Надежность и грузоподъемность ГОТОВО. "Оценка грузоподъемности металлического моста" для специальности

• Название: "Оценка грузоподъемности металлического моста" для специальности
• Дата: 15.12.2022
• Размер: 333.04 Kb.
• Имя файла: Надежность и грузоподъемность ГОТОВО.docx
• Тип: Курсовой проект; #847159
• страница: 2 из 5

Содержание

1.Определение грузоподъемности элементов и их прикреплений 5

1.1.Основные исходные данные 5

1.2.Расчет балок проезжей части 5

1.2.1.Расчет балок проезжей части на прочность по нормальным напряжениям 15

1.2.2.Расчет балок на прочность по касательным напряжениям 18

1.2.3Расчет балок на общую устойчивость 13

1.2.4Расчет балки на выносливость 13

1.3.1Расчет балок на прочность поясных заклепок 15

1.3.2Расчет прикрепления продольных балок к поперечным 17

1.3.3Расчет прикрепления поперечных балок к главным фермам 19

1.4Расчет элементов главных ферм 20

1.4.1Расчетные площади элементов 20

1.4.2Расчет элементов решетчатых ферм на воздействие только вертикальных нагрузок 23

1.5Классификация подвижного состава 25

1.6Сравнение классов элементов с классами нагрузки 26

2Оценка состояния элементов пролетного строения. 27

Список литературы 28

1. Определение грузоподъемности элементов и их прикреплений

   1. Основные исходные данные

1. 
   Уровень езды – понизу;
   
2. 
   Количество путей на пролетном строении – один;
   
3. 
   Материал пролетного строения –Gтек=1978 кгс/см²; Gпр=3385 кгс/см²;
   
4. 
   Вид монтажных соединений – заклепочное (диаметр 22 мм);
   
5. 
   Расчетная схема пролетного строения прилагается;
   
6. 
   Расчетный пролет – l = 55 м;
   
7. 
   Высота фермы – H_ф = 8,4 м;
   
8. 
   Число панелей – 10;
   
9. 
   Длина панелей – 5,5 м;
   
10. 
    Расстояние между осями:
    

• 
  Главных ферм В = 5,53 м;
  
• 
  Продольных балок b = 2,03 м;
  

11. 
    Нормативная постоянная нагрузка p_i, тс/м:
    

• 
  Главная ферма –3,34,
  
• 
  Продольная балка – 0,92,
  
• 
  Поперечная балка – 1,21,
  
• 
  Мостовое полотно – 1,059.
  

12. 
    Временная нагрука:
    

Локомотив ТЭМ7 + 8-осные вагоны с нагрузкой на ось 25 тонн.

2. Расчет балок проезжей части

Определение грузоподъемности балок проезжей части и элементов главных ферм производится в соответствии с положениями, представленными в «Руководстве по определению грузоподъемности металлических пролетных строений железнодорожных мостов».

Ось пути совпадает с осью пролетного строения. Геометрические характеристики элементов конструкции определяются в наиболее опасных сечениях, имея в виду либо напряженное состояние элементов, либо места изменениях их сечений.

Расчетные моменты сопротивления рассматриваемых сечений
В середине элемента

Балка	Местоположение сечения	Состав сечения, мм	Fбр,см2	Iбр, см4	Wбр, см3	Ymax, см	W0, см3	S, см3
Продольная	В середине	ГЛ 290х12	34,8		5862,8	45,87	4690,2	3488,2
		2L100х100х10	38,48
		ВЛ850х12	102
		2L160х100х12	60,08
		Сумма	235,36	268927
Поперечная	В середине	ГЛ 310х12	37,2		7413,5	41,89	5930,8	4088,7
		2 L100х100х12	45,4
		ВЛ810х12	97,2
		2 L100х100х12	45,4
		ГЛ 320х12	38,4
		Сумма	263,6	310550

На опоре элемента

Балка	Местоположение сечения	Состав сечения, мм	Fбр,см2	Iбр, см4	Wбр, см3	Ymax, см	W0, см3	S, см3
Продольная	В середине	Р 290х10	29		7121,8	46,32	5697,4	4094,6
		ГЛ 290х12	34,8
		2L100х100х10	38,48
		ВЛ850х12	102
		2L160х100х12	60,08
		Р 290х10	29
		Сумма	293,36	329884
Попер.	В середине	2 L100х100х12	45,4		4514,7	40,5	3611,8	2534,2
		ВЛ810х12	97,2
		2 L100х100х12	45,4
		Сумма	188	182846

Определение расчетного момента сопротивления поперечного сечения:

В середине:

• 
  Продольной балки
  

Рис.1 Поперечное сечение



Момент инерции уголков 100х100х10:



Момент инерции уголков 160х100х12:



Моменты инерции листов:







Определим статический момент инерции отсеченной части продольной балки:

Уголки 160х100х12:



Вертикальный лист:





Поперечная балка



Рис.2 Поперечное сечение



Моменты инерции уголков 100х100х12:



Моменты инерции уголков 100х100х12:



Моменты инерции листов:









Определим статический момент инерции отсеченной части продольной балки:

Уголки 100х100х12:



Вертикальный лист:



Горизонтальный лист:





На опоре:

• 
  Продольной балки
  

Рис.3 Поперечное сечение



Момент инерции уголков 100х100х10:



Момент инерции уголков 160х100х12:



Моменты инерции листов:











Определим статический момент инерции отсеченной части продольной балки:

Уголки 160х100х12:



Вертикальный лист:



Горизонтальный лист:

• 
  Поперечная балка
  

Рис.4 Поперечное сечение



Моменты инерции уголков 100х100х12:



Моменты инерции листов:





Определим статический момент инерции отсеченной части продольной балки:

Уголки 100х100х12:



Вертикальный лист:

1. Расчет балок проезжей части на прочность по нормальным напряжениям

Площади линий влияния изгибающих моментов

Балка	Местоположение	Длина линии влияния	Положение вершины линии влияния		eс,м		Ωk=Ωp
		λ,м	a0,м	α
продольная	в середине пролета	5,5	2,75	0,5		-		3,8
поперечная	в середине пролета	11	5,5	0,5		1,75		9,625

По прочности грузоподъемность балок проезжей части по нормальным напряжениям при изгибе определяется в местах действия наибольших изгибаемых моментов, а так же в зонах стыков поясов и стенок, в местах наибольших ослаблений и в других опасных сечениях. Расчет допускаемой временной нагрузки ведется по формуле:



ε_k=0.5 – доля вертикальной нагрузки от подвижного состава, приходящаяся на одну балку с учетом смещения оси пути относительно оси пролетного строения;

n_k – коэффициент надежности к вертикальной нагрузке от подвижного состава;

m=1 – коэффициент условия работы;

Ω_к, Ω_р – площадь линии влияния изгибающего момента, загружаемая нагрузкой от подвижного состава или постоянной нагрузкой;

ε_p=0.5 – доля постоянной нагрузки, приходящаяся на одну балку;

Σn_pip_i – суммарная расчетная интенсивность постоянных нагрузок:

• 
  Для продольной балки:
  

• 
  Для поперечной балки:
  

Для выносливости:

• 
  Для продольной балки:
  

• 
  Для поперечной балки:
  

Классы балок рассчитываются по формуле:
Классы балок

Балка	Местоположение сечения	W0, см3	Ωk=Ωp м2	nk	Кс , кН/м пути	Кс	1+μс
Продольная	в середине пролета	4690,2	3,8	1,145	17,44	15,44	1,51
Поперечная	сечение 1-1	5930,8	9,625	1,14	14,98	8,44	1,44

Продольная балка (в середине пролета):




Поперечная балка (в середине пролета):

2. Расчет балок на прочность по касательным напряжениям

Площади линий влияния поперечной силы

Балка	Местоположение сечения	α0,м	с0, м	α	Ωк=Ωр, м2
продольная балка	на опоре	5,5	1	0	2,75
Поперечная балка	сечение 2-2	11	1	0,5	5,5

Классы грузоподъемности балок по касательным напряжениям определяются в местах действия наибольших поперечных сил. Такими местами в продольных балках являются опорные сечения, а в поперечных – зоны между главной фермой и ближайшей продольной балкой. Допускаемую по касательным напряжениям в стенке балки временную нагрузку определяют по формуле:



Χ₁ – коэффициент размерности;

Δ – толщина стенки балки;

I_бр – момент инерции брутто поперечного сечения балки относительно ее нейтральной оси;

S_бр – статический момент брутто отсеченной части рассматриваемого поперечного сечения балки относительно ее нейтральной оси.

Классы балок

Балка	Местоположение сечения	nк	Ωк=Ωр, м2	Iбр/Sбр	δ, см	kс	Кс	1+μс
Продольная балка	на опоре	1,145	2,75	80,56	1,20	19,94	29,59	1,51
Поперечная балка	на опоре	1,14	5,5	72,15	1,20	17,12	15,33	1,44

Продольная балка (на опоре):


Поперечная балка (на опоре):

3. Расчет балок на общую устойчивость

Грузоподъемность балок по общей устойчивости проверяется только при свободной длине сжатого пояса, превышающей 15-кратную его ширину.

Продольная балка: ширина пояса –0,29 м

Свободная длина –1,0 м.

Расчет на общую устойчивость не производится, так как:

1,0<15*0,29 Условие выполнено.

Поперечная балка: ширина –0,31 м,

Свободная длина – 2,03 м

Расчет на общую устойчивость не производится, так как:

2,03<15*0,31 Условие выполнено.

3. Расчет балки на выносливость

По выносливости грузоподъемность балок определяется в местах повышенной концентрации напряжений. Наиболее опасными и потому подлежащими проверке являются, как правило, места обрыва поясных листов.

Расчет на выносливость аналогичен расчету на прочность по нормальным напряжениям. Отличие состоит в том, что расчетное сопротивление металла в проверяемом сечении принимают с понижающим коэффициентом, а также учитывают снижение динамического воздействия подвижного состава в расчетах на выносливость. Расчет ведется по формуле:

ϴ - переходный коэффициент;

γ_в- коэффициент понижения расчетного сопротивления при расчетах на выносливость;

Σр_i – суммарная нормативная интенсивность постоянных нагрузок (без учета коэффициента надежности)


Классы балок

Балка	Местоположение сечения	Ωк=Ωр, м2	θ	W0, см3	β	ξ	β/ξ	γв	kс, кН/м пути	Кс	1+μс
Продольная балка	В середине пролёта	3,8	0,88	4690,2	1,3	1,00	1,3	0,88	17,44	17,7	1,51
Поперечная балка	Сечение 2-2	9,625	0,88	5930,8	1,3	1,00	1,3	0,87	14,98	9,5	1,44

Продольная балка (в середине пролета):


Поперечная балка (сечение 2-2):

1. Расчет балок на прочность поясных заклепок

Грузоподъемность балок по прочности прикрепления их поясов к стенке должна определяться в зонах действия наибольших сдвигающих усилий, величина которых в основном зависит от значений действующих на балку поперечных сил.

Грузоподъемность балок по прочности поясных заклепок определяется на участках пояса длиной 100 см.

Допускаемая временная нагрузка, кН/м пути:

• 
  При не непосредственном опирании на верхние пояса:
  

- приведенная расчетная площадь поясных заклепок, см²:

; - приведенная расчетная площадь одной заклепки, см²;

- число заклепок на рассматриваемом участке пояса длиной 100 см;

- коэффициент, учитывающий собственный вес балок;

- статический момент площади поперечного сечения брутто пояса балки относительно ее нейтральной оси, см³;

- момент инерции брутто поперечного сечения относительно нейтральной оси, см⁴;

А3 определяется по таблице 7.1 методом интерполяции в зависимости от длин линии влияния и положения вершины.


Классы балок при расчете на прочность поясных заклепок

Балка	Место сечения	nз	F0β, см2	nk	αp	Sбр, см3	Ωк, м2	Iбр, см4	Кс	1+μс
Продольная балка	на опоре	11	57,9	1,145	1,1	3488,2	2,75	268927	11,1	1,51

2. Расчет прикрепления продольных балок к поперечным

При наличии верхней и нижней «рыбок» допускаемая временная нагрузка определяется:

а) по прочности заклепок, соединяющих уголки прикрепления с продольной балкой



б) по прочности заклепок, соединяющих уголки прикрепления с поперечной балкой



в) по прочности прикрепления «рыбок»



г) по выносливости «рыбок»



Определение коэффициента m_н для расчета прикрепления продольных балок.



где l_c – длина стойки или подвески, работающей на местную нагрузку;

I_Б – момент инерции брутто поперечного сечения продольной балки;

F_п – площадь брутто поперечного сечения подвески;

d – длина панели проезжей части;

Параметр D_з


Где χ₃ – коэффициент размерности

Ψ₀ – характеристика угловой податливости прикрепления продольной балки

m_н=0,83




Классы прикреплений

Балка	Расчет	χ1 или χ2	nз	μ0 или μ0(р) 1/см2	F0β	Ωк=Ωр, м2	nk	θ	kп, кН/м пути	kс, кн/м пути	Кс	1+μс
в стенке продольной балки	на прочность	0,1	11	0,164	67,07	2,75	1,145	-	822,7	19,94	27,3	1,51
В стенке поперечной балки	на прочность	0,1	14	0,328	42,68	2,75	1,145	-	504,7	19,94	16,76	1,51
Рыбка	на прочность	0,001	22	0,328	61,8	1,88	1,145	-	378,8	14,94	16,8	1,51
	на выносливость	0,001	22	0,328	61,8	1,88	-	0,88	434,1	14,94	19,24	1,51

1. 
   По прочности заклепок, соединяющих уголки прикрепления с продольной балкой:
   

2. 
   По прочности заклепок, соединяющих уголки прикрепления с поперечной балкой:
   

Так как площадь сечения рыбки меньше(29см*1см=29 см² ), чем площадь болтов в полурыбке принимаем площадь сечения рыбки с ослаблениями Fнт=(29-1*2*2,2=24,6 см²)

3. 
   По прочности сечения или прикрепления «рыбки»:
   

4. 
   По выносливости «рыбки»:
   

3. Расчет прикрепления поперечных балок к главным фермам

При наличии прикрепления при помощи «косынки» допускаемая временная нагрузка, кН/м пути:








Классы балок при расчете прикрепления поперечных балок к главным фермам

Балка	m	nз	μ0(р) 1/см2	F0β, cм2	Ωк=Ωр, м2	nk	kп кН/м пути	Кс	1+μс
Поперечная	1	16	0,438	36,53	5,5	1,14	164,2	7,55	1,44