Макет контрольной работы. Введение Исходные данные

• Название: Введение Исходные данные
• Дата: 05.12.2018
• Размер: 0.53 Mb.
• Имя файла: Макет контрольной работы.doc
• Тип: Реферат; #58892

Содержание

Введение……………………………………………………………………...

1. Исходные данные…………………………………………………..

2. Расчет главных балок………………………………………………

2.1. Определение геометрических параметров расчётных сечений………………………………………………………

2.2. Определение эквивалентной нагрузки из расчёта на прочность по нормальным напряжениям…………

2.3. Расчёт балок на прочность по касательным напряжениям

2.4. Расчёт балок на прочность поясных заклёпок……………

2.5. Расчёт балок на общую устойчивость……………………..

2.6. Расчёт устойчивости опорных стоек………………………

2.7. Расчёт местной устойчивости стенки балки………………

2.8. Расчёт балок на выносливость……………………………..

3. Сравнение классов пролётного строения с классами нагрузки...

4. Выводы по результатам классификации пролетного строения…

Введение

В соответствии с требованиями «Правил технической эксплуатации железных дорог РФ» все мосты железнодорожной сети классифицируются по грузоподъёмности с целью определения условий пропуска различных поездных нагрузок и решения вопросов об усилении, ремонте и реконструкции их.

В настоящее время разработана и широко применяется единая методика расчёта грузоподъёмности металлических пролётных строений, основанная на принципе классификации грузоподъёмности по методу предельных состояний.

Для автоматизации расчётов грузоподъёмности и усиления пролётных строений со сплошными главными балками разработаны пакеты прикладных программ для использования на персональных компьютерах.

1 Исходные данные.
В соответствии с заданием на контрольную работу по дисциплине «Содержание и реконструкция мостов и тоннелей» необходимо рассчитать класс нагрузки, для заданного пролётного строения.

При реконструкции моста под 1 железнодорожный путь с ездой на деревянных поперечинах, необходимо произвести замену деревянных поперечин на плиты БМП. Нормы проектирования пролётного строения – 1925 г. Год изготовления пролётного строения – 1930 г. Материал пролётного строения – сталь Ст3. Обращающаяся и перспективная нагрузка – по классу 2. Пролётное строение находится в хорошем состоянии, т.е. отсутствуют следы механических повреждений, деформации. Также отсутствуют следы коррозии.
2.1 Определение геометрических параметров расчётных сечений.
Общий момент инерции (брутто) сечений 1-1, 2-2, 3-3 относительно нейтральной оси балки определяется по формуле:
; (1.1)

где - момент инерции вертикального листа, определяется по формуле

1.2;

- момент инерции горизонтального листа, определяется по

формуле 1.3;

- момент инерции уголка относительно нейтральной оси балки, определяется по формуле 1.4.

Момент инерции вертикального листа равен:

; (1.2)

где - толщина вертикального листа, ;

- высота вертикального листа, .
Момент инерции горизонтального листа равен:
; (1.3)

где - ширина полки горизонтального листа, ;

- толщина горизонтального листа, ;

- расстояние от нейтральной оси до центра тяжести этого горизонтального листа, см.


Момент инерции уголка равен:
; (1.4)

где - собственный момент инерции уголка, определяемый по

сортаменту, ;

- площадь поперечного сечения, также определяемая по

сортаменту, ;

- расстояние от нейтральной оси балки до центра тяжести уголка, см.


Момент сопротивления (нетто) сечений 1-1, 2-2 определяется по формуле:
; (1.5)

где - момент сопротивления сечения брутто, определяется по

формуле:

; (1.6)

где - расстояние от нейтральной оси балки до наружной грани

верхнего горизонтального листа сечения см.рис. .,см.




Момент сопротивления (нетто) сечения 4-4 определяется по формуле:
; (1.7)

где - сумма моментов инерции нетто относительно нейтральной оси балки площадей поперечного сечения элементов, ;

- то же, площадей поперечного сечения полностью прикреплённых накладок элементов балки, определяется по формуле 1.8, ;

- число заклёпок, необходимое для закрепления рабочей площади элемента, равной единице, определяется на срез и на смятие по формулам 1.9 и 1.10;

- расстояние от нейтральной оси балки до наиболее удалённого волокна рассматриваемого сечения, см.

- расстояние от нейтральной оси балки до горизонтальных заклёпок, см.
Площадь поперечного сечения полностью прикреплённых накладок равна:
; (1.8)

где - количество накладок, ;

- толщина накладки, ;

- высота накладки, .
Число заклёпок по одному срезу определяется по формуле:
; (1.9)

где - диаметр заклёпки, принимается из задания и равен ;
Число заклёпок по смятию определяется по формуле:
; (1.9)

где - толщина элемента, наиболее слабого по смятию, т.е. накладки

.

Сумма моментов инерции накладок по 1.8 равна:
; (1.10)

Величина .

Расстояние от нейтральной оси балки до заклёпок равно;
; (1.11)



Тогда момент сопротивления равен:

; (1.12)
Для дальнейших расчётов принимаем самую невыгодную ситуацию, т.е. момент сопротивления конструкции, когда она работает на срез.
2.2 Определение эквивалентной нагрузки из расчёта на прочность по нормальным напряжениям.
Схема пролетного строения к расчету на прочность по нормальным напряжениям приведена на рис.1.1.



Рис.1.1.
Эквивалентная нагрузка для сечений 1-1, 1-2 определяется из расчёта на прочность по нормальным напряжениям по формуле:
; (1.14)

где - коэффициенты, учитывающие распределение временной и

постоянной нагрузки на пролётное строение, ;

- коэффициент учитывающий действие временной нагрузки, для

, ;

- площади линий влияния изгибающего момента сечений,

определяются по формуле:

; (1.15)

где - величина характеризующая положение линии влияния;

- расчётная длина пролётного строения, ;

- коэффициент перехода от старых материалов к новым, ;

- коэффициент, учитывающий упругие свойства материалов, ;

- расчётное сопротивление металла балки ;

- момент сопротивления сечения с учётом ослабления балки, ;

- собственный вес конструкции, определяется по формуле:
; (1.16)

где - коэффициент надёжности, ;

- коэффициент надёжности, ;

- собственный вес мостового полотна, ;

- собственный вес пролётного строения, .

; (1.17)
Площадь линий влияния для сечений 1-1, 1-2, 3-3 равна:

1. Сечение 1-1: ; (1.18)

2. Сечение 2-2: ; (1.19)

3. Сечение 3-3; (1.20)

Эквивалентная нагрузка во всех расчётных сечениях равна:
1. Сечение 1-1:



2. Сечение 2-2:



3. Сечение 3-3:


Класс элемента пролётного строения равен:

1. Сечение 1-1:

; (1.21)

2. Сечение 2-2:

; (1.22)

3. Сечение 3-3:

; (1.23)
2.3 Расчёт балок на прочность по касательным напряжениям
Расчёт главных балок по касательным напряжениям определяется на уровне нейтральной оси балки у опоры в местах наибольших ослаблений и других опасных сечениях. Расчетная схема балки при расчете на прочность по касательным напряжениям приведена на рис.1.2.



Рис.1.2.

Допускаемая временная нагрузка определяется по формуле:
;

где - площади линий влияния поперечных сил опорного сечения , определяются по формуле:
; (1.2.1)

- коэффициенты, учитывающие распределение временной и

постоянной нагрузки на пролётное строение, ;

- коэффициент учитывающий действие временной нагрузки, для

, ;

- величина характеризующая положение линии влияния;

- расчётная длина пролётного строения, ;

- статический момент полусечения брутто, определяется по

следующей формуле:

где (1.2.2)

- высота стенки балки;

- площадь линий влияния;


Класс элемента пролётного строения равен:

; (1.2.3)
2.4 Расчёт балок на прочность поясных заклёпок
Грузоподъёмность балки на прочность поясных заклёпок определяется на участке пояса, длиной 1000 мм у опор, а также в начале участков с увеличенным шагом заклёпок или с уменьшенной толщиной сварных швов и, при необходимости, в других местах. Расчетная схема балки при расчете на прочность поясных заклёпок приведена на рис.1.3.



Рис.1.3.

Допускаемая временная нагрузка при непосредственном опирании поперечин на верхние пояса балок определяется по формуле:

; (1.2.4)

где

- площадь линии влияния поперечной силы для рассматриваемого сечения ;

- коэффициент, учитывающий собственный вес балки, ;

- приведённая расчётная площадь поясных заклёпок, определяется по формуле:

; (1.2.5)

- параметр, учитывающий сосредоточенное давление от

непосредственного опирания мостовых брусьев на верхний пояс

балки, определяется по табл. 2.2 (1) и равен ;

; (1.2.6)
Класс элемента пролётного строения равен:

; (1.2.7)
2.5 Расчёт балок на общую устойчивость
Грузоподъёмность балок по общей устойчивости проверяется при свободной длине сжатого пояса, превышающей пятнадцатикратную его ширину.

Значение свободной длины принимается равным расстоянию между узлами продольных связей, .

Проверка условия:

; (1.2.8)

Следовательно расчет можно не выполнять.
2.6 Расчёт устойчивости опорных стоек
Расчёт устойчивости опорных стоек при действии опорной реакции балки производится для сечения стойки, которая состоит из уголков жесткости, а также полосы стенки балки шириной с каждой стороны от стойки , где - толщина стенки балки.
Допускаемая временная нагрузка определяется по формуле:
; (1.2.9)

где - площадь поперечного сечения стойки, ;

- коэффициент продольного прогиба определяемый по по прил.4 (1) и зависит от гибкости стойки, которая в свою очередь определяется по формуле:

; (1.2.10)

- свободная длина стойки, определяется по формуле:

;

где - расстояние между центрами узлов поперечных связей,

расположенных в плоскости опорных стоек;

- радиус инерции сечения, определяется по формуле:

; (1.2.11)

где - момент инерции брутто рассматриваемого сечения, равен:

; (1.2.12)

Отсюда:


Класс элемента пролётного строения равен:

; (1.2.14)
2.7 Расчёт местной устойчивости стенки балки
Расчёт местной устойчивости стенки балки состоит из проверки устойчивости отдельных прямоугольных пластинок шириной , равной расстоянию между осями поперечных уголков жёсткости, и высотой , определяемой в зависимости от наличия или отсутствия продольных уголков жёсткости. Расчетная схема балки приведена на рис.1.4.



Рис.1.4.

Допускаемая временная нагрузка определяется по формуле:
; (1.2.15)

где - расстояние от нейтральной оси балки до границы отсека стенки в пределах её высоты, определяется как:

;

- критические продольное нормальное, поперечное

нормальное и касательное напряжения, которые определяются по прил. 5 (1) и соответственно равны:

;

- коэффициент, характеризующий напряжённое состояние стенки, согласно прил. 5 (1), ;

- параметр, учитывающий сосредоточенное давление от непосредственного опирания мостовых поперечин на верхний пояс балки, определяется по пил. 5 (1) и равен ;



После определения допускаемой временной нагрузки определим класс пролётного строения:

; (1.2.17)
2.8 Расчёт балок на выносливость
Расчёт балок на выносливость производят по наиболее опасным сечениям, характеризующимся высокими концентрациями напряжений, т.е. для тех же опасных сечений, что и при расчёте на прочность по нормальным напряжениям.

Допускаемая временная нагрузка определяется по формуле:
; (1.2.18)

где - переходный коэффициент определяемый по прил. 6 (1);

- суммарная нормативная интенсивность постоянных нагрузок, ;

- коэффициент определяемый по формуле:

; (1.2.19)
где - эффективный коэффициент концентрации напряжений, определяемый по прил. 7 (1);

- коэффициент режима нагружения, определяемый по прил. 7 (1);

- коэффициент асимметрии цикла переменных напряжений, определяется по формуле:

; (1.2.20)



После определения допускаемой временной нагрузки определим класс пролётного строения:

;
3 Сравнение классов пролётного строения с классами нагрузки
Сравнение классов пролётного строения с классами нагрузки производится в табличной форме. (Таблица 1.2.)
Таблица 1.2.

Формы расчёта	Классы г/п			Классы этал. нагр 2 катег
1. По нормальным напряжениям сечение 1-1; сечение 2-2; сечение 3-3;	8,6 13,1 13,4	0,5 0,2 0,25	11,6 11,6 11,6	6,78 6,7 6,71
2. По касательн. напряжениям:сеч. 4-4	10,84	0	11,6	6,62
3. На прочность поясных заклёпок	8,34	0,1	11,6	6,63
4. На общую устойчивость	-	-	-	-
5. На устойчивость опорных стоек	7,58	0	11,6	6,62
6. На местную устойчивость	13,11	0,5	11,6	6,78
7. На выносливость сечение 1-1;	9,92	0,5	11,6	6,78