мосты курсач. Курсовой проект проектирование железобетонного моста под железную дорогу студент группы стп322 Наурзова К. С
![]()
|
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 ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() γf1 – коэффициент надёжности к собственному весу, γf1 = 1,1; ![]() ![]() γf2 – 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: ![]() ![]() 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 ![]() ![]() ![]() В каждом расчетном сечении требуемая площадь арматуры: ![]() где М — изгибающий момент для расчета по прочности; RS — расчетное сопротивление арматуры растяжению ( ![]() Принимаем диаметр проволоки d=10 мм= 0,01 м=1 см ![]() Определим количество стержней: ![]() ![]() 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 ![]() RS= ![]() 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 ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() 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: ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() 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 ![]() 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: ![]() ![]() Расстояние от центра тяжести площади сечения напрягаемой арматуры в нижнем поясе 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: ![]() ![]() ![]() Для определения центра тяжести приведённого сечения предварительно необходимо вычислить статический момент этого сечения относительно произвольной оси (удобно использовать ось, проходящую по нижней грани сечения). ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Момент инерции приведённой площади сечения (приведённый момент инерции) относительно произвольной оси определяется так: ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() 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; ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() 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. ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() |