проектирлвание металлического моста. Анализ исходных данных 7 2Вариантное проектирование
![]()
|
Расчет прикрепления балки к узлам главных фермКонструкция прикрепления поперечной балки к узлам главных ферм приведена на рисунке 3.16. ![]() Рисунок 3.16 – Прикрепление поперечной балки к узлу главной фермы Расчет прикрепления ведется по поперечной силе ![]() ![]()
![]() Принимаем ![]() Количество болтов «Б» ( ![]() ![]() ![]() Принимаем ![]() Расчет элементов главных фермОпределение внутренних усилий в элементах главных фермПостроение линий влияния усилий в элементах фермыУсилия в элементах фермы определяются по линиям влияния для всех стержней, сходящихся в заданных узлах. Построение линий влияния для ферм с параллельными поясами и простой треугольной решеткой с дополнительными стойками и подвесками осуществляется по правилам строительной механики. Необходимые линий влияния приведены на рисунке 4.1. Результаты определения площадей сведены в таблицу 4.1. ![]() Рисунок 4.1 – Расчетная схема и линии влияния рассчитываемых элементов Таблица 4.1 – Площади линий влияния
Считаем, что рассматриваемая пространственная конструкция пролётного строения симметрична в продольном направлении относительно вертикальной оси, поэтому усилия для расчёта действующие в элементах решетки фермы, будем определять для одной главной фермы. Определение внутренних усилий для расчета на прочность и общую устойчивостьДля расчета на прочность и общую устойчивость требуется определить максимальные усилия в элементах фермы. Для нахождения этих усилий используем два рекомендуемых [3] сочетания нагрузок. Первое сочетание включает в себя нагрузки от собственного веса пролетного строения, временной подвижной нагрузки, а также нагрузки от ветра и действия сил торможения и тяги. Полное усилие в элементах главной фермы от первого сочетания нагрузок определяется по формуле: ![]() где ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Согласно [п. 6.2, 2] коэффициенты сочетаний: к постоянной нагрузке равны ![]() ![]() ![]() ![]() Второе сочетание нагрузок, кроме постоянной и временной вертикальной нагрузки, включает в себя также нагрузку от поперечных ударов колес подвижного состава. Полное усилие в элементах главной фермы от второго сочетания нагрузок определяется по формуле: ![]() где ![]() Во втором сочетании коэффициенты ![]() Определение усилий для расчета на выносливостьРасчет на выносливость производят на нормативные значения постоянной и временной вертикальной нагрузок. Усилия в элементах главной фермы определяются по формуле:
где ![]() ![]() ![]() Для всех элементов фермы определяются максимальное и минимальное усилие по формулам
где ![]() Для расчета на выносливость следует определить коэффициент усталости материала ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Коэффициент ![]() для поясов 1,7mf для стали 15ХСНД; для раскосов, стоек и подвесок 1,8mf для стали 15ХСНД. Коэффициент mf зависит от числа поперечных оси элемента рядов болтов в соединении и может быть принят mf =1,2 Коэффициент асимметрии цикла напряжений определится по формуле
где ![]() ![]() Определение усилий от постоянных нагрузокНормативная постоянная распределенная нагрузка от постоянных усилий g для расчета элементов поясов и раскосов определяется суммой
где ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]()
где ![]() ![]() ![]() ![]() Следовательно, нормативная постоянная нагрузка будет равна ![]() Нормативное усилие в элементе фермы от постоянной нагрузки определяется по формуле:
где ![]() Расчетное усилие от постоянной нагрузки ![]() ![]() Выполним расчет элемента Н0-Н1: ![]() ![]() ![]() Нормативное усилие: ![]() Расчетные усилия: ![]() ![]() Расчет усилий от действия постоянных нагрузок сведем в таблицу 4.2. Таблица 4.2 – Нормативные и расчетные усилия в элементах фермы от постоянных нагрузок
Определение усилий от вертикальной подвижной нагрузкиНормативные усилия в элементах ферм от загружения временной подвижной нагрузкой определяются по формулам:
где ![]() ![]() ![]() Нормативная подвижная нагрузка определена по [табл. К1, 2]. Класс расчётной нагрузки С13. В соответствии с очертанием линий влияния и значениями величин и для участков следует загружать [1]: ![]() ![]() ![]() Разделяющие участки иного знака следует загружать нагрузкой 13,73 кН/м пути, а при наличии таких участков длиной до 20 м один из них не загружают. Расчётная нагрузка от подвижного состава определяется с учетом коэффициента надежности ![]() ![]() Динамические коэффициенты к временной нагрузке ![]()
где ![]() Коэффициент надёжности к временной нагрузке [табл. 6.9, 2]
Рассмотрим подробно расчет элемента Н0-В1. Определение усилий для расчета по прочности и общей устойчивости. ![]() Рисунок 4.2 – Загружение линии влияния элемента Н0-В1 Определение минимальной продольной силы ![]() ![]() ![]() Принимаем ![]() ![]() ![]() ![]() Определение усилий для расчета на выносливость. ![]() При расчетах на выносливость вводится коэффициент ε, исключающий влияние тяжелых транспортеров, как редко встречающегося вида нагрузки. Принимается по [1, п.6.11]. Кроме того, если ![]() ![]() Определение наибольшей положительной продольной силы: ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Усилия от вертикальной временной нагрузки сведены в таблицу 4.3. Усилия для расчета на выносливость сведены в таблицу 4.4. ![]() Таблица 4.3 – Нормативные и расчетные усилия от подвижной временной нагрузки f fh ![]() ![]() Таблица 4.4 – Расчетные усилия для расчета на выносливость f fh ![]() Определение усилий от горизонтальных нагрузокОпределение усилий от поперечных ударов колес подвижного состава Нормативная горизонтальная нагрузка от поперечных ударов колес поезда независимо от числа путей согласно [п.6.19, 2] определяется по формуле
где ![]() ![]() Нагрузка от поперечных ударов колес приложена в УГР и распределяется между поясами ферм следующим образом
![]() Усилия от горизонтальных поперечных нагрузок в элементах поясов главной фермы определяются по формулам
где ![]() ![]() Для получения расчетных усилий от ударов колес величины ![]() ![]()
где ![]() ![]() ![]() Расчетное усилие: ![]() Определение усилий от поперечной ветровой нагрузки. Нормативная составляющая ветровой нагрузки ![]() ![]() где W0 – нормативное значение ветрового давления, W0 = 0,38 кПа; k – коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте, измеряемой от уровня земли или меженных вод до центра площади рассчитываемой поверхности; Cw – аэродинамический коэффициент лобового сопротивления; Cw=2,15 – для главных ферм сквозных пролетных строений с ездой понизу при наличии на них поезда; Cw =2,55 – для главных ферм сквозных пролетных строений с ездой понизу при отсутствии поезда; Cw =1,9 – для железнодорожного подвижного состава, находящегося на пролетном строении с ездой понизу; Cw =1,85 – для балочной клетки и мостового полотна; Ветровая нагрузка передается на подвижной состав, проезжую часть, выступающую над нижними поясами, а также на пояса, раскосы, стойки. Нормативное поперечное давление ветра на сквозную ферму определяют по формуле
где 0,2 – коэффициент заполнения для однорешетчатых ферм; ![]() ![]() Расстояние от УМВ до центра тяжести наветренной поверхности главных ферм составляет 27,50 м, следовательно, ![]() ![]() ![]() Нормативная поперечная горизонтальная ветровая нагрузка на проезжую часть: ![]() где ![]() ![]() ![]() На этом этапе расчета можно высоту пояса принять равной 1/15 длины элемента. Высота от УМВ до центра тяжести участка проезжей части, возвышающегося над поясом фермы, составляет 20,81 м, следовательно, ![]() ![]() ![]() Расчетная поперечная горизонтальная ветровая нагрузка на подвижной состав: ![]() где ![]() Высота от УМВ до центра тяжести поезда составляет 23,19 м, следовательно, ![]() ![]() ![]() Распределение нагрузки между верхним и нижним поясом определяется по формулам:
где ![]() ![]() ![]() Усилие от поперечной ветровой нагрузки в верхнем поясе фермы:
Усилие от поперечной ветровой нагрузки в нижнем поясе фермы:
где ![]() Нормативное значение: ![]() Расчетное значение: ![]() Определение усилий от тормозных нагрузок. Нормативная горизонтальная продольная нагрузка от торможения согласно [1, п.6.20] в виде равномерно распределенной нагрузки интенсивностью:
где ![]() ![]() ![]() ![]() Расчетное усилие от сил торможения определяется по формуле:
где ![]() ![]() ![]() ![]() Нормативное значение: ![]() Расчетное значение: ![]() Определение усилий в опорных раскосах и крайних панелях нижнего поясаУсилия в этом элементе складываются из усилий от работы в составе главных ферм и усилий от работы в составе портальной рамы. Расчетная схема портальной рамы представлена на рисунке 4.4. ![]() Рисунок 4.4 – Схемы к расчету портальной рамы В опорном раскосе как элементе главной фермы усилия от первого и второго сочетания нагрузок определяются по формулам:
![]() ![]()
где ![]() ![]()
где ![]() ![]() ![]()
где ![]() ![]() где ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() По формулам (4.32) получаем расчетные усилия в опорном раскосе от доли ветровой нагрузки и ударов колес: ![]() ![]() При этом в элементе нижнего пояса ![]()
где ![]() ![]() ![]() Изгибающий момент в заделке стойки определяются по формулам:
![]() ![]() Изгибающий момент в уровне нижнего узла ригеля определяется по формулам:
![]() ![]() Расчетный изгибающий момент в стойке: ![]() ![]() ![]() Расчетные усилия в опорном раскосе Н0-В1 на прочность: ![]() ![]() Расчетные усилия в опорном раскосе Н0-В1 на выносливость: ![]() ![]() Расчетные усилия в элементе Н0-Н1 на прочность: ![]() ![]() Расчетные усилия в элементе Н0-Н1 на выносливость: ![]() ![]()
|