close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Boldyr M V kursach

код для вставкиСкачать
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия
(СибАДИ)
Кафедра "Мосты"
Курсовой проект
"Проектирование железобетонного моста"
Задание №2
Работу выполнила: Ст. гр. МТб-11Д1
Болдырь М.В.
Руководитель: ст. преподаватель
Меленьчук А.Н.
г.Омск-2013
Содержание
1.Технико-экономические показатели варианта моста2
1.1. Описание варианта моста5
1.2.Описание пролётного строения6
1.3.Описание опоры моста6
2. Расчет и конструирование плиты проезжей части4
2.1 Определение усилий в плите4
2.1.1. Определение усилий от постоянных нагрузок5
2.1.2. Определение коэффициентов надежности и динамических коэффициентов6
2.1.3. Определение усилий от временных нагрузок6
2.1.4. Определение экстремальных усилий в плите проезжей части.12
2.1.5. Построение огибающей эпюры изгибающих моментов .12
2.2. Подбор рабочей арматуры плиты.14
2.2.1. Проверка арматуры из условия прочности.14
2.2.2. Проверка высоты сжатой зоны.16
2.3. Расчет бетона и арматуры на выносливость.16
2.3.1.Расчет плиты проезжей части по выносливости16
2.3.2.Расчет арматуры по выносливости18
2.4.Проверка по прочности наклонного сечения.20
2.5. Расчет по раскрытию трещин22
2.7.Увязка и компоновка рабочей арматуры25
3.Определение усилий в сечениях главной балки25
3.1. Определение постоянных нагрузок25
3.2. Определение КПУ для временных нагрузок31
3.3. Определение коэффициентов надежности и динамичности35
3.4. Определение внутренних усилий от временной нагрузки35
3.5. Построение огибающих эпюр усилий35
4. Расчет и конструирование главной балки41
4.1. Подбор рабочей арматуры главной балки ипроверка по прочности нормальных сечений.41
4.2. Построение эпюры материалов44
4.3. Проверки по прочности наклонных сечений45
4.3.1Расчет сечений, наклонных к продольной оси элемента, на действие поперечной силы45
4.3.2.Расчет по прочности сечений наклонных к продольной оси элемента от перерезывающей силы.46
4.4.3.Расчет сечений, наклонных к продольной оси элемента, на действие изгибающих моментов59
4.4 Расчет по трещиностойкости66
4.5. Определение прогиба68
5. Расчет и конструирование опорной части70
5.1.Расчет штыря на срез70
5.2. Расчет верхней подушки опорной части на изгиб71
5.3.Расчет на диаметральное сжатие72
5.4.Расчет подферменника на местное сжатие (смятие)72
Список использованных источников75
Графический материал
-Вариант мостового перехода
-Опалубочный и арматурные чертежи главной балки.
Технико-экономические показатели варианта моста
1.1. Описание варианта моста
В данной курсовой работе предлагается вариант железобетонного моста под автомобильную дорогу. Ось моста пересекает реку под углом 90º к направлению течения реки. Продольный уклон моста составляет 5‰ и направлен в обе стороны от середины моста. Проектные решения конструкций моста соответствуют всем требованиям современных норм и правил. Общий вид моста представлен на стандартном листе формата А1(лист 1). Длина моста составляет 109,200 метра (15,9+24+24+24+15,9). Отверстие моста 98 м. Мост имеет ширину 11,2 метра и габарит 8 метров.
1.2. Описание пролётного строения
Пролёты № 1, 5 перекрывается главной балкой таврового сечения высотой 1,0 м, которая изготавливается в заводских условиях, с применением бетона класса В27,5 и арматуры класса А300. У балок имеются арматурные выпуски, с помощью которых они объединяются в единое целое; в поперечном сечении расположено шесть балок, расстояние между осями соседних несущих элементов 1,70 м. Плита проезжей части представляет собой железобетонную конструкцию, являющуюся основанием для асфальтобетонного покрытия. Пролёты № 2,3,4 перекрываются типовой балкой таврового сечения длиной 24м. Расстояние под деформационным шов между пролётными строениями принято по 50 мм. Плита проезжей части представляет собой железобетонную конструкцию, являющуюся основанием для асфальтобетонного покрытия. Плита проезжей части сконструирована из бетона класса В27,5 и арматуры класса А400.
На железобетонной плите проезжей части уложен выравнивающий слой толщиной 45 мм, слой гидроизоляции толщиной 6 мм, защитный слой толщиной 60 мм, за ним следует слой асфальтобетонного покрытия со средней толщиной 90 мм. Конструкция ездового полотна выполнена с поперечным уклоном 20 ‰. Поперечный уклон на проезжей части (20‰) достигнут увеличением от краёв к середине толщины асфальтобетонного покрытия.Перильное ограждение высотой 110 см имеет типовую конструкцию для железобетонных мостов. Габарит проезжей части равен 8 м, тротуары имеют ширину 1,0 м. Все элементы моста проектируются на временные нагрузку А14 и Н 14.
1.3. Описание опоры моста
Береговые опоры № 1, 6. Промежуточные опоры - № 2, 3, 4, 5 это железобетонные опоры индивидуального проектирования, отвечающие всем эксплуатационным экономическим и производственным требованиям. В качестве несущих элементов в фундаменте используются типовые железобетонные сваи квадратного сечения 0,4х0,4 м длиной 8м, 11м.
Фундамент имеет ширину 2,49 м, длину 11,2 м и высоту 1,5 м.
2. Расчет и конструирование плиты проезжей части.
2.1. Определение усилий в плите.
Рис.1 Схема к определению расчетного пролета
Расчётный пролет:
Sпл=278983 мм2 SР=183728 мм2
h_f^`=S_пл/b_0 =278983/1300=214,602 мм=0,215 м.
h_р^`=h_б-h_f^`=1000-214,602=785,398=0,7854 м.
b^`=S_р/(h_p^` )=183728/0,785=233,429=0,233 м.
l_р=d-b^`=1,70-0,233=1,467 м ,(см рис.1.)
где b` - приведенная толщина стенки балки,
d - расстояние между балками.
Толщину плиты проезжей части принимаем 0,18м.
2.1.1. Определение усилий от постоянных нагрузок
Таблица №1
γf - коэффициент надежности для постоянных нагрузок и воздействий, следует принимать по п 6.10, табл. 6.4.[1]
Рис.2. Усилия от постоянной нагрузки
Давление:
q_(п.норм.)=9,24 кПа - нормативное давление;
q_(п.расч.)=11,526 кПа - расчетное давление.
Изгибающий момент:
M_(оп.норм.)=(q_(п.норм.)∙l_р^2)/8 - расчетный нормативный момент; M_(оп.норм.)=(9,24∙〖1,467〗^2)/8=2,486 кНм
M_(оп.расч.)=(q_(п.расч.)∙l_р^2)/8 - расчетный нормативный момент;
M_(оп.расч.)=(11,526∙〖1,467〗^2)/8=3,101 кНм
Поперечная сила:
Q_(оп.норм.)=q_(п.расч∙l_р )/2 - нормативная балочная поперечная сила;
Q_(оп.норм.)=(9,24∙1,467)/2=6,778 кН Q_(оп.расч.)=q_(п.норм∙l_р )/2 - расчетная балочная поперечная сила;
Q_(оп.расч.)=(11,526∙1,467)/2=8,454 кН 2.1.2. Определение коэффициентов надежности и динамических коэффициентов
=1,5 -коэффициент надежности для тележки нагрузки А14 (п.6.23, табл. 6.10 [1]);
=1,15 -коэффициент надежности для полосовой нагрузки А14(п.6.23, табл. 6.10 [1]);
=1,1 -коэффициент надежности для нагрузки Н14;
=1.0 -коэффициент надежности для расчетов по выносливости;
(1+μ^p)=1,4 -динамический коэффициент для тележки А14;
(1+μ^ѵ)=1,0 -динамический коэффициент для полосовой нагрузки А 14;
(1+μ^ѵ)=1,0 -динамический коэффициент для тележки Н14;
(1+2/3 μ^рв)=1,267 -динамический коэффициент для расчета на выносливость;
2.1.3. Определение усилий от временных нагрузок
Определение усилий от нагрузки А14
Одна полоса нагрузки А14 :
ставим одно колесо тележки в центре расчетного пролета.
Рис. 3 Схема загружения нагрузкой A14 по 1 схеме
Ширина распределения нагрузки вдоль расчетного пролета плиты равна:
В1=В0+2∙hдо=0,6+2∙0,201=1,002 м ,
где В0 - размер площадки опирания колеса вдоль расчетного пролета плиты, В0=0,6м,
hдо =0,201м - средняя толщина ездового полотна.
Длина распределения колесной нагрузки поперек расчетного пролета плиты: где А0 - размер площадки опирания колеса поперек расчетного пролета плиты,
Нормативное усилие, передаваемое от временной нагрузки на плиту:
Изгибающий момент от временной нормативной нагрузки :
Изгибающий момент от временной расчётной нагрузки:
Расчетный изгибающий момент на выносливость:
Две полосы нагрузки А14:
Рис. 4 Схема загружения нагрузкой A14 по 2 схеме
Изгибающий момент от временной нормативной нагрузки :
Изгибающий момент от временной расчётной нагрузки:
Расчетный изгибающий момент на выносливость:
Определение поперечных сил от нагрузки А14
Рис. 5 Схема загружения л.вл.Q нагрузкой A14
Длина распределения колесной нагрузки поперек расчетного пролета плиты: A1=A0+2∙hдо+1/3∙lр=0,2+2∙0,201+1/3∙1,467=1,091 м,
где А0 =0,2м - размер площадки опирания колеса поперек расчетного пролета плиты у опоры
Нормативное усилие, передаваемое от временной нагрузки на плиту:
Расчетное усилие, передаваемое от временной нагрузки на плиту:
Определение усилий от нагрузки Н14
Рис. 6 Схема загружения нагрузкой Н14
В пролете плиты может разместиться только одно колесо нагрузки.
Ширина распределения нагрузки вдоль расчетного пролета плиты равна:
B_3=B_2+2∙h_до=0,8+2∙0,201=1,202 м ,
где B2=0,8м -размер площадки опирания колеса нагрузки НК вдоль расчетного пролета плиты.
Нормативное усилие, передаваемое от временной нагрузки на плиту: Расчетное усилие, передаваемое от временной нагрузки на плиту:
где (1+μ)-динамический коэффициент для нагрузки НК ( п. 6.22 [1]);
γf =1,1 - коэффициент надежности по нагрузке (п. 6.23, табл. 6.10 [1]).
Определение поперечных сил от нагрузки Н14
Рис. 7 Схема загружения л.вл.Q нагрузкой НК
Определение нормативной поперечной силы от загружения НК:
Определение расчетной поперечной силы от загружения НК:
2.1.4. Определение экстремальных усилий в плите проезжей части.
Таблица № 2
НагрузкаMн,
кНмMp,
кНмMpв,
кНмQн,
кНQp,
кН1-я схема А1417, 18534,48321,323--2-я схема А1429,20358,59836,23443,71187,904Н1425,00427,504- 78,88086,768Постоянная2,4863,1012,4866,7788,454Экстремальное31,68961,69938,72085,65896,358
СечениеУсилия в разрезной балкеαУсилия в неразрезной балкеМн,
кНмМр,
кНмМрв,
кНмМн,
кНмМр,
кНмМрв,
кНмопора31,68961,69938,720-0.8-25,351-49,359-30,9760.257,92215,4259,680сечение-0,25-,922-15,425-9,6800.515,84530,85019,3602.1.5. Построение огибающей эпюры изгибающих моментов.
Таблица №3
-Нормативная:
-Расчётная:
-При расчёте на выносливость:
Рис.8 Огибающие эпюры М
2.2 Подбор рабочей арматуры плиты
Подбор рабочей арматуры осуществляется из условия прочности по изгибающему моменту исходя из уравнений равновесия внешних и внутренних сил: суммы проекций на горизонтальную ось и момента относительно центра тяжести растянутой арматуры (рис. 9).
Рис.9 Схема к подбору сечения плиты
откуда следует:
где х - высота сжатой зоны;
Аb - площадь сжатой зоны;
Rb - расчётное сопротивление бетона;
Rs -расчётное сопротивление арматуры плиты;
hо - рабочая высота сечения;
Аплощадь арматуры;
m -коэффициент условий работы;
и - толщины соответственно нижнего и верхнего защитных слоев.
Условие прочности:
М_пр=R_b·x·m(h_0-x/2)>Мр,
где Мр- наибольший расчетный момент.
Для плиты принят бетон класса В27,5, Rb=14,3МПа и арматура класса A400 диаметром 12мм, Rs=340 МПа .
A_s=(πd^2)/4·n,
где d-фактический диаметр арматуры, n - количество стержней арматуры.
Задаваясь различным количеством стержней арматуры добьёмся выполнения условия прочности.
Определение количества нижней арматуры в среднем сечении
nd,мAs,мX,мmМпрУс-иеМрξУсловиеξ пр50,0120,0005650,0134451129,470<30,850,0804<0,61560,0120,0006790,0161342137,995<30,850,101<0,61570,0120,0007920,0188232143,936>30,850,118<0,615
Определение количества верхней арматуры в среднем сечении
nd,мAs,мX,мmМпрУс-иеМрξУсловиеξ пр30,0120,0003390,008067118,252<15,4250,0588<0,61540,0120,0004520,010756124,111>15,4250,0601<0,615
Определение количества нижней арматуры в опорном сечении
nd,мAs,мX,мmМпрУс-иеМрξУсловиеξ пр20,0120,0002260,005378113,113<15,4250,033613<0,61530,0120,0003390,008067119,502<15,4250,050419<0,61540,0120,0004520,010756125,779>15,4250,067226<0,615
Определение количества верхней арматуры в опорном сечении
nd,мAs,мX,мmМпрУс-иеМрξУсловиеξ пр50,0120,0005650,0134451129,859<49,3590,08963<0,61560,0120,0006790,0161342135,495<49,3590,10756<0,61570,0120,0007920,0188232141,018>49,3590,12549<0,615
80,0120,0009050,0215122146,429>49,3590,14341<0,615
90,0120,0010180,0242012151,729<49,3590,16134<0,615100,0120,0011310,0268903156,916<49,3590,17927<0,615110,0120,0012440,0295793161,991>49,3590,1972>0,615
Исходя из условия прочности, принимаем 11 стержней ∅12мм - верхней арматуры и 7 стержней ∅12мм - нижней.
2.2.2. Проверка высоты сжатой зоны.
Проверку высоты сжатой зоны проводим согласно п.7.61 [1].
где х - высота сжатой зоны;
h0- рабочая высота;
xпр- предельное значение высоты сжатой зоны.
Значение xпр определяется по формуле:
,
где w = 0,85-0,008Rb, при этом расчетное сопротивление бетона Rb следует принимать в МПа.
Напряжения в арматуре s1, МПа, следует принимать равными Rs - для ненапрягаемой арматуры.
Напряжение s2 является предельным напряжением в арматуре сжатой зоны и должно приниматься равным 500 МПа.
;
;
Данные представлены в таблицах для подбора арматуры, все условия выполняются.
2.3. Расчет бетона и арматуры на выносливость.
2.3.1.Расчет плиты проезжей части по выносливости
Расчет на выносливость элементов железобетонных конструкций с ненапрягаемой арматурой производится по формулам сопротивления материалов без учета работы бетона растянутой зоны. Этот расчет допускается производить по формулам, указанным в п. 7.94,табл. 7.23 [1].
Рис.10 Схема к расчету бетона где Ired,b - момент инерции приведенного сечения относительно нейтральной оси без учета растянутой зоны бетона с введением отношения n к площади всей арматуры согласно СП п. 7.48, x - высота сжатой зоны бетона, определяемая по формулам упругого тела, без учета растянутой зоны бетона;
mbl, - коэффициенты, учитывающие асимметрию цикла напряжений в бетоне согласно п. 7.26 и п.7.39 [1]. m,
где b - коэффициент, учитывающий рост прочности бетона во времени и принимаемый по табл. 7.8 [1];
b - коэффициент, зависящий от асимметрии цикла повторяющихся напряжений = min / max, и принимаемый по табл. 7.9 [1].
Расчет плиты проезжей части по выносливости для М(-):
 = ;
Из таблицы 7.9 [1] b = 1; из таблицы 7.8 [1]  =1,34;
m;
,
м
Приведённый момент инерции:
м4
Условие выполняется.
Расчет плиты проезжей части по выносливости для М(+):
 = ;
Из таблицы 7.9 [1] b = 1; из таблицы 7.8 [1]  =1,34;
m;
,
м
Приведённый момент инерции:
м4
Условие выполняется.
2.3.2.Расчет арматуры по выносливости
Расчет арматуры по выносливости производится по формулам сопротивления материалов без учета работы бетона растянутой зоны. Этот расчет допускается производить по формулам, указанным в п. 7.94,табл. 7.23 [1].
;
mas1 - коэффициент, учитывающий асимметрию цикла напряжений в ненапрягаемой арматуре (с учетом сварных или вязаных соединений) согласно п. 7.26 и п.7.39 [1]. mas1=sw,
 = ;
Из таблицы 7.17 [1] s= 0,559, из таблицы 7.19 [1] w=0,61605, так как при данной температуре холодной 5-ти дневки (-400С) возможно применение только вязаных сеток;
w-коэффициент, учитывающий влияние на условия работы арматурных элементов наличия сварных стыков или приварки к арматурным элементам других элементов;
mas1=sw=0,5590,61605=0,3444
Рис.11 Схема к определению нижней арматуры из условия выносливости бетона.
Расчет для верхней арматуры:
Для 11 стержней:
Условие не выполняется. Методом подбора арматуры добиваемся выполнения условия. Для 14 стержней:
Условие выполняется. Расчет для нижней арматуры:
Для 7 стержней:
Условие выполняется. 2.4.Проверка по прочности наклонного сечения.
Проверка ограничений от главных сжимающих напряжений:
Условие выполняется.
Проверка наклонных сечений:
Условие : , где b, h0 - ширина сплошной плиты и расчетная высота сечения, пересекающего центр сжатой зоны наклонного сечения;
с - длина проекции невыгоднейшего наклонного сечения на продольную ось элемента.
m - коэффициент условий работы, равный: ,
Рис.12 Схема к определению наклонных сечений.
Rbt=1,05Мпа, Rsh=2,75МПа - расчетное сопротивление бетона на скалывание при изгибе (по табл. 7.6[1]).
,
q - наибольшее скалывающее напряжение от нормативной нагрузки;
при q  0,25 Rb,sh - проверку на прочность по наклонным сечениям допускается не производить ( п.7.78[1]).
Принимаю m=2,5
Результаты расчета сведены в таблицу:
Таблица № αсQ_прm∙R_bt∙h_0∙bQ_p300,310160,6568404,2596,358350,257193,7883404,2596,358400,214232,7271404,2596,358450,180276,6867404,2596,358
2.5. Расчет по раскрытию трещин
Ширину раскрытия нормальных и наклонных к продольной оси трещин а, см, необходимо определять по формуле:
,
где - растягивающее напряжение, Е - модуль упругости арматуры (табл.7.19[1] ), предельное значение расчетной ширины раскрытия трещин ( табл. 7.24[1]).
Рис.13 Схема к расчету по раскрытию трещин.
,
где Мнормативный изгибающий момент в середине расчетного пролета, приведенный момент сопротивления.
,
где приведенный момент инерции, у;
- коэффициент раскрытия трещин, определяемый в зависимости от радиуса армирования, ;
- радиус армирования, см; где площадь зоны взаимодействия арматуры с бетоном, - коэффициент, учитывающий степень сцепления арматурных элементов с бетоном (табл. 7.26[1]), n- число арматурных элементов с одинаковым номинальным диаметром , d - диаметр одного стержня.
, [см2];
Сечение в середине пролёта на М(+):
;
;
;
;
;
.
Проверка выполняется.
Сечение в середине пролёта на М(-):
;
;
;
;
,
.
Проверка выполняется.
Сечение в опоре пролёта на М(+):
;
;
;
;
;
.
Проверка выполняется.
Сечение в опоре пролёта на М(-):
;
;
;
;
,
.
Проверка выполняется.
2.7.Увязка и компоновка рабочей арматуры
Увязка и компоновка рабочей арматуры верхних и нижних сеток представлена в приложении на листах 5 и 6
3. Определение усилий в сечениях главной балки
3.1. Определение постоянных нагрузок
Сбор постоянных нагрузок.
Для определения постоянной нагрузки, приходящейся на одну балку, воспользуемся методом упруго оседающих опор ( рис.14).
Рис. 14 Схема к определению линий влияний R
Числовые значения реакций берем из таблиц Поливанова (приложение 11,таб.1).
Ординаты находятся в зависимости от числа пролетов (5) и от коэффициента α:
,
где d =1,700м - расстояние между несущими элементами, I=0,01554м4 - приведенный момент инерции сечения балки, расчетный пролет, -момент инерции приведенного сечения плиты, где b =1м - ширина плиты, t толщина плиты .
По приложению 10 табл.1 [2], находим ординаты линий влияния для нулевой ,первой и второй балок. Результаты помещены в таблицу :
Таблица № Ордината л.вл на 0 балкеЗначенияОрдината л.вл на 1 балкеЗначениеОрдината л.вл на 2 балкеЗначение
RR0,кл0,7591R1,кл0,3618R2,кл0,1045R000,636R100,354R200,1420,299R010,354R110,320R210,2280,019R020,142R120,228R220,271-0,019R030,016R130,122R230,220-0,107R04-0,052R140,029R240,122-0,083R05-0,095R15-0,052R250,016-0,039R0,кп-0,1111R1,кп-0,0862R1,кп-0,0281
Ординаты на консолях для 0 балки :
Ординаты на консолях для 1 балки:
Ординаты на консолях для 2 балки:
где длина консоли, d - расстояние между балками.
По данным значениям строим линии влияния для 0,1 и 2 балок. Рис.15 Линия влияния 0 балки
Рис.16 Линия влияния 1 балки
Рис.17 Линия влияния 2 балки
Сбор постоянных нагрузок для балки №0:
Таблица № НагрузкиТолщина, мСосредоточенные нагрузкиПерильное ограждение-0,3241,10,356Барьерное ограждение-0,2161,10,238Ребра гл. балок-3,1141,13,425Распределенные нагрузкиПлита пч0,189,6031,110,563Выравнивающий слой0,042,0491,32,663Гидроизоляция0,0060,3071,30,3995Защитный слой тр-а0,040,7041,30,915Защитный слой пч0,061,9631,32,552а/б тротуара0,040,7041,51,056а/б пч0,092,7091,54,06421,69326,232
Сбор постоянных нагрузок для балки № 1 Таблица № НагрузкиТолщина, мСосредоточенные нагрузкиПерильное ограждение-0,1381,10,152Барьерное ограждение-0,9211,11,013Ребра гл. балок-3,1141,13,425Распределенные нагрузкиПлита пч0,188,3401,19,174Выравнивающий слой0,041,7791,32,313Гидроизоляция0,0060,2671,30,347Защитный слой тр-а0,040,3581,30,466Защитный слой пч0,062,1691,32,819а/б тротуара0,040,3581,50,538а/б пч0,092,9931,54,48920,43724,736
Сбор постоянных нагрузок для балки №0:
Таблица № НагрузкиТолщина, мСосредоточенные нагрузкиПерильное ограждение-0,0381,10,042Барьерное ограждение-0,2551,10,281Ребра гл. балок-3,1141,13,425Распределенные нагрузкиПлита пч0,187,7271,18,500Выравнивающий слой0,041,6491,32,143Гидроизоляция0,0060,2471,30,322Защитный слой тр-а0,040,1211,30,158Защитный слой пч0,062,3461,33,050а/б тротуара0,040,1211,50,182а/б пч0,093,3791,55,06818,99923,171
3.2. Определение КПУ для временных нагрузок
Для определения КПУ воспользуемся методом упруго оседающих опор.
При определении коэффициентов КПУ линии влияния, построенные по принятому методу, загружаются временной нагрузкой, устанавливаемой в невыгоднейшее положение на проезжей части для рассматриваемой линии влияния.
В соответствии с п.6.12 [1] при расчетах конструкций мостов следует рассматривать два случая воздействия нагрузки АК:
1 схема загружения - нагрузку А14 располагают при загруженных тротуарах не ближе 1,5 м от кромки проезжей части до оси нагрузки. Размер полосы безопасности зависит от габарита проезжей части. Расстояние между осями соседних полос нагрузки должно быть не менее 3,0 м. Число полос нагрузки не должно превышать числа полос движения для заданного габарита проезжей части.
Рис.18 1 схема установки А14
Значения КПУ 1)Балка 0:
- для пешеходной нагрузки - для колесной нагрузки от тележки Р/2
2) Балка 1:
3) Балка 2:
2 схема загружения - при незагруженных тротуарах нагрузку А14 устанавливают на расстоянии 1,5 м от ограждения ездового полотна до оси нагрузки.
Рис.19 2 схема установки А14
1)Балка 0:
2) Балка 1:
3)Балка 2:
Схема загружения нагрузкой Н14 - следует располагать вдоль направления движения на любом участке проезжей части моста. Нагрузку Н14 не учитывают совместно с временной нагрузкой на тротуарах и для определения максимальных усилий в балке устанавливают вплотную к полосе безопасности. Рис.20 схема установки Н14
1)Балка 0:
2) Балка 1:
3) Балка 2:
Коэффициент поперечной установки (КПУ) показывает, какая часть нагрузки приходится на рассчитываемый элемент.
3.3. Определение коэффициентов надежности и динамичности
Согласно п.6.23 [1] коэффициент надежности по нагрузке - следует принимать:
- для тележки АК ;
- для полосовой нагрузки АК ;
- для НК ;
- для толпы .
Согласно п.6.22 [1] коэффициент динамичности - следует принимать:
- для НК ;
- для тележки АК .
Нормативную временную нагрузку на тротуары следует определять по формуле: 3.4. Определение внутренних усилий от временной нагрузки
Определение внутренних усилий от временной нагрузки АК по 1 схеме
Определение усилий М и Q в главных балках производят путем загружения линий влияния этих усилий постоянной и временной нагрузками.
При этом временной нагрузкой следует загружать таким образом, чтобы получить при этом максимальные усилия. А именно: полосовая нагрузка ставится на максимальную площадь, а тележки - на максимальные ординаты.
Определяют усилия в характерных сечениях, количество которых достаточно для построения огибающих эпюр этих усилий.
В курсовом проекте усилия определяют в трех сечениях:
- в середине пролета ( сечение 3-3)
- в четверти пролета (сечение 2-2)
- на опоре пролета ( сечение 1-1)
Определяют М и Q в сечениях 1-1, 2-2 и 3-3 путем загружения соответствующих линий влияния усилий в каждом сечении.
Рис.21 Загружения л.в. М, Q нагрузкой А14 по 1 схеме
Усилия от временной нагрузки при загружении проезжей части А14 по 1 схеме определены по формулам:
Определение внутренних усилий от временной нагрузки АК по 2 схеме
Рис.22 Загружения л.в. М, Q нагрузкой А14 по 2 схеме
Усилия от временной нагрузки при загружении проезжей части А14 по 2 схеме определены по формулам:
Определение внутренних усилий от нагрузки НК
Рис.23 Загружения л.в. M, Q нагрузкой НК
При загружении колесной нагрузкой НК 14 формулы М и Q будут:
Результаты расчетов внутренних усилий в главной балке удобно оформить в табличной форме.
Расчётные значения внутренних усилий
Балка №0:
Уси-лия
ПостоянныеА 14
Н 14
Экстремальные1 схема2 схемаНорм.Расч.Норм.Расч.Норм.Расч.Норм.Расч.Норм.Расч.Моп0000000000Мl/4512,058614,594329,369537,733479,365828,532593,430652,7731105,4871443,1259Мl/2682,743819,458429,992699,102623,0231072,994791,240870,3641473,9831892,452Qоп179,669215,647116,774191,029170,373294,884217,987239,785397,656510,531Ql/4101,064121,301077,852131,178117,422207,968156,171171,713257,235329,269Q1/20
044,81278,21470,306127,76294,318103,75094,318127,762
Балка №1:
Уси-лия
ПостоянныеА 14
Н 14
Экстремальные1 схема2 схемаНорм.Расч.Норм.Расч.Норм.Расч.Норм.Расч.Норм.Расч.Моп0000000000Мl/4442,663535,775410,440697,836480,392836,695621,009683,1101063,6721372,470Мl/2590,218714,367534,082904,766623,8411083,065828,012910,8131418,2291797,432Qоп155,320187,991145,746248,233170,752297,855228,117250,929383,438485,846Ql/487,368105,74599,463173,719118,188210,717163,429179,772250,797316,462Q1/20
058,878105,81971,111129,88898,702108,57298,702129,888
Балка №2:
Уси-лия
ПостоянныеА 14
Н 14
Экстремальные1 схема2 схемаНорм.Расч.Норм.Расч.Норм.Расч.Норм.Расч.Норм.Расч.Моп0000000000Мl/4411,508501,886447,596777,747442,018775,985571,415628,557982,9231279,633Мl/2548,677669,181581,3871006,952573,6501004,017761,887838,0751310,5631676,133Qоп144,389176,100159,077276,845157,160276,304209,900230,890354,288452,945Ql/481,21999,057127,166195,601109,251196,076150,377165,415231,596295,133Q1/20
066,021120,40366,055121,26790,81999,90190,819121,267
Для дальнейшего расчета принимаем как наиболее загруженную - балку №0. По расчетным данным строим огибающие эпюры усилий для балки №0.
3.5. Построение огибающих эпюр усилий
Рис. 24 Огибающие эпюры М и Q от нормативных и расчетных нагрузок для балки №0
4. Расчет и конструирование главной балки
4.1. Подбор рабочей арматуры главной балки и проверка по прочности нормальных сечений
Подбор рабочей арматуры осуществляется из условия прочности по изгибающему моменту исходя из уравнений равновесия внешних и внутренних сил: суммы проекций на горизонтальную ось и момента относительно центра тяжести растянутой арматуры.
Рис.25 Схема к подбору рабочей арматуры в главной балке
,
предельный момент, расстояние между балками;
рабочая высота (расстояние от центра тяжести арматурного сечения до верха плиты проезжей части),
высота сжатой зоны ;
В расчетах будем использовать арматуру ∅32 мм. Кроме того, после стыковки трех стержней в сечение вводим коротыши ∅32мм.
Условие прочности:
М
Задаваясь различным количеством стержней арматуры, добьемся условия прочности. Результаты расчета сведены в таблицу.
Таблица №
Кол-во стержнейd,мх, мh0,мAs ,м2Mпр, кНмусловиеMр, кНм20,0320,01750,9460,001608398,730<1892,452140,0320,03510,9300,003216778,576<1892,452160,0320,05260,9140,0048241135,107<1892,452180,0320,07010,8980,0064321470,580<1892,4521100,0320,08760,8820,0080401784,994<1892,4521120,0320,10520,8660,0096482080,199>1892,4521
Таким образом, для главной балки принимаем 12 стержней + 2 коротыша (в вертикальном сечении). Проверка по прочности нормальных сечений
Расчет сечений, нормальных к продольной оси элемента, когда внешняя сила действует в плоскости оси симметрии сечения и арматура сосредоточена у перпендикулярных указанной плоскости граней элемента, должен производиться в зависимости от значения относительной высоты сжатой зоны  = х/h0, определяемой из соответствующих условий равновесия. Значение  при расчете конструкций, как правило, не должно превышать относительной высоты сжатой зоны бетона y, при которой предельное состояние бетона сжатой зоны наступает не ранее достижения в растянутой арматуре напряжения, равного расчетному сопротивлению Rs или Rp с учетом соответствующих коэффициентов условий работы для арматуры. Значение y определяется по формуле
,
где  = 0,85-0,008∙ Rb - для элементов с обычным армированием;
при этом расчетное сопротивление бетона Rb следует принимать в МПа, напряжения в арматуре 1 следует принимать равным 350МПа, Rs - для ненапрягаемой арматуры; напряжение 2 является предельным напряжением в арматуре сжатой зоны и должно приниматься равным 500 МПа.
Если при расчете по прочности окажется необходимым и обоснованным сохранение полученного по расчету значения  = х/h0 по величине большего граничного значения y согласно п. 7.61 [1], то рекомендуется руководствоваться указаниями СП 35.13330.2011.
 = 0,85-0,008∙Rb = 0,85 - 0,008∙14,3 =0,7356
= х/h0
Определение высоты сжатой зоны сведено в таблицу.
Таблица №
Кол-во стрежнейx/h0условиеξ20,0185<0,626840,0377<0,626860,0575<0,626880,0781<0,6268100,0993<0,6268120,1215<0,6268<  в любом изменении сечения, следовательно, проверка выполняется.
4.2. Построение эпюры материалов
Построение эпюры материалов позволяет рационально использовать рабочую арматуру по длине балки.
При построении эпюры материалов откладываем предельные моменты от каждой пары стержней в точках пересечения огибающей эпюры моментов с i -ми предельными моментами , получаем точки теоретического обрыва.
Согласно п.7.126 [1] выключившиеся из работы стержни необходимо продолжить на расстояние не менее 22d арматуры: 22∙32=704мм.
Перегибы стержней арматуры делают по дуге круга радиусом не менее 10d арматуры. Отгибы продольной арматуры у торцов балки (за осью опорной части) допускается выполнять по дуге круга с радиусом не менее 3d арматуры ( п.7.140[1] ).
Наклон отгибаемых стержней к оси балки выполнен под углом 45.
Рис.26 Эпюра материалов.
4.3. Проверки по прочности наклонных сечений
Расчет по прочности наклонных сечений должен производиться с учетом переменности сечения:
на действие поперечной силы между наклонными трещинами (п. 7.77[1]) и по наклонной трещине (п. 7.78 [1]);
на действие изгибающего момента по наклонной трещине для элементов с поперечной арматурой (п. 7.83 [1]).
4.3.1Расчет сечений, наклонных к продольной оси элемента, на действие поперечной силы
Для железобетонных элементов с поперечной арматурой должно быть соблюдено условие, обеспечивающее прочность по сжатому бетону между наклонными трещинами:
Q  0,3∙wl∙ bl ∙Rb∙ b∙h0
где Q - поперечная сила на расстоянии не ближе h0 от оси опоры;
wl = 1 + n1w, при расположении хомутов нормально к продольной оси wl  1,3, где  = 5 - при хомутах, нормальных к продольной оси элемента; n1 - отношение модулей упругости арматуры и бетона, определяемое согласно п. 7.48[1];
;
Asw -площадь сечения ветвей хомутов, расположенных в одной плоскости;
Sw - расстояние между хомутами по нормали к ним;
b - толщина стенки (ребра);
h0 - рабочая высота сечения.
Коэффициент bl определяется по формуле
bl = 1 - 0,01∙ Rb ,
в которой расчетное сопротивление Rb принимается в МПа.
bl = 1 - 0,01∙ R=1- 0,01∙13,3=0,857
;
wl = 1 + n1w =
Q  0,3wl bl Rb bh0
510,5311
510,5311кН < 707,9038кН
4.3.2.Расчет по прочности сечений наклонных к продольной оси элемента от перерезывающей силы
Расчет следует производить для элементов с ненапрягаемой арматурой из условий:
Qпр  Qb+Qга+Qх+Qо ,
Qпр - максимальное значение поперечной силы от внешней нагрузки, расположенной по одну сторону от рассматриваемого наклонного сечения;
Qb - поперечное усилие, передаваемое в расчете на бетон сжатой зоны над концом наклонного сечения и определяемое по формуле:
где b, h0 - толщина стенки (ребра) или ширина сплошной плиты и расчетная высота сечения, пересекающего центр сжатой зоны наклонного сечения;
с - длина проекции невыгоднейшего наклонного сечения на продольную ось элемента, определяемая сравнительными расчетами согласно требованиям п. 7.79[1].
m - коэффициент условий работы, равный:
,
но не менее 1,3 и не более 2,5 , где Rb,sh - расчетное сопротивление на скалывание при изгибе (табл. 7.23[1]),
q - наибольшее скалывающее напряжение от нормативной нагрузки,
при q 0,25 Rb,sh - проверку на прочность по наклонным сечениям допускается не производить, а при qRb,sh - сечение должно быть перепроектировано;
Qга- усилие, воспринимаемое горизонтальной арматурой, кгс:
Qга = 1000AwrK ,
где Awr - площадь горизонтальной ненапрягаемой арматуры, см2, пересeкаемой наклонным сечением под углом , град.
Значение коэффициента К определяется условием:
;
Рис.27 Усилия в наклонном сечении
,
где поперечная сила от нормативной нагрузки,
статический момент отсеченной части, I - момент инерции сечения, b - толщина стенки.
Рис.28 Схема к определению ;
;
,
где Qx - поперечное усилие воспринимаемое хомутами;
N-количество пересекаемых хомутов;
n-количество срезов;
Aоx- площадь одного хомута.
где Qо - поперечное усилие воспринимаемое отгибами;
N-количество пересекаемых хомутов;
n-количество срезов;
Aоо- площадь одного отогнутой арматуры;
- угол наклона отогнутой арматуры равен 450;
= расчетное сопротивление отогнутой арматуры.
= расчетное сопротивление хомутов.
где ma4 = 0,8 - коэффициент условий работы для отогнутой арматуры и арматуры хомутов.
Определение усилий в приопорном сечении
Рис.29 Схема к определению усилий в приопорном сечении, наклонном к продольной оси
Результаты расчета по наклонным сечениям в месте опирания балки
Ворд!!!!!!!!!!!!!оформить!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
4.4.3.Расчет сечений, наклонных к продольной оси элемента, на действие изгибающих моментов
Расчет наклонных сечений по изгибающему моменту следует производить, используя условия: для элементов с ненапрягаемой арматурой
М RsAszs + RsAswzsw + RsAsizsi ;
где М - момент относительно оси, проходящей через центр сжатой зоны наклонного сечения, от расчетных нагрузок, расположенных по одну сторону от сжатого конца сечения; zsw, zs, zsi - расстояния от усилий в ненапрягаемой и напрягаемой арматуре до точки приложения равнодействующей усилий в сжатой зоне бетона в сечении, для которого определяется момент; Rs - расчетное сопротивление ненапрягаемой арматуры.
As,Asw- площади продольной арматуры и хомутов соответственно
Проверка в приопорном сечении
Ворд!!!!!!оформить!!!!!!!!!
4.4 Расчет по трещиностойкости
Трещиностойкость железобетонных конструкций мостов обеспечивается ограничениями возникающих в элементах растягивающих напряжений.
Категория требований по трещиностойкости 3В.
Ширину раскрытия нормальных и наклонных к продольной оси трещин а, см, необходимо определить по формуле:
,
где - растягивающее напряжение,
Е - модуль упругости арматуры, для класса арматуры A300 = 2,1(105 Мпа (табл.7.19[1] ),
- коэффициент раскрытия трещин, определяемый в зависимости от радиуса армирования : ,
- радиус армирования.
площадь зоны взаимодействия для нормального сечения, принимаемая ограниченной наружным контуром сечения и радиусом взаимодействия r = 6d; - коэффициент, учитывающий степень сцепления арматурных элементов с бетоном (табл. 41[1]);
n - число арматурных элементов с одинаковым номинальным диаметром d, d - диаметр одного стержня.
предельное значение расчетной ширины раскрытия трещин (табл. 39.[1]).
,
где Мнормативный изгибающий момент,
приведенный момент сопротивления.
,
где приведенный момент инерции, уs =h-зс-х/ расстояние от грани нижней растянутой арматуры до верхней границы сжатого бетона.
где ширина балки
величина сжатой зоны, коэффициент отношения модулей упругости с учетом виброползучести (п 7.48 [1]), площадь растянутой арматуры, - расстояние от центра тяжести нижней арматуры до верхней грани плиты.
Расчет сечений сведен в таблицу :
Таблица № Позиция1 отгиб2 отгиб3 отгибчетверть5 отгибсерединаn468101012x', м0,03510,05260,07010,08760,08760,1052h, м111111ys ,м0,93490,91740,89990,88240,88240,8648As , м20,00320,00480,00640,00800,00800,0096d, м0,0320,0320,0320,0320,0320,032b' , м1,31,31,31,31,31,3n'171717171717J red,b м40,27980,0040440,0051920,0062470,0062470,00721W red,b , м30,0029930,0044080,005770,007080,007080,008337Ar , м20,34060,36140,38220,4030,4030,4238β0,750,750,750,750,750,75Rr, м3,54792,50971,99061,67921,67921,4715ψ2,82542,37632,11631,94381,94381,8196Mн, кНм1473,98311473,98311473,98311473,98311473,98311473,9831σ, Мпа492,504334,380255,477208,203208,203176,796E, Мпа210000210000210000210000210000210000acr, см0,006630,003780,002580,001930,001930,00153<0,03<0,03<0,03<0,03<0,03<0,03
см - проверка прошла 4.5. Определение прогиба
Прогиб пролетного строения складывается из прогибов от временной и постоянной нагрузок.
Прогиб от временной нагрузки можно найти как сумму прогибов от тележки и полосовой нагрузки.
;
;
;
,
где В- жесткость, М - грузовая эпюра, М1- единичная эпюра, где - жесткость; В=0,8=3,08880∙106
Рис.30 Эпюры Мp и М ;
;
;
;
;
;
Максимально-допустимый прогиб:
Проверка выполняется.
5. Расчет и конструирование опорной части.
Рис.35 Схема опорной части
-горизонтальная сила , приходящаяся на все балки;
,
где lп - длина расчетного пролета;
n - число полос движения;
;
K=14 -класс нагрузки;
,
значит принимаем .
Горизонтальная сила, приходящаяся на одну балку:
,
где n-количество балок,
,
,
где горизонтальная расчетная сила, приходящаяся на одну балку.
5.1.Расчет штыря на срез
,
где d- диаметр штыря,
,
-нормативное сопротивление по пределу текучести (табл.8.50)[1],;
-коэффициент надежности по материалу для стали 16Д (табл.8.4)[1];
.
Принимаем штырь d=20 мм.
5.2. Расчет верхней подушки опорной части на изгиб
а) Расчет верхней подушки опорной части на изгиб
Для изготовления опорных частей принимаем сталь 09Г2С табл. №8.5[1]
табл.8.5[1] сталь марки 10ХСНДА
б) расчет штыря
Штырь изготавливается из арматуры класса АI принимаем штырь диаметром 10 мм класса АI
в) расчёт на диаметральное смятие нижней подушки:
- давление на нижнюю подушку, - радиус кривизны, r=300мм
- коэффициент условий работы равный 1
- расчётное сопротивление диаметральному сжатию катков.
г) Проверка на местное смятие подферменника (элемента с косвенным армированием).
п.7.90[1]
Аloc - площадь смятия; Rb,red - приведенная прочность бетона осевому сжатию, определяемая по формуле , п.7.90[1]
Rb, Rs - в МПа;
loc,b =  3 ,  - соответственно коэффициент эффективности косвенного армирования и коэффициент армирования сечения сетками (п. 7.72, 47, 48 и 51)[1]
Армируем подферменники арматурой класса А-III (шаг сетки 100).
nx, Asx, lx - соответственно число стержней, площадь поперечного сечения и длина стержней сетки в одном направлении (считая в осях крайних стержней);
ny, Ayx, ly - то же, в другом направлении;
Аef - площадь сечения бетона, заключенного внутри контура сеток (считая по осям крайних стержней); Аef=0,2м2
s - расстояние между сетками (считая по осям стержней), если устанавливается одна сетка, то величина s принимается равной 7 см;
Для подферменников применяем бетон класса В30
Все проверки выполняются.
Список использованных источников.
1. СП 35.13330.2011- мосты и трубы
2. Поливанов Н. И. Проектирование и расчет железобетонных и металлических мостов.
3. Щетинина Н.Н. Проектирование и расчет элементов балочного железобетонного пролетного строения автодорожного моста.
Документ
Категория
Рефераты
Просмотров
121
Размер файла
1 837 Кб
Теги
boldyr, kursach
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа