Определение усилий в плите проезжей части.

Курсовой проект

на тему:

"Проект автодорожного моста"

Выполнил: студент группы АДз-5 Волков С.

Проверил: ст. преподаватель

                                                                                                                 Васюнин С.А.

 

 

Йошкар-Ола

2010

Содержание

Введение 3

Глава 1. Вариантное проектирование схем моста. 4

1.1 Описание вариантов схем моста. Чертеж вариантов моста 4

1.2. Сравнение вариантов моста 11

Глава 2. Расчет плиты проезжей части. 16

2.1 Определение усилий в плите проезжей части. 16

2.2 Подбор арматуры плиты проезжей части. 24

2.2.1 Нижний ряд (по сеч. I-I). 24

2.2.2 Верхний ряд (по сеч. III-III). 25

2.3.1 Проверка на изгибающий момент по нормальному сечению. 26

2.3.2 Проверка на поперечную силу по наклонным сечениям. 27

2.4 Проверка плиты по второй группе предельных состояний. 28

2.4.1 Расчет на образование продольных трещин. 28

2.4.2 Расчет на ограничение раскрытия трещин. 29

Глава 3. Расчет пролетного строения моста. 30

3.1 Определение усилий в главных балках пролетного строения. 30

3.1.1 Нахождение коэффициентов поперечной установки. 30

3.1.2 Нахождение усилий в главных балках. 36

3.2 Определение количества рабочей арматуры. 40

3.3. Расчет по предельным состояниям первой группы. 41

3.3.1. Расчет по прочности нормального сечения на действие изгибающего момента. 41

3.3.2. Расчет по прочности наклонного сечения на действие поперечной силы.. 42

3.4 Расчет по предельным состояниям второй группы. 44

3.4.1. На стадии создания предварительного напряжения. 44

3.4.2. На стадии эксплуатации. 46

Список литературы. 51

 

Введение

Мостовой переход является составной часть дороги, поэтому при его проектировании необходимо, прежде всего, учитывать основное требование – наилучшее обслуживание перевозок по дороге. Выбор места перехода реки должен быть подчинён этому требованию. Однако мостовой переход представляет собой комплекс сложных и дорогостоящих сооружений, затраты на постройку которых существенно зависят от места расположения перехода на реке. При выборе наилучшего места перехода необходимо учитывать весь комплекс характеристик того или иного участка реки, влияющих на стоимость строительства и эксплуатации сооружений. К таким характеристикам относят: геологические условия, определяющие тип и глубину заложения мостовых опор; топографические условия, определяющие объёмы работ по устройству подходов к мосту; гидрологические условия, в частности ширина разлива и русла, изменчивость берегов русла, амплитуда изменения уровня и скорость течения воды, определяющие длину моста и объёмы работ по регулированию реки и защите пойменных насыпей; ледовый режим, т.е. интенсивность ледохода, возможность образования ледяных заторов и зажоров шуги, навала на сооружения больших массивов льда, грозящих им повреждениями, особенно при прорыве заторов и т.д.

Для достижения основной цели – наилучшего обслуживания перевозок- необходимо прежде всего обеспечить непрерывность движения по дороге. Поэтому сооружения мостового перехода должны быть запроектированы и построены таким образом, чтобы оставаться устойчивыми и выполнять свои функции при любых условиях, которые могут за длительный срок их службы. Иначе говоря, сооружения перехода должны прочно противостоять действию текущей воды и русловым деформациям, предвычисленным в прогнозах.

Глава 1. Вариантное проектирование схем моста.

На начальной стадии проектирования разрабатываются три варианта схемы моста, различающимися пролетными строениями, опорами и т.д. Затем путем сравнения из трех вариантов выбирается лучший, для которого ведутся дальнейшие расчеты.

Длина моста: 68 м.

Габарит моста: 11,5 м.

1.1 Описание вариантов схем моста. Чертеж вариантов моста

 

Вариант № 1.

Мост запроектирован по схеме: 15×2+21×2.

Конструкция дорожного полотна:

– выравнивающий слой – 3 см

– слой гидроизоляции – 1 см

– защитный слой – 4 см

– асфальтобетон – 7 см

Полная длина моста L_м складывается из длин всех балок, зазоров между ними, расстоянием между крайним пролетом и шкафной стенкой устоя козлового типа, ширины шкафных стенок.

– расстояние между торцами балок разрезной системы 50мм

– расстояние между крайним пролетом и шкафной стенкой 50мм

– ширина шкафной стенки 200 мм

L_моста=15×2+21×2+2×0,4+5×0,05=73,05 м.

                  

Вариант № 2.

Мост запроектирован по схеме: 5×15.

Конструкция дорожного полотна:

– выравнивающий слой – 3 см

– слой гидроизоляции – 1 см

– защитный слой – 4 см

– асфальтобетон – 7 см

Полная длина моста L_м складывается из длин всех балок, зазоров между ними, расстоянием между крайним пролетом и шкафной стенкой устоя козлового типа, ширины шкафных стенок.

– расстояние между торцами балок разрезной системы 50мм

– расстояние между крайним пролетом и шкафной стенкой 50мм

– ширина шкафной стенки 200 мм

L_моста=5×15+2×0,40+4×0,05=76,10 м.

 

Габарит -11,5м

Соответственно сборочный чертеж пролетного строения с металлическим барьерным ограждением будет выглядеть следующим образом.

 

Рис.1.8 Сборочный чертеж пролетного строения с металлическим барьерным ограждением.

Таблица 1.2

Количество балок	Ширина тротуара	Ширина ПЧ	Ширина ПБ	Расстояние между балками	Расстояние между крайними балками	Расстояние между осью балок и габаритом	Ширины стыка
№	Т	ПР	ПБ	а	А	g	b
5	0,75	7,5	2	2,4	12	0,25	1.0

Барьерные ограждения

Барьерные ограждения металлические по ГОСТ 26804–86. Конструкция барьерного ограждения:

17 – цоколь ЦМа; 18 – стойка мостовая СМ; 20 – консоль амортизатор КА; 22 – секция балки СБК–2; 23 – секция балки СБ–2; 24 – секция балки СБ–4; 26,29,32 – блок водоотвода; 27 – уголок 100×63×7, l=6000; 28 – уголок 100×63×7, l=9000; 33 – лист 4×50, l=20; 35 – болт М20–6д×70,58; 36 – болт М16×15–8д×30,58; 37 – болт М16×45,58; 38 –гайка II М16; 39 –гайка М16; 40 – шайба 16.

Рис.1.9. Барьерное ограждение

Деформационные швы

Деформационные швы привязываются при конкретном проектировании и назначаются при компоновке схемы сооружения в зависимости от величины перемещений.

Закрытый деформационный шов с заполнением резинобитумной мастикой и пеньковым канатом. Перемещения до 15 мм.

 

Рис.1.10. Конструкция деформационного шва.

1 – асфальтобетонное покрытие;

2 – защитный слой с металлической сеткой;

3 – резинобитумная мастика;

4 – гидроизоляция из стеклосетки, пропитанная битумной мастикой;

5 – выравнивающий слой первой очереди (цементная смазка);

6 – выравнивающий слой второй очереди;

7 – пеньковый канат d=29–33 мм;

8 – латунный компенсатор d=2 мм, промазан 2-мя слоями битумного лака;

9 – анкерная латунная пластина;

10 – анкерный стержень d=12 мм;

11 – закладная деталь, устраиваемая в балках. ЗД–1;

Опорные части

Опорные части служат для передачи усилий с пролётных строений на опоры, фиксируя при этом положения реакций, а так же для обеспечения свободы деформаций пролётных строений.

Неподвижная опорная часть:

  1 – подушка П–1 (масса ед. – 34,7 кг);                2 – подушка П–2 (масса ед. – 28,9 кг).

 

Рис.1.11 Конструкция неподвижной опорной части.

Подвижная опорная часть:

  1 – подушка П–1 (масса ед. – 34,7 кг);                2 – подушка П–2 (масса ед. – 28,3 кг).

 

Рис.1.12 Конструкция подвижной опорной части.

Водоотвод

Для обеспечения отвода воды с проезжей части, мосты следует располагать на продольном уклоне не менее 5 ‰. Поперечный уклон проезжей части должен быть не менее 20 ‰.

При привязке пролётного строения необходимо предусмотреть отвод воды с проезжей части: вдоль ограждения или через водоотводные устройства.

Тип водоотвода и места установки водоотводных устройств назначаются при привязке пролётных строений. Водоотводные устройства необходимо располагать в пределах полос безопасности в монолитных участках пролётного строения.

 

 

Рис.1.13 Схема водоотводного устройства.

Таблица 1.3

№	Наименование	Кол–во	Обозначение документа	Масса ед. кг	Масса, кг
1	Водоотводная трубка dвн=150 мм, l=450–1000 мм	1	3.503.1-81.3-1-19	13,5–24,0	42,0–52,5
2	Воронка	1	3.503.1-81.3-1-20	12,5
3	Решетка	1	3.503.1-81.3-1-21	16,0

1.2. Сравнение вариантов моста

Таблица 1.4

Наименование показателей	Ед. изм	Варианты
		I	II
Полная длина моста	м	73,05	73,10
Наибольший пролет	м	21	15
Расход материалов: бетона	м3	1880	1419
Сметная стоимость	тыс.руб.	23483	23816
Соотношение стоимости	%	87,6	100
Эксплуатационные показатели:
а) количество дефор-х швов	шт	5	6
б) жесткость пролетных строений	баллы
в) удобство тех.осмотров и ремонтов	+/-
г) эстетические качества	баллы

Расчет расхода ж/б и сметной стоимости:

Таблица 1.5

Исходные данные

Балка Б1800.174.123-ТВ.АII-5: крайняя
Размеры, мм		Марка бетона	Расход материала на изделие				Масса ед., т
е	b		бетон, м3	А–I, кг	А–II, кг	Прокат, кг
700	2020	В35	11,91	504	1173	90	29,8
Балка Б1800.140.123-ТВ.АII-5 (6.7): промежуточная
Размеры, мм		Марка бетона	Расход материала на изделие				Масса ед., т
е	b		бетон, м3	А–I, кг	А–II, кг	Прокат, кг
700	1960	В35	10,81	475	1420	62	27,0
Балка Б2100.174.123-ТВ.АII-5: крайняя
Размеры, мм		Марка бетона	Расход материала на изделие				Масса ед., т
е	b		бетон, м3	А–I, кг	А–II, кг	Прокат, кг
700	2020	В35	15,76	590	1519	97	34,60
Балка Б2100.140.123-ТВ.АII-5 (6.7): промежуточная
Размеры, мм		Марка бетона	Расход материала на изделие				Масса ед., т
е	b		бетон, м3	А–I, кг	А–II, кг	Прокат, кг
700	1960	В35	12,55	567	1684	65	31,38
Балка Б2400.174.123-ТК7.АII-5: крайняя
Размеры, мм		Марка бетона	Расход материала на изделие				Масса ед., т
е	b		бетон, м3	А–I, кг	А–II, кг	Прокат, кг
700	2020	В35	15,78	682	1750	124	39,4
Балка Б2400.140.123-ТВ.АII-5 (6.7): промежуточная
Размеры, мм		Марка бетона	Расход материала на изделие				Масса ед., т
е	b		бетон, м3	А–I, кг	А–II, кг	Прокат, кг
700	1960	В35	14,29	654	1942	88	35,73
Балка Б3300.174.153-ТВ.АII-5: крайняя
Размеры, мм		Марка бетона	Расход материала на изделие				Масса ед., т
е	b		бетон, м3	А–I, кг	А–II, кг	Прокат, кг
700	2020	В40	23,93	998	2438	148	59,8
Балка Б3300.140.153-ТВ.АII-5 (6.7): промежуточная
Размеры, мм		Марка бетона	Расход материала на изделие				Масса ед., т
е	b		бетон, м3	А–I, кг	А–II, кг	Прокат, кг
700	1960	В40	21,9	954	2703	102	54,77

Вариант №1

 Объем железобетона:

V_ж/б  = V_{козл.устоя} +V^пр_б.+V^кр_б.+ΣV_опор

V_{козл. устоя} – объём козлового устоя

V^пр_б. – объём промежуточных балок

V^кр_б. – объём крайних балок

V_опор – объём опор

V_{козл.устоя} =10*28,1=281м³;

10 – количество козловых устоев на мосту (5шт*2стороны)

28,1 – расход материала на один козловой устой (табл.2.11. – Катцын)

V^пр_{б. 21м} = 4*4*12,55=200,8м³;

V^кр_б.21м = 4*2*15,78=126,2м³;

V^пр_{б. 15м} = 4*8*14,29=457,3м³;

V^кр_б.15м = 4*4*15,78=252,5м³;

V_опор = 20*28,1=562м³ (табл.2.15. – Катцын);

V_ж/б  = 281+1037+562=1880м³

Сметная стоимость:

K=ΣE_i*V_i

E_i-укрупненная расценка

V_i-объем материала

К = 393,4*14,5+21,0*(200.40+123.04) +19,5*(82.96+42.28)+604.26*12,5 = 23483,01 тыс.руб.

K=281*14,5+658,1*21+378,7*19,5+562*12,5=32304,22 тыс.руб.;

Стоимость работ – фундамента, опор и пролетного строения (табл.2.4)

К₁ =ΣK_i*V_i;

К₁ =281*11,25+37,5*1037+9,5*562=47380,25 тыс.руб.;

Стоимость мостового полотна (табл.2.4)

К₂ =ΣK_i*V_i;

К₂ =73,05*11,5*1,4=1176 тыс.руб.;

Полная стоимость  

С = К+К₁+К₂ =32304,22+47380,25+1176,105=80860,575 тыс.руб.;

 

Вариант №2

 Объем железобетона:

V_ж/б  = V_{козл.устоя} +V^пр_б.+V^кр_б.+ΣV_опор

V_{козл. устоя} – объём козлового устоя

V^пр_б. – объём промежуточных балок

V^кр_б. – объём крайних балок

V_опор – объём опор

V_{козл.устоя} =10*28,1=281м³;

10 – количество козловых устоев на мосту (5шт*2стороны)

28,1 – расход материала на один козловой устой (табл.2.11. – Катцын)

V^пр_{б. 15м} = 4*8*14,29=457,3м³;

V^кр_б.15м = 4*4*15,78=252,5м³;

V_опор = 15*28,1=421,5м³ (табл.2.15. – Катцын);

V_ж/б  = 281+709,8+421,5=1412м³

Сметная стоимость:

K=ΣE_i*V_i

E_i-укрупненная расценка

V_i-объем материала

К = 393,4*14,5+21,0*(200.40+123.04) +19,5*(82.96+42.28)+604.26*12,5 = 23483,01 тыс.руб.

K=281*14,5+457,3*21+252,5*19,5+421,5*12,5=23869,49 тыс.руб.;

Стоимость работ – фундамента, опор и пролетного строения (табл.2.4)

К₁ =ΣK_i*V_i;

К₁ =281*11,25+37,5*709,8+9,5*421,5=33781,5 тыс.руб.;

Стоимость мостового полотна (табл.2.4)

К₂ =ΣK_i*V_i;

К₂ =76,1*11,5*1,4=1225 тыс.руб.;

Полная стоимость  

С = К+К₁+К₂ =23869,49+33781,5+1225,21=58876,2 тыс.руб.;

На основании данных по табл. 1.4. делаем вывод, что наиболее экономичным является первый вариант.

Глава 2. Расчет плиты проезжей части

1этап – Определяется изгибающий момент и поперечная сила в сечениях плиты в середине пролета и на опоре от временной нагрузки (местное приложение временной нагрузки). Постоянная нагрузка здесь не учитывается.

2этап – Определяются усилия в тех же сечениях плиты только от пространственной работы пролетного строения. При этом учитываются постоянная и временная нагрузки. При этом усилия определяются путем загружения линии влияния изгибающего момента и поперечной силы.

3этап – Усилия, найденные из предыдущих этапов расчета, складываются и являются расчетными для дальнейшего расчета и конструирования плиты.

Определение усилий в плите проезжей части.

При расчете по методу, в котором плиту рассматривают как неразрезную балку на упругих опорах, усилия в плитах без диафрагменных пролетных строений определяют с некоторым запасом исходя из двух случаев загружения:

1. От местной нагрузки, как для плит, опертых двумя сторонами.

2. От участи плит всего пролетного строения в целом.

В соответствии с ТП 3.503.1-81.0-4 стр.8 т.2 применим следующую схему омоноличивания балок пролетного строения моста.

Рис.2.1. Схема омоноличивания балок

Покрытие состоит из следующих слоев дорожной одежды:

– выравнивающий слой – 3 см

– слой гидроизоляции – 1 см

– защитный слой – 4 см

– асфальтобетон – 7 см