мосты курсач. Курсовой проект проектирование железобетонного моста под железную дорогу студент группы стп322 Наурзова К. С
 Скачать 0.51 Mb.
|
|
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ТРАНСПОРТА» (МИИТ) Институт пути, строительства и сооружений Кафедра «Мосты и тоннели» КУРСОВОЙ ПРОЕКТ Проектирование железобетонного моста под железную дорогу Выполнил: студент группы СТП-322 Наурзова К.С Руководитель: д.т.н., профессор Поляков В.Ю. Москва 2021 г. Содержание Технико-экономическое сравнение вариантов проектных решений……3 Расчёт плиты балластного корыта…………………………………………4 Расчётные усилия………………………………………………...….5 Подбор арматуры……………………………………………………6 Расчет по прочности…………………………………………...……7 Расчёт главной балки……………………………………………………….8 Расчётная схема…………………………………………………...…8 Нормативные нагрузки……………………………………………...8 Определение расчётных усилий в балке………………………..….9 Расчётные усилия……………………………………………….….12 Подбор арматуры…………………………………………………..12 Приведённые геометрические характеристики……...…………...14 Расчёт на прочность сечений, наклонных к продольной оси…...15 На действие поперечной силы…………………………………15 На действие главных сжимающих напряжений между наклонными трещинами………………………….……………16 Расчёт на общие деформации (проверка прогибов)……………..16 1. Технико-экономическое сравнение вариантов проектных решений. В качестве пролетных строений используется предварительно напряженное пролетное строение под железную дорогу. В данном курсовом проекте заданное отверстие моста равно 40 м. Произведем технико-экономическое сравнение двух вариантов проектных решений: Расчет стоимости: 1 вариант мостового перехода:
2 вариант мостового перехода:
Для дальнейших расчетов выбираем первый вариант мостового перехода. 2. Расчёт плиты балластного корыта Плиты балластного корыта пролетных строений входят в состав поперечного сечения главных балок, и кроме того, воспринимают временную нагрузку, работая на изгиб. Схема сбора нагрузок, действующих на плиту балластного корыта неразрезной балки.  Нормативные нагрузки    2.1. Расчётные усилия.  где  – нагрузка от собственного веса части пролетного строения:     γf1 – коэффициент надёжности к собственному весу, γf1 = 1,1;  – вес мостового полотна  временная нагрузкаγf2 – коэффициент надёжности к весу балласта с частями пути, γf2 = 1,3; v – интенсивность временной эквивалентной нагрузки, определяется по СНиПу и зависит от – положение вершины линии влияния – α и длины загружения – λ; α – определяется, как отношение короткой стороны линии влияния ко всей длине; γf v – коэффициент надёжности к временной нагрузке:  =1 – динамический коэффициент, учитывающий динамические эффекты Тогда изгибающий момент в корне консоли будет равен:   на собственный вес – 1,1; на вес дорожного полотна – 1,3; на временные нагрузки – 1,3. 2.2. Подбор арматуры. Высоту h расчетного сечения в начале вута принимают равной толщине плиты, а в конце вута — увеличенной на 1/3 длины (или радиуса) вута. Ширина расчетного сечения b = 100 см. Плиту у её верхней растянутой грани армируют сварными или вязаными сетками, в которых расчетная арматура диаметром не менее 12 мм располагается поперек оси моста с максимальным шагом (расстоянием между осями) ― 15 см и минимальным расстоянием между стержнями в свету — 4 см. В растянутой зоне образуется сквозная трещина. Сопротивление бетона растяжению полностью исключается. Растягивающие напряжения в арматуре ограничиваются расчетными сопротивлениями    – рабочая высота сеченияВ каждом расчетном сечении требуемая площадь арматуры:  где М — изгибающий момент для расчета по прочности; RS — расчетное сопротивление арматуры растяжению (  ) для арматуры A-IIIПринимаем диаметр проволоки d=10 мм= 0,01 м=1 см  Определим количество стержней:   — максимальная требуемая площадь арматуры в наиболее опасном сечении;Принимаем 12 стержней на 1 м ширины плиты.  2.3. Расчет по прочности. Расчет по прочности нормального к оси сечения на действие изгибающего момента:  где Rb=20500  ― расчетное сопротивление бетона В40 осевому сжатию RS=  ― расчетное сопротивление арматуры A-III растяжению;Условие прочности плиты по изгибающему моменту:     3.Расчёт главной балки. 3.1. Расчётная схема. Главную балку рассчитывают: по прочности, на выносливость, по трещиностойкости и прогибам по предельным состояниям первой и второй групп. В качестве расчетной схемы главной балки пролетного строения принимают простую (разрезную) балку с пролетом, равным расстоянию между осями опорных частей. Для сечений посередине пролета и на опоре строят линии влияния изгибающего момента и поперечных сил. Для каждого участка линий влияния указывают его длину загруженияλ, коэффициент положения вершины α и его площадь А. Нормативные нагрузки. Главную балку рассчитывают на нагрузки, действующие в стадиях изготовления, хранения, транспортировки, монтажа и эксплуатации. В курсовом проекте разрешается не рассчитывать балку в стадиях транспортировки и монтажа. В стадии эксплуатации балку рассчитывают на постоянные нагрузки от собственного веса конструкции, от воздействия предварительного напряжения арматуры и на временную нагрузку от подвижного состава. Нормативная постоянная нагрузка от собственного веса конструкций пролетного строения и веса тротуаров с перилами, приходящаяся на 1 м длины одной балки, кН/м (тс/м):  где VЖБ― объем железобетона пролетного строения, который для курсового проектирования можно принимать по заданию; γЖБ = 24,5 кН/м3 (2,5 тс/м3) — объемный вес железобетона; lП — полная длина пролетного строения, м; qТР = 2,45 кН/м (0,25 тс/м) ― вес тротуаров с перилами. Нормативная постоянная нагрузка от веса балласта с частями пути, приходящаяся на 1 м длины одной балки:  где АБ = 2 м2 — площадь сечения балластной призмы; γБ = 19,4 кН/м3 (2 тс/м3) — нормативный объемный вес балласта с частями пути. Нормативная временная вертикальная нагрузка от подвижного состава принимается в виде эквивалентной равномерно распределенной нагрузки интенсивностью ν , кН/м (тс/м), пути, значение которой определяют по прил. 4 в зависимости от класса К временной нагрузки, длины загружения ‚ и коэффициента α. В стадии изготовления и хранения единственной нагрузкой будет собственный вес конструкции без тротуаров и перил:  3.3. Определение расчётных усилий. Главные балки разрезных пролетных строений рассчитываются как изгибаемые элементы, загруженные вертикальными, равномерно распределенными постоянными нагрузками от собственного веса g1, веса балласта g2 и временной нагрузки  .Для определения внешних силовых факторов изгибающего момента и поперечной силы, действующих в различных сечениях балки, необходимо построить линии влияния этих воздействий (M,Q). Для построения огибающей эпюры М, достаточно построить линии влияния этого фактора в середине пролёта  и в четверти пролета  , а для поперечной силы на опоре  и в середине пролета  .       Для сечения посередине пролета: изгибающий момент для расчета по прочности:   поперечная сила для расчета по прочности:   Изгибающий момент для четверти пролёта:   Поперечная сила для расчета по прочности для опорного сечения:   В приведенных формулах:  ― коэффициент надежности по нагрузкам;    3.4. Подбор арматуры. Необходимую площадь рабочей арматуры в нижнем поясе балки определяют из условия прочности в стадии эксплуатации по следующей приближенной формуле:    где М — изгибающий момент посередине пролета для расчета на прочность; h — высота балки; RP — расчетное сопротивление напрягаемой арматуры растяжению Нижний пояс балки армируют пучками из параллельных проволок или из арматурных канатов с натяжением арматуры на упоры. Необходимое количество проволок:    Принимаем пучки по 42 проволоки. Количество пучков рабочей арматуры в нижнем поясе балки:  где  ― количество проволок в одном пучке.Пучки размещают горизонтальными рядами в нижнем поясе балки. Между пучками должно быть расстояние в свету не менее диаметра пучка или 6 см, наименьшая толщина защитного слоя бетона для пучков равна 4 см. После размещения пучков уточняют размеры его пояса. Расчетная площадь напрягаемой арматуры в нижнем поясе:   — площадь сечения одного пучка. Расстояние от центра тяжести площади сечения напрягаемой арматуры в нижнем поясе до нижней грани балки:   — количество пучков, соответственно, в первом, втором и др. (считая снизу) горизонтальных рядах арматуры; — расстояния, соответственно, от оси каждого горизонтального ряда арматуры до нижней грани балки.3.5. Расчёт на прочность по изгибающему моменту сечений, нормальных к продольной оси элемента В результате расчёта корректируется (уточняется) необходимое количество рабочей арматуры и проверяется величина сжатой зоны х. Условие прочности по I группе предельных состояний записывается в виде:  При определении предельного момента исходят из следующих предпосылок: В сжатой зоне сечения сопротивление бетона сжатию ограничивается напряжениями, равными Rb, равномерно распределенными по высоте сжатой зоны; В растянутой зоне образуется сквозная трещина, следовательно, сопротивление бетона растяжению исключается, и всё усилие в этой зоне передаётся арматуре; Растягивающие напряжения в арматуре ограничиваются расчётным сопротивлением арматуры растяжению. Сжимающие напряжения в напрягаемой арматуре ограничиваются наибольшими сжимающими напряжениями σрс. Возможны два расчётных случая: При расположении границы сжатой зоны в плите; При расположении границы сжатой зоны в ребре.  Рисунок 5. Расчетная схема изгибающих моментов в нормальных сечениях, продольных осях элемента Граница сжатой зоны расположена в плите: x ≤ h’f.    3.6. Приведённые геометрические характеристики.  При определении геометрических характеристик учитывается действительная площадь бетона и площадь арматуры. При этом следует использовать приведённые геометрические характеристики для исключения неточностей и противоречий в расчётах: Jred, Wred, Ared. Приведённая площадь сечения балки определяется по формуле:    - площадь бетона по контуру сечения без вычета площади, занятой арматурой.Для определения центра тяжести приведённого сечения предварительно необходимо вычислить статический момент этого сечения относительно произвольной оси (удобно использовать ось, проходящую по нижней грани сечения).    – площадь сечения балки; – расстояние от центра тяжести площади до оси; , - расстояние от центра тяжести соответственно нижней и верхней напрягаемой арматуры до оси; , - то же для ненапрягаемой арматуры.Момент инерции приведённой площади сечения (приведённый момент инерции) относительно произвольной оси определяется так:     – момент инерции площади относительно собственной оси.Расстояние от центра тяжести приведённого сечения до нижней грани определяется из выражения:  Момент инерции приведённого сечения относительно нейтральной оси, используемый во всех дальнейших расчётах, определяется по формуле:  Остальные геометрические характеристики определяются также для приведённого сечения. Моменты сопротивления:   3.7. Расчёт на прочность сечений, наклонных к продольной оси. В результате расчёта, как правило, определяют поперечное армирование конструкции ненапрягаемыми хомутами. 3.7.1. На действие поперечной силы. qw– предельное усилие в хомутах на единицу длины элемента. Находим требуемое qw для выполнения условия прочности:  Q – максимальное значение поперечной силы от внешней нагрузки. с  – длина проекции невыгоднейшего наклонного сечения на продольную ось элемента.  Принимаем диаметр хомутов d = 14 мм, шаг Sw = 10 см. Тогда:   Qb – поперечное усилие, передаваемое на бетон сжатой зоны над концом наклонного сечения.    3.7.2 На действие главных сжимающих напряжений между наклонными трещинами.  Q – поперечная сила на расстоянии не ближе h0 от оси опоры;  – при хомутах, нормальных к продольной оси элемента; площадь сечения ветвей ненапрягаемых хомутов, расположенных в одной плоскости; отношение модуля упругости арматуры к модулю упругости бетона.   3.8. Расчёт на общие деформации (проверка прогибов). Большие прогибы затрудняют плавный проход нагрузки по мосту, вызывают чрезмерные колебания системы и самой проходящей нагрузки, опасность обезгруживания осей подвижного состава и схода поезда с рельсов.       | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||