до граней опорных площадок,

– расстояние от грани опорной площадки до грани прямоугольной подферменной плиты, принимается 0,5м при катковых или секторных опорных частях.

ширина свеса подферменной плиты,

В первом варианте запроектировано 2 типа промежуточных опор для совмещения пролетных строений:

– для совмещения пролетных строений с длинами по 34,2 м (опоры №1, №2, №6);

– для совмещения пролетных строений с длинами 111,09 м и 34,2 м, 111,09 и 111,09 (опоры №3, №4, №5)

В пределах переменного уровня воды тело опоры должно иметь обтекаемую форму. Высота этой части опоры определяется от отметки обреза фундамента до уровня, превышающего УВВ не менее чем на 0,5 м. Общий вид промежуточной опоры приведен на рисунке 2.2.



а – вдоль моста, б – поперек моста

Рисунок 2.2 – Общий вид промежуточной опоры

Ширина опоры вдоль моста в уровне обреза фундамента в уровне низа подферменной плиты определяетсяcпомощью геометрических построений в соответствии с рисунком 2.2 (a).

Отметка обреза фундамента для русловой опоры определяется по формуле:

(2.9)

где отметка уровня меженных вод,

средняя толщина льда,



Для пойменной опоры обрез фундамента должен находиться на 0,3 м ниже уровня общего размыва, но не ниже обреза фундамента русловой опоры.

Расстояние от уровня высоких вод до уровня земли после размыва определяется по формуле:

(2.10)

где расстояние от уровня высокой воды до уровня земли до размыва, м;

коэффициент размыва, по заданию на проектирование

Глубину местного размыва у опоры допускается принять равной половине ширины опоры вдоль моста.

Опоры проектируемого моста принимаем двухъярусной конструкции путем составления поперечного сечения из типовых блоков из условия обеспечения минимальных размеров (определенных из условия размещения опорных частей) и возможно наименьшего расхода бетона.

Часть тела опоры, расположенную выше УВВ, принимаем необтекаемой формы, часть, расположенную ниже УВВ – обтекаемой формы.

Рассмотрим порядок определения размеров опор.

Для русловой опоры №5:









Из конструктивных соображений с учетом необходимого уширения за счет вертикального уклона (рисунок 1.2):





Окончательно принимаем





Аналогичным образом выполняется расчет остальных опор.

Устои проектируются монолитными. Отметку обреза фундамента устоя принимаем на глубине промерзания, в соответствии с [2] для Новосибирской области глубина промерзания составляет не более 2,20 м. В уровне обреза фундамента ширина выступа составляет 0,5 м в каждую сторону. Уклон передней грани устоя 3:1, задней –7:1. Ростверк проектируется высотой 1,2 м.

3. Расчет свайного фундамента

На стадии вариантного проектировании выполняется эскизный расчет фундамента опор. При этом расчёте учитываются:

собственный вес опоры;

вес пролётных строений и мостового полотна;

давление от временнойподвижной нагрузки.

Собственный вес опоры определяется по опалубочным размерам ее элементов.

Суммарная расчетная вертикальная нагрузка на свайный ростверк определяется по формуле:

(2.11)

где нагрузка от веса пролетного строения, кН;

временная подвижная нагрузка, кН;

нагрузка от веса частей опоры, кН;

Расчетная нагрузка от веса опоры определяется по формуле:

(2.12)

где нормативный удельный вес бетона, ;

объем ой части опоры,

коэффициент надежности по нагрузке;

Расчетная нагрузка на опору от веса двух пролетных строений:

(2.13)

где коэффициент надежности по нагрузке;

ускорение свободного падения, ;

нормативный удельный вес железобетона, ;

масса металла пролетных строений, опирающихся на одну опору, т;

и объем железобетона тротуаров пролетных строений, опирающихся на опору, .

Расчетное давление на опору от временной подвижной нагрузки, расположенной на двух пролетах:

(2.14)

где интенсивность эквивалентной нагрузки от подвижного состава по [1, приложение K], в зависимости от заданной нагрузки, длины загружения и коэффициента , учитывающего положение вершины линии влияния, для и

расстояние между осями опирания соседних пролетных строений;

коэффициент надежности для временной подвижной нагрузки по [1, п. 6.23].

При длине загружения  50 м и менее, определяется по формуле:

(2.15)

При длине загруженияболее 50 м, определяется по формуле:

(2.16)

Требуемое количество свай определяется по формуле:

(2.17)

где коэффициент надежности, принимаемый: при числе свай 21 и более – 1,4; от 11 до 20 – 1,6; от 6 до 10 – 1,65; 5 и менее – 1,75;

коэффициент, учитывающий влияние горизонтальных нагрузок, принимаемый (сил торможения, тяги, ветровую нагрузку), 1,2;

расчетная несущая способность сваи.

Расчет опоры №5:

(кН),

(кН),

(кН),

(кН).

Для данной опоры выбираем сваи оболочки диаметром 1,0 м и длиной 29 м. Расчет несущей способности выполнен в MS Excel.



Аналогичные расчеты выполнены и для других опор.

4. Определение стоимости первого варианта

Ориентировочная стоимость варианта мостового перехода подсчитывается по укрупненным расценкам работ на конструктивные элементы моста, сооружаемого в Новосибирской области. Все расценки приведены в сметных ценах на 01.01.2000 г. На общую сумму затрат введем коэффициент 1,5, учитывающий остальные расходы (зимние, временные сооружения, и др.).

Работы по устройству фундамента ведутся в котлованах под защитой металлического шпунтового ограждения. Размеры котлованов в плане принимаются больше размеров ростверков соответствующих опор на 0,7 м вдоль и поперек моста. Шпунт забивается в грунт на 2 м ниже отметки подошвы ростверка, а верх шпунта на 0,7 м выше отметки РУВ. Ширина шпунта Ларсен-5 составляет 400 мм.


Таблица 2.2 – Объемы и стоимости основных строительных работ

Наименование работ	Единица измерения	Стоимость ед. изм., руб.		Объем	Стоимость, руб.
I. Опоры
1. Погружение и извлечение металлического шпунта	т	11 520		1067,8	12 301 060
2. Устройство котлованов c водо­отливом	м3	228		2365,3	539 290
3. Устройство фундаментов из желе­зобетонных оболочек	м3	10 800		543,7	5 871 960
4. Устройство фундаментов из желе­зобетонных оболочек (с извлечением грунта и заполнением бетоном с установкой армокаркаса)	м3	69 200		604,6	41 838 320
5. Устройство монолитных бетонных ростверков	м3	4 700		439,6	2 066 120
6. Устои из монолитного железобетона	м3	4 470		612,2	2 736 530
7.Сооружение сборно-монолитных опор	м3	5 560		2 673,2	14 862 990
Итого опоры	80 216 270 руб.
I. Пролетные строения
1. Металлические пролетные строения со сплошной стенкой (установка консольными кранами)	т		20 700	603,96	12 501 970
2. Металлические пролетные строения со сквозными главными фермами (навесной монтаж)	т		22 100	965,5	21 337 550
3. Мостовое полотно на безбалластной железобетонной плите с железобетонными тротуарами)	м3		5 150	184,9	952 240
Итого пролетные строения	36 307 400 руб.
III. Разные работы
1. Отсыпка насыпи	м3		30	5642	169 260
2. Одиночное мощение откосов камнем по слою щебня	м2		140	789	110 460
Итого разные работы	279 720 руб.
Итого	116 803 390 руб.
С учетом	175 205 085 руб.
В ценах на III квартал 2021 г.	1 685 472 920 руб.

Для приведения строительной стоимости моста к ценам 2021 года используем территориальный коэффициент, установленный письмом Координатного центра по ценообразованию и сметному нормированию в строительстве «Об индексах изменения сметной стоимости строительства по Федеральным округам и регионам Российской федерации на 2021 год» от 17 августа 2021 года. Согласно данному письму, для Новосибирской области к общей стоимости строительно-монтажных работ вводиться коэффициент 9,62.

Соотношение стоимости сооружения опор к стоимости сооружения пролетных строений составляет 1:0,45, что является неудовлетворительным соотношением. Однако такой результат говорит о достаточно частой установке опор и малой длине пролетов в несудоходной части реки. Это и является основным недостатком первого варианта.

Во втором варианте с целью оптимизации затрат на строительство моста увеличим длину пролетных строений в несудоходной части моста, что позволит уменьшить количество опор и приведет к сокращению объема бетона для их сооружения. Заменим пролетные строения со сплошной стенкой на пролетные строения высокой заводской готовности, что позволит еще и уменьшить высоту опор.