163804_с1-СМТз61_2022_9. Содержание и реконструкция мостов и тоннелей

Название	Содержание и реконструкция мостов и тоннелей
Дата	02.02.2022
Размер	3.2 Mb.
Формат файла
Имя файла	163804_с1-СМТз61_2022_9.doc
Тип	Курсовой проект #349320
страница	6 из 12

1 2 3 4 5 6 7 8 9 ... 12

Расчет геометрических характеристик	Исходные данные:
	Модуль упруг. балки	275’000,0		кг/см²
До ремонта
	Мод. упруг. покрытия			кг/см²
Средняя балка (размеры в см)
	Мод. упруг. арматуры			кг/см²
	S_{арматуры} плиты			см²
270,0 13,0
	S_{арматуры} ребра			см²

	Результаты расчёта
	с учётом покрытия:	без учёта покрытия:
	Приведённая площадь сечения A_red, см²
	3’454,0	3’454,0
	Высота центра тяжести, см
	55,6	55,6
	Высота центра изгиба, см
	32,3 см	32,3 см
	Момент инерции при изгибе J_red, см⁴
	915’221,9 см⁴	915’221,9 см⁴
	Момент инерции на кручение J_k, см⁴
	124’377,5	124’377,5 см⁴

	по классической теории, без учёта покрытия:
	Высота нейтральной оси	68,0	см
	Момент инерции J_клас.		см⁴

Линии влияния вертикального давления на главные балки строятся с помощью программы «Statnew». Для описания расчетной схемы необходимо определить жесткостные характеристики упругих связей и поперечной конструкции.

Для разрезных балок постоянного сечения жесткостные характеристики упругих связей или податливость главных балок - вертикальную и угловую жесткость - можно аналитически определить по следующим формулам.

Вертикальная жесткость для балки Б-1 в середине пролета:

,
где

- модуль упругости материала балки

кг/см²(для бетона класса В20);

- момент инерции главной балки относительно горизонтальной оси

см⁴;

- расчетный пролет главной балки

см;

- расстояние от опорного до рассчитываемого сечения

см.

см^-1

Угловая жесткость для балки Б-1 в середине пролета.

где

- модуль сдвига

кг/см²;

- момент инерции главной балки на кручение

см⁴.

рад^-1
Жесткостные характеристики поперечной конструкции – плиты проезжей части и диафрагм – вычисляем для участка шириной 1 п. см.
Площадь поперечного сечения:

см

Момент инерции поперечного сечения:

см³
Жесткостные характеристики для средних балок Б-2, Б-3 определены алогично.

Результаты определения жесткостных характеристик упругих связей и поперечной конструкции сведены в таблице 6.
Таблица 6

№№ балок	Жесткостные характеристики упругих связей		Жесткостные характеристики поперечной конструкции
№№ балок	Вертикальная жесткость , см^-1	Угловая жесткость , рад^-1	Погонный момент инерции , см³	Погонная площадь , см
Балка Б-1	27.170	75007.34	3389.71	12.79
Балки Б-2, Б-3	29.481	79292.71	3389.71	12.79

Исходные данные для программы «Statnew»
Исходные данные

Таблица 7

┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐

│ KООРДИНАТЫ │

├───────┬─────────────────┬──────────────────┬────────────────┤

│ Номер │ X │ Y │ Z │

├───────┼─────────────────┼──────────────────┼────────────────┤

│ 1 │ 0 │ 0 │ 0 │

│ 2 │ 80 │ 0 │ 0 │

│ 3 │ 150 │ 0 │ 0 │

│ 4 │ 220 │ 0 │ 0 │

│ 5 │ 291.5 │ 0 │ 0 │

│ 6 │ 363 │ 0 │ 0 │

│ 7 │ 434.5 │ 0 │ 0 │

│ 8 │ 506 │ 0 │ 0 │

│ 9 │ 577.5 │ 0 │ 0 │

│ 10 │ 649 │ 0 │ 0 │

│ 11 │ 720.5 │ 0 │ 0 │

│ 12 │ 792 │ 0 │ 0 │

│ 13 │ 860 │ 0 │ 0 │

│ 14 │ 928 │ 0 │ 0 │

│ 15 │ 1013 │ 0 │ 0 │

└───────┴─────────────────┴──────────────────┴────────────────┘

Таблица 8

┌──────────────────────────────────────────────────────────────────────┐

│ ТОПОЛОГИЯ ЭЛЕМЕНТОВ │

├─────┬────────┬───────────────────┬────────┬──────────┬───────────────┤

│ │ Тип │Номер узла элемента│Характе-│ Тип │Характеристика │

│ │ ├─────────┬─────────┤ристика │ жесткой │ жесткой │

│Номер│элемента│ Начала │ Конца │элемента│ вставки │ вставки │

├─────┼────────┼─────────┼─────────┼────────┼──────────┼───────────────┤

│ 1│ 3 │ 1 │ 2 │ 1 │ 0 │ 0 │

│ 2│ 3 │ 2 │ 3 │ 1 │ 0 │ 0 │

│ 3│ 3 │ 3 │ 4 │ 2 │ 0 │ 0 │

│ 4│ 3 │ 4 │ 5 │ 2 │ 0 │ 0 │

│ 5│ 3 │ 5 │ 6 │ 2 │ 0 │ 0 │

│ 6│ 3 │ 6 │ 7 │ 2 │ 0 │ 0 │

│ 7│ 3 │ 7 │ 8 │ 2 │ 0 │ 0 │

│ 8│ 3 │ 8 │ 9 │ 2 │ 0 │ 0 │

│ 9│ 3 │ 9 │ 10 │ 2 │ 0 │ 0 │

│ 10│ 3 │ 10 │ 11 │ 2 │ 0 │ 0 │

│ 11│ 3 │ 11 │ 12 │ 2 │ 0 │ 0 │

│ 12│ 3 │ 12 │ 13 │ 2 │ 0 │ 0 │

│ 13│ 3 │ 13 │ 14 │ 1 │ 0 │ 0 │

│ 14│ 3 │ 14 │ 15 │ 1 │ 0 │ 0 │

└─────┴────────┴─────────┴─────────┴────────┴──────────┴───────────────┘

Таблица 9

┌───────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐

│ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭЛЕМЕНТОВ │

├───┬────────┬────────┬────────┬────────┬────────┬────────┬────────┬────────┤

│ # │ E │ F │ I / Q │ mu / p │ G / x │ alfa │ v0 │ C.В. │

├───┼────────┼────────┼────────┼────────┼────────┼────────┼────────┼────────┤

│ 1│ 275000│ 12.790│3389.710│ 0│ 110000│ 0│ 0│ 0│

│ 2│ 275000│ 12.790│3389.710│ 0│ 110000│ 0│ 0│ 0│

└───┴────────┴────────┴────────┴────────┴────────┴────────┴────────┴────────┘
Таблица 10

┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐

│ ТОПОЛОГИЯ ЗАКРЕПЛЕНИЙ │

├───────┬─────────────────┬──────────────┬────────────────────┤

│ Номер │ Тип закрепления │ Номер узла │ Характ.закрепления │

├───────┼─────────────────┼──────────────┼────────────────────┤

│ 1 │ 1 │ 2 │ 1 │

│ 2 │ 1 │ 4 │ 2 │

│ 3 │ 1 │ 6 │ 2 │

│ 4 │ 1 │ 8 │ 2 │

│ 5 │ 1 │ 10 │ 2 │

│ 6 │ 1 │ 12 │ 2 │

│ 7 │ 1 │ 14 │ 1 │

│ 8 │ 12 │ 15 │ 3 │

└───────┴─────────────────┴──────────────┴────────────────────┘

Таблица 11

┌─────────────────────────────────────────────────────────────────────┐

│ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗАКРЕПЛЕНИЙ │

├─────┬──────────┬──────────┬──────────┬──────────┬─────────┬─────────┤

│ │ │ │ │ │ │ │

│Номер│ x │ y │ fz │ xy │ xfz │ yfz │

├─────┼──────────┼──────────┼──────────┼──────────┼─────────┼─────────┤

│ 1│ 0 │ 27.170 │75007.340 │ 0 │ 0│ 0│

│ 2│ 0 │ 29.481 │79292.710 │ 0 │ 0│ 0│

│ 3│ -1 │ 0 │ 0 │ 0 │ 0│ 0│

└─────┴──────────┴──────────┴──────────┴──────────┴─────────┴─────────┘
Таблица 12

┌────────────────────────────────────────────────────────────────┐

│ ТОПОЛОГИЯ УЗЛОВЫХ НАГРУЗОК │

├───────┬──────────────┬────────────┬─────────────┬──────────────┤

│ Номер │ Тип нагрузки │ Номер узла │ Характ.нагр.│ Номер загруж.│

├───────┼──────────────┼────────────┼─────────────┼──────────────┤

│ 1 │ 1 │ 1 │ 1 │ 1 │

│ 2 │ 1 │ 2 │ 1 │ 2 │

│ 3 │ 1 │ 3 │ 1 │ 3 │

│ 4 │ 1 │ 4 │ 1 │ 4 │

│ 5 │ 1 │ 5 │ 1 │ 5 │

│ 6 │ 1 │ 6 │ 1 │ 6 │

│ 7 │ 1 │ 7 │ 1 │ 7 │

│ 8 │ 1 │ 8 │ 1 │ 8 │

│ 9 │ 1 │ 9 │ 1 │ 9 │

│ 10 │ 1 │ 10 │ 1 │ 10 │

│ 11 │ 1 │ 12 │ 1 │ 11 │

│ 12 │ 1 │ 13 │ 1 │ 12 │

│ 13 │ 1 │ 14 │ 1 │ 13 │

│ 14 │ 1 │ 15 │ 1 │ 14 │

└───────┴──────────────┴────────────┴─────────────┴──────────────┘

Таблица 13

┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐

│ ХАРАКТЕРИСТИКИ УЗЛОВЫХ НАГРУЗОК │

├───────┬─────────────────┬──────────────────┬────────────────┤

│ Номер │ x │ y │ fz │

├───────┼─────────────────┼──────────────────┼────────────────┤

│ 1 │ 0 │ -1 │ 0 │

└───────┴─────────────────┴──────────────────┴────────────────┘

Линии влияния вертикального давления на главные балки

Таблица 14

┌────────────────────────────────────────────────┐

│ Реакции в закреплениях │

├───────┬───────┬──────────┬──────────┬──────────┤

│ #закр.│ #загр.│ X │ Y │ Mz │

├───────┼───────┼──────────┼──────────┼──────────┤

│ 1 │ 1 │ 0│0.57479575│-0.0040930│

│ │ 2 │ 0│0.48987563│-0.0029293│

│ │ 3 │ 0│0.41596876│-0.0020010│

│ │ 4 │ 0│0.34432695│-0.0012372│

│ │ 5 │ 0│0.27542844│-0.0006056│

│ │ 6 │ 0│0.21175861│-0.0001055│

│ │ 7 │ 0│0.15377403│0.00028270│

│ │ 8 │ 0│0.10122812│0.00057918│

│ │ 9 │ 0│0.05361446│0.00080359│

│ │ 10 │ 0│0.01009050│0.0009737 │

│ │ 11 │ 0│-0.0684616│0.00121367│

│ │ 12 │ 0│-0.1035897│0.00130376│

│ │ 13 │ 0│-0.1381553│0.00138820│

│ │ 14 │ 0│-0.1812386│0.00149251│

├───────┼───────┼──────────┼──────────┼──────────┤

│ 2 │ 1 │ 0│0.41151311│-0.0037418│

│ │ 2 │ 0│0.37269044│-0.0029091│

│ │ 3 │ 0│0.33842954│-0.0021783│

│ │ 4 │ 0│0.3025136 │-0.0014345│

│ │ 5 │ 0│0.26307206│-0.0007415│

│ │ 6 │ 0│0.22203121│-0.0001894│

│ │ 7 │ 0│0.18096575│0.00024233│

│ │ 8 │ 0│0.14071309│0.00057507│

│ │ 9 │ 0│0.10180952│0.00082980│

│ │ 10 │ 0│0.06432405│0.00102563│

│ │ 11 │ 0│-0.0070109│0.00130819│

│ │ 12 │ 0│-0.0398572│0.00141634│

│ │ 13 │ 0│-0.0724086│0.00151832│

│ │ 14 │ 0│-0.1130330│0.00164442│

├───────┼───────┼──────────┼──────────┼──────────┤

│ 3 │ 1 │ 0│0.23251338│-0.0030039│

│ │ 2 │ 0│0.22920196│-0.0024825│

│ │ 3 │ 0│0.22612548│-0.0020243│

│ │ 4 │ 0│0.22203121│-0.0015551│

│ │ 5 │ 0│0.21561396│-0.0010523│

│ │ 6 │ 0│0.20497071│-0.000508 │

│ │ 7 │ 0│0.18860076│3.5689e-06│

│ │ 8 │ 0│0.16764340│0.00040979│

│ │ 9 │ 0│0.14375877│0.00073203│

│ │ 10 │ 0│0.1180503 │0.00099028│

│ │ 11 │ 0│0.06423489│0.00138688│

│ │ 12 │ 0│0.03826363│0.00154639│

│ │ 13 │ 0│0.01224259│0.00169899│

│ │ 14 │ 0│-0.0202946│0.00188821│

├───────┼───────┼──────────┼──────────┼──────────┤

│ 4 │ 1 │ 0│0.09139294│-0.0023430│

│ │ 2 │ 0│0.10956666│-0.0020387│

│ │ 3 │ 0│0.12538313│-0.0017708│

│ │ 4 │ 0│0.14071309│-0.0014938│

│ │ 5 │ 0│0.1552744 │-0.0011914│

│ │ 6 │ 0│0.16764340│-0.0008538│

│ │ 7 │ 0│0.17647585│-0.0004635│

│ │ 8 │ 0│0.17987078│-1.457e-07│

│ │ 9 │ 0│0.17646891│0.00046354│

│ │ 10 │ 0│0.16763432│0.00085471│

│ │ 11 │ 0│0.14073324│0.00149814│

│ │ 12 │ 0│0.12588857│0.00176981│

│ │ 13 │ 0│0.11059375│0.00203321│

│ │ 14 │ 0│0.09137628│0.00236063│

├───────┼───────┼──────────┼──────────┼──────────┤

Рис. ХХ Схема к определению КПУ для балки Б-3.

Значения коэффициентов поперечной установки, подсчитанных по программе RZKPU.

Таблица 15

№№ балок	1 случай воздействия АК					2 случай воздействия AК		НК-80
№№ балок	№№ полос	тележка	полоса	левый тротуар	правый тротуар	тележка	полоса	НК-80
1	2	0.200	0.200	0.570	-0.109	0.354	0.334	0.187
2	2	0.285	0.261	0.381	-0.076	0.391	0.346	0.210
3	2	0.336	0.288	0.191	-0.022	0.382	0.316	0.203

Определение усилий от временной нагрузки.

Определение изгибающего момента от временной нагрузки А11 совместно с пешеходной нагрузкой на тротуарах.

При определении грузоподъемности рассматривается 1 случай воздействия: автомобильная нагрузка расположена в пределах проезжей части и в расчете учитывается совместно с пешеходной нагрузкой на тротуарах.

В соответствии с ОДН 218.0.017-2003 введение повышенного значения динамического коэффициента не требуется.

Нормативный изгибающий момент от нагрузки А11 с пешеходной нагрузкой на тротуарах для балки Б-1 запишется:

,

где

- нагрузка на оси тележки А11 по п. 2.12 [1],

тс;

- ординаты линии влияния под осями тележки А11;

- коэффициенты поперечной установки;

- равномерно распределенная нагрузка,

тс/м;

- площадь линии влияния,

м²;

- интенсивность пешеходной нагрузки;

- ширина левого тротуара

м.

Интенсивность пешеходной нагрузки вычисляется по п. 2.21 [1]

кгс/м².

тс×м.

Рис. Загружение линии влияния изгибающего момента нагрузкой

А11 совместно с пешеходной нагрузкой на тротуарах.
Определим расчетный изгибающий момент от нагрузки А11 с пешеходной нагрузкой на тротуарах для балки Б-1. Коэффициенты надежности для нагрузки А11 принимаем по п. 2.23* [1]: для тележки

(при

м), для полосы

.

Динамический коэффициент для нагрузки А11 вычисляем по п. 2.22* [1]:

,

Коэффициент надежности для пешеходной нагрузки

-

Расчетный изгибающий момент:

тс×м.
Изгибающие моменты от временной нагрузки А11 и пешеходной нагрузки на тротуарах для балок Б-2, Б-3, определяются аналогично. Результаты определения усилий приведены в таблице 16.
Значения изгибающих моментов от нагрузки А11 и пешеходной нагрузки

в середине пролета главных балок

Таблица 16

№№ балок	Нормативные усилия , тс×м	Расчетные усилия , тс×м
Балка Б-1	16.63	26.66
Балка Б-2	21.26	34.94
Балка Б-3	23.52	39.23

Определение изгибающего момента от временной нагрузки А11.

Рассматриваем второй случай воздействия. Автомобильная нагрузка расположена по всей ширине ездового полотна (в которые входят полосы безопасности при незагруженных тротуарах)

Нормативный изгибающий момент от нагрузки А11 для балки Б-1:

тс×м

Рис. Загружение линии влияния изгибающего момента нагрузкой А11.
Расчетный изгибающий момент от нагрузки А11 для балки Б-1:

тс м

Изгибающие моменты от временной нагрузки А11 для балок Б-2, Б-3, определяются аналогично. Результаты определения усилий приведены в таблице 17.
Значение изгибающих моментов от нагрузки А11 в середине пролета главных балок

Таблица 17

№№ балок	Нормативные усилия , тс×м	Расчетные усилия , тс×м
Балка Б-1	24.35	40.97
Балка Б-2	26.51	44.67
Балка Б-3	25.52	43.08

Определение изгибающего момента от временной нагрузки НК-80.

Нормативный изгибающий момент от нагрузки НК-80 для балки Б-1:

,
где

- нагрузка на ось НК-80 по п. 2.12 [1],

тc;

- ординаты линии влияния под осями нагрузки НК-80;

- коэффициент поперечной установки.

тс×м.

Определим расчетный изгибающий момент от нагрузки НК-80 для балки Б-1. При определении грузоподъемности значения коэффициентов надежности и динамических коэффициентов для нагрузки НК-80 принимается по п. 2.1.3 ОДН 218.0.032-2003: коэффициент надежности

, динамический коэффициент

.

Расчетный изгибающий момент от нагрузки НК-80 для балки Б-1:

тс×м.

Рис. Загружение линии влияния изгибающего момента нагрузкой НК-80.
Изгибающие моменты от временной нагрузки НК-80 для балок Б-2, Б-3 определяются аналогично. Результаты определения усилий приведены в таблице 18.
Значение изгибающих моментов от нагрузки НК-80 в середине пролета главных балок

Таблица 18

№№ балок	Нормативные усилия , тс×м	Расчетные усилия , тс×м
Балка Б-1	32.54	35.79
Балка Б-2	36.54	40.19
Балка Б-3	35.32	38.85

Результаты расчетов приведены в табл. 19 и 20.

Сводная таблица нормативных усилий от постоянной и временной нагрузок

Таблица 19

№№ балок	тс×м	тс×м	тс×м	тс×м	+ тс×м	+ тс×м	+ тс×м
Балка Б-1	27.12	16.63	24.35	32.54	43.75	51.47	59.66
Балка Б-2	22.08	21.26	26.51	36.54	43.34	48.59	58.62
Балка Б-3	26.29	23.52	25.52	35.32	49.81	51.81	61.61

Сводная таблица расчетных усилий от постоянной и временной нагрузок

Таблица 20

№ балки	тс×м	тс×м	тс×м	тс×м	+ тс×м	+ тс×м	+ тс×м
Балка Б-1	30.35	26.66	40.97	35.79	57.01	71.32	66.14
Балка Б-2	25.39	34.94	44.67	40.19	60.33	70.06	65.58
Балка Б-3	30.43	39.23	43.08	38.85	69.66	73.51	69.28

1 2 3 4 5 6 7 8 9 ... 12

163804_с1-СМТз61_2022_9. Содержание и реконструкция мостов и тоннелей

Расчет геометрических характеристик

Средняя балка