Геодезия

Мосты


                                 СОДЕРЖАНИЕ.



    1 УСЛОВИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ МОСТА.

    2 МАТЕРИАЛЫ.

    3 КОНСТРУКТИВНОЕ РЕШЕНИЕ ПРОЛЕТНОГО СТРОЕНИЯ.

    4 АРМИРОВАНИЕ ПЛИТЫ НАПРЯГАЕМОЙ АРМАТУРОЙ.

    5 АРМИРОВАНИЕ ПЛИТЫ НЕНАПРЯГАЕМОЙ АРМАТУРОЙ.

    6 МОСТОВОЕ ПОЛОТНО.
      6.1Одежда.
      6.2 Тротуар.
      6.3 Ограждение.
      6.4 Водоотвод.

    7 ОПОРНЫЕ ЧАСТИ.

    8 НАГРУЗКИ.

    9 РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ВРЕМЕННОЙ НАГРУЗКИ МЕЖДУ ПЛИТАМИ ПРОЛЕТНОГО СТРОЕНИЯ.

    10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВНУТРЕННИХ УСИЛИЙ В ПЛИТАХ.

    11 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ.



                        1 УСЛОВИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ МОСТА.

                       Температура наружного воздуха.

    Средняя по месяцам,  0С:
    январь  - 11,3
    февраль - 11
    март    - 6,5
    апрель    1,5
    май       8,2
    июнь      13,8
    июль      16,8
    август    14,4
    сентябрь       8,8
    октябрь   2,5
    ноябрь  - 3,2
    декабрь - 8,5

    Среднегодовая              2,20С
    Абсолютная минимальная   - 440С
    Абсолютная максимальная    340С
    Средняя максимальная наиболее жаркого месяца   22,10С
    Наиболее холодных суток обеспеченностью:
    0,98    - 380С
    0,92    - 350С

    Наиболее холодной пятидневки обеспеченностью:
    0,98    - 340С
    0,92    - 310С

    Период со средней суточной температурой воздуха:
    <80С :
    продолжительность суток  236
    средняя температура           - 40С

    <100С :
    продолжительность суток  259
    средняя температура           - 2,80С

    Средняя температура наиболее холодного периода:      -150С
    Продолжительность периода со среднесуточной температурой <00С, сут.
164

    Упругость водяного пара наружного воздуха по месяцам, гПа:
    январь  2,8
    февраль 2,7
    март    3,2
    апрель  5,1
    май     7,2
    июнь    11
    июль    13,8
    август  13,4
    сентябрь     9,9
    октябрь 6,7
    ноябрь  4,8
    декабрь 3,5
    Средняя месячная относительная влажность воздуха в 13 ч.,  %:
    наиболее холодного месяца     87
    наиболее жаркого месяца  57

    Количество осадков, мм:
    за год  758
    жидких и смешанных за год     -
    суточный максимум  95

    Плиты пролетного строения проектируются для эксплуатации в
климатической зоне нормальной влажности.



                                2 МАТЕРИАЛЫ.

    Для изготовления плит пролетного строения применяется тяжелый бетон
класса по прочности на сжатие В 35, марка бетона по морозоустойчивости F
200, ГОСТ 25192- 82 и ГОСТ 26633- 85. Арматура, применяемая в плитах,-
напрягаемая, горячекатаная, класса А- 4; ненапрягаемая- класса А 2, по ГОСТ
578-82. Для закладных, анкеров и прочих изделий применяется сталь по ГОСТ
103- 56*  16Д, 15х СНД- 2.



                3 КОНСТРУКТИВНЫЕ РЕШЕНИЯ ПРОЛЕТНОГО СТРОЕНИЯ.

    В соответствии с заданием  выполняется проект однопролетного моста.
Длина пролетного строения 17,5 м. Несущий элемент моста- сборные
железобетонные плиты с напрягаемой арматурой. Принять пролетное строение из
14 плит, с поперечным прямоугольным сечением с овальными пустотами.
    Для обеспечения работы, плиты укладывают на опоры параллельно друг
другу, и объединяют в поперечном направлении. Швы между плитами
омоналичивают, придавая им шпоночную форму.



                 4 АРМИРОВАНИЕ ПЛИТЫ НАПРЯГАЕМОЙ АРМАТУРОЙ.

    Для плит применяется напрягаемая арматура класса А- 4.В процессе
изготовления арматура натягивается на упоры с начальным контролируемым
напряжением ?sp=675МПа.Для восприятия растягивающих напряжений при
изготовлении в верхней зоне плиты устанавливается напрягаемая арматура
класса А- 4.


                5 АРМИРОВАНИЕ ПЛИТЫ НЕНАПРЯГАЕМОЙ АРМАТУРОЙ.

    Для плит применяется ненапрягаемая арматура из стали класса А- 2.При
изготовлении устанавливается в виде каркасов и сеток.


                             6 МОСТОВОЕ ПОЛОТНО.

                                 6.1 Одежда.

    Конструкция одежды ездового полотна состоит из нижнего и верхнего слоя
асфальтобетона общей толщиной 7 см.Асфальтобетон- мелкозернистый, ГОСТ 9128-
84.
    В качестве защитного слоя гидроизоляции предусмотрен бетон,
армированный сварной сеткой по ГОСТу 23279-85, толщиной 40 мм. Арматура
изготовлена в виде сварной сетки из стали класса ВА- 1 по ГОСТ 6227-80.

                                6.2 Тротуар.

    Тротуары состоят из накладных сборных блоков, с ограждениями с наружных
сторон.Ширина тротуаров принята- 1,5 м.Конструкция одежды на тротуарах
состоит из асфальтобетона, уложенного по плитам тротуарных блоков.

                               6.3 Ограждение.

    Принято металлическое, полужесткого типа, барьерное ограждение по ГОСТ
26809-86.Высота ограждения 75 см.

                               6.4 Водоотвод.

    Для обеспечения отвода воды с проезжей части мост расположен на
продольном уклоне 4 0/00, поперечный уклон моста 20 0/00. Предусмотрен
отвод воды с ездового полотна и тротуаров через водоотводные трубки или
вдоль ограждения за пределы моста.

                              7 ОПОРНЫЕ ЧАСТИ.

    Плиты пролетного строения опираются на резиновые опорные части.



          Рис. 8.2 Поперечное сечение плитного пролетного строения.



              Рис. 8.3  Поперечное сечение плит (размеры в см).



    Рис. 8.4  Конструкция дорожной одежды: а- в пределах  ездового полотна;
б- на тротуаре: 1- асфальтобетон ?=7 см, ?=2,3 т/м3; 2- то же, ?=4 см; 3-
защитный слой из армированного бетона, ?=4 см, ?=2,5 т/м3; 4-
гидроизоляция, ?=1 см,?=1,5 т/м3; 5- цементная  стяжка,  ?=3 см, ?=2,1т/м3;
6- железобетонная  плита пролетного строения; 7- плита тротуарного блока.
                                 8 НАГРУЗКИ.

    Исходные данные:
    Автодорожный мост на дороге 2 технической категории пролетом 17,5 м
имеет габарит
    Г- 11,5 и два тротуара по 1,5 м (рис. 8.2). Пролетное строение
образовано из четырнадцати предварительно напряженных плит, объединенных
между собой в поперечном направлении шпоночными швами (рис. 8.3). Оси
опирания на опорные части отстоят от концов плит на 0,3 м. Расчетная схема
пролетного строения- однопролетная балка с расчетным пролетом lp=17,5-
2*0,3=16,9 м.
    Нагрузка на тротуары моста при учете совместно с другими нагрузками:
                            Р=3,92- 0,0196?, кПа,
    где ?- длина загружания.
    Расчетные нагрузки.
    Расчетные нагрузки представляют собой нормативную нагрузку, умноженную
на коэффициент надежности по нагрузке ?f :
    ?f =1,3 , для веса выравнивающего, изоляционного и защитного слоев;
    ?f =1,1 , для веса элементов железобетонного пролетного строения;
    ?f =1,2 , для равномерно распределенной нагрузки;
    ?f =1,5 , для тележки при расчетах элементов проезжей части;
    ?f =1,2 , для одиночной оси.
    Динамические коэффициенты для нагрузки А 11.
                           1+?=1+(45-?/135) ,> 1,0
    ?f =1,0  для НК- 80
    ?f =1,2  при расчетах тротуаров совместно с другими нагрузками.
    1+?=1,3  при ?<1,0 м
    1+?=1,2  при ?> 5,0 м  для нагрузки НК- 80
    1+?=1     к нагрузке на тротуарах.
    Нагрузки.
    Конструкции моста рассчитаны на следующие нагрузки и воздействия:
    Постоянные: собственный вес конструкций и воздействие усилия
предварительного обжатия.
    Временные: вертикальные от подвижного состава и пешеходов.

    Определение нагрузок.
    Постоянная нагрузка на пролетное строение состоит из собственного веса
сборных плит длинной 17,5 м, тротуаров, перильной одежды.
    Собственный вес одного метра плиты (рис. 8.3) с учетом бетона
продольных швов при плотности железобетона ? =2,5 т/м3 [1*0,75-2*0,325*0,3-
2(3,14*0,3252/4)]*2,5 *
    *10=9,72 кН/м. В скобках записана площадь поперечного сечения плиты как
площадь прямоугольника минус площадь двух отверстий, каждая из которых
состоит из площади прямоугольника (второй член) и площади двух полукругов
или одного круга ( третий член).
    При четырнадцати плитах по ширине пролетного строения на 1 м его длины
приходится:
                            9,72*14=136,11 кН/м.
    Вес двух тротуаров шириной 1,5 м каждый и перильного ограждения по
типовому проекту 2*15=30 кН/м.
    Общий собственный вес конструкции на всю ширину пролетного строения
                           136,11+30=166,11 кН/м.
    Принятая конструкция дорожной одежды показана на рис. 8.4 (поперечный
уклон моста создается за счет уклона ригеля).
    Вес дорожной одежды с полной ширины пролетного строения:
    асфальтобетон на проезжей части моста и полосах безопасности
                        0,07*11,5*2,3*10=18,51 кН/м;
    асфальтобетон на тротуарах
                        0,04*1,5*2*2,3*10=2,76 кН/м;
    суммарный вес покрытия ездового полотна и тротуаров
                           18,51+2,76=21,27 кН/м;
    защитный слой из армированного бетона
                         0,04*11,5*2,5*10=11,5 кН/м;
    гидроизоляция
                         0,01*11,5*1,5*10=1,73 кН/м;
    цементная стяжка
                         0,03*11,5*2,1*10=7,25 кН/м;
    суммарный вес защитных и выравнивающего слоев
                         11,5+1,73+7,25=20,48 кН/м.
    Распределив всю нагрузку между плитами поровну, получим на одну плиту:
    от собственного веса конструкций
                          g1=166,11/13,7=12,12 кН/м;
    от покрытия ездового полотна и тротуаров
                          g2=21,27/13,7=1,55 кН/м;
    от выравнивающего, изоляционного и защитного слоев
                          g3=20,48/13,7=1,49 кН/м.
    Разделение постоянной нагрузки на три части g1, g2, g3 вызвано разными
коэффициентами надежности для этих нагрузок.
    Временная нагрузка на пролетное строение для дороги 2 технической
категории принимается от автотранспортных средств А-11, от толпы на
тротуарах и от тяжелых транспортных единиц НК- 800.
                     Рис. 8.1  Нагрузки на мост Г 11.5 .



    Схемы автомобильных нагрузок А 11 в виде полосы равномерно
распределенной нагрузки интенсивностью V=0,98*11 кН/м =0,1*11 тс/м и
одиночной тележки с давлением на ось Р=9,81*11 кН = 11 тс .



    Схема от тяжелой одиночной нагрузки в виде колесной нагрузки (с одной
четырехосной машины) НК 80 общим весом 785 кН (80 тс).


     9 РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ВРЕМЕННОЙ НАГРУЗКИ МЕЖДУ ПЛИТАМИ ПРОЛЕТНОГО СТРОЕНИЯ.

    Метод внецентренного сжатия.
    В этом методе наиболее нагруженной всегда является крайняя плита
пролетного строения. Линия влияния давления на нее строится по значениям
ординат под крайними плитами
                               ?=1/n+а12/2?ai2
    где n- число плит в поперечном сечении моста, n=14; аi- расстояние
между центрами тяжести симметричных относительно оси моста плит: а1= 13 м,
а2= 11 м, а3= 9 м, а4=7 м,
    а5= 5 м, а6= 3 м, а7= 1 м;
                      ?аi2=132+112+92+72+52+32+12=455.
    Ординаты линии влияния давления на крайнюю левую плиту (рис. 9.1, 9.2,
9.3):
                          ?1=1/14+132/2*455=0,257;
                         ?1^=1/14-132/2*455=- 0,144.
    Коэффициенты поперечной установки определяем для каждого вида нагрузки
отдельно как сумму ординат линии влияния давления под центрами тяжести
транспортных единиц или полос, для толпы- как ординату под точкой
приложения равнодействующей.
    При загружании линии влияния нагрузки устанавливаем в самое невыгодное
положение с учетом габаритов проезда и правил расстановки автомобилей.
Принятый на пролетном строении габарит Г- 11,5 предусматривает две полосы
движения. Поэтому в нашем случае расчетное число полос нагрузки А- 11- две.
    Для нагрузки А- 11 рассматриваем два варианта расстановки.
    Первый вариант- расчетные полосы нагрузки смещаются на край проезжей
части с минимальным расстоянием 1,5 м от оси крайней полосы безопасности. В
этом варианте усилия от нагрузки А- 11 сочетаются с усилиями от толпы на
тротуаре.



    Рис.9.1 Загружание пролетного строения методом внецентренного сжатия
для нагрузки А- 11 и толпы на тротуаре (размеры в м).


    Второй    вариант- две полосы (независимо от габарита моста,
предусматривающего более одной полосы движения) устанавливаются на край
ездового полотна с минимальным расстоянием 1,5 м от оси крайней полосы до
бордюра (усилия, соответствующие этому положению нагрузки, учитываются лишь
в расчетах на прочность).
    Следует помнить, что при определении КПУ для полосовой нагрузки А- 11,
для всех полос, кроме первой, в качестве множителя к ординатам должен быть
введен коэффициент s1=0,6, учитывающий возможное неполное загружание полос
автомобилями.



    Рис. 9.2 Загружание пролетного строения методом внецентренного сжатия
для нагрузки А- 11 (размеры в м).


    Нагрузка НК- 80 устанавливается на краю проезжей части.
    Коэффициенты поперечной установки от двух полос нагрузки А- 11 на краю
проезжей части (рис. 9.3):
    для полосовой нагрузки
                         КПУА=0,136+0,6*0,107=0,257;
    для тележек
                           КПУАт=0,136+0,05=0,186.



    Рис. 9.3 Загружание пролетного строения по методу внецентренного сжатия
для нагрузки НК- 80 (размеры в м).



    Коэффициенты поперечной установки от толпы на тротуаре КПУт= 0,264.
    Коэффициенты поперечной установки от двух полос нагрузки А 11 на краю
ездового полотна (рис.9.2):
                           для полосовой нагрузки
                        КПУА= 0,193+0,6*0,107=0,257;
                                 для тележек
                          КПУАт= 0,193+0,107= 0,3.
    Коэффициент поперечной установки от нагрузки НК- 80 на краю проезжей
части (расстояние от равнодействующей до края полосы безопасности 1,75 м),
КПУК=0,128.

    Метод внецентренного сжатия моментом кручения.
    По обобщенному методу внецентренного сжатия М.Е.Гибшмана ординаты под
центрами тяжести крайних плит линии влияния давления на крайнюю плиту
вычисляются по формуле:
                         ?=1/ n± а12/ 2?а12+4n(К/ П)
    где n- число плит в поперечном сечении, n=14; К- прогиб плиты в сечении
под  единичной силой вызванный этой силой; П- угол закручивания плиты в
месте приложения единичного крутящего момента, вызванный этим моментом; К и
П определяются в том же сечении, что и КПУ.
    Для середины пролета балки:
                         К/ П=(1/ 12)*(G Ik/ E I)l2.
    Момент инерции поперечного сечения плиты i определяем из условия
равенства их площадей и моментов инерции.
    Площадь овального отверстия (рис.9.4):
              А1=d1h1+(?d2/ 4)=32,5*3+(3,14*32,52/ 4)=1804 см2.



    Момент инерции овального отверстия относительно его центральной оси
    x1- x1:
    Ix1=d1h13/ 12+2[0,00686 d4+ ?d2/ 8(0,2122d+h1/ 2)2]=32,5*303/
12+2[0,00686*
    *32,54+3,14*32,52/ 8(0,2122*32,5+30/ 2)2]= 486000 см4.
    Для прямоугольника  Ix1=bhn13/ 12=A1hn12/ 12, отсюда  hn1=…12 Ix1/
A1=…12*
    *486000/ 1804= 56,9? 57 cм.
    Приведенное поперечное сечение плиты показано на рис.9.4.
    Толщина верхней плиты:
                       hI^=6,5+(62,5- 57/ 2)=9,25 см.
    Толщина нижней плиты:
                        hI=6+(62,5- 57/ 2)= 8,75 см.
    Положение центра тяжести плиты относительно ее нижней грани:
              Sn=100*752/ 2- 2*32,5*57(8,75+57/ 2)= 143239 см3;
                       Аn=100*75- 2*32,5*57= 3795 см2;
                     y =Sn/ An= 143239/ 3795= 37,74 см.
    Момент инерции поперечного сечения:
    I=100*753/ 12+100*75(75/ 2- 37,74)2- 2[32,5*573/ 12+32,5*57(57/ 2+8,75-

    - 37,74)2]= 25,12*105 см4= 25,12*10-3 м4.
    Момент инерции кручения определяется для замкнутого коробчатого сечения
без учета средней стенки, так как в силу симметрии сечения касательные
напряжения в ней отсутствуют:
                  Iк=4а12*а22/ [а2/ с2+ а2/ с3+ 2(а1/ с1)],
    где а1 и а2- высота и ширина прямоугольника, образованного прямыми,
проведенными посередине толщины стенок коробки; с1, с2 и с3- соответственно
толщины боковых, нижних и верхней стенок коробки (рис.9.4).
    Тогда:
    Iк=4*662*87,52/ [87,5/ 8,75+ 87,5/ 9,25+ 2(66/ 12,5)]= 44,44*105 см4=
44,44*10-3 м4.
    Поправка на кручение:
    4n(К/ П)=(1/ 3)n(GIk/ E I)lp2= (1/ 3)*14(0,42*44,44*10-3/ 25,12*10-
3)16,92= 999,63.
    Отношение G/ E  принято равным 0,42.
    Краевые ординаты линии влияния давления:
                    ?1=1/ 14+ 132/ 2*455+ 999,63= 0,159;
                   ?1^=1/ 14- 132/ 2*455+ 999,63= - 0,017.
    Загружание линии влияния производим по описанным выше правилам
(рис.9.5).



    Коэффициенты поперечной установки от двух полос нагрузки А- 11 на краю
проезжей части:
    для полосовой нагрузки
                        КПУА=0,101+ 0,6*0,068=0,142;
    для тележек
                         КПУАт=0,101+ 0,068= 0,169.
    Коэффициент поперечной установки от нагрузки НК- 800 на краю проезжей
части    КПУК= 0,098.
    Коэффициент поперечной установки от толпы на левом тротуаре
    КПУт= 0,161.


    Метод Б.Е.Улицкого.
    Ведя расчет по этому методу, принимаем, что все плиты в поперечном
направлении соединены между собой шарнирами, расположенными в уровне
нейтральной плоскости. Расчленяем пролетное строение на отдельные плиты,
проводя вертикальные сечения по шарнирам. Взаимодействие отдельных плит
между собой характеризуется поперечными силами Q (x) в этих сечениях. Закон
изменения поперечных сил вдоль пролета принят в виде:
                          Q(x)=??n=1 g sin n?x/ l ,
    где g=2/ l Sl0Q(x)sin (n?x/ l)dx.
    Число неизвестных в системе равно числу сечений- в нашем примере
тринадцати (рис.9.6).



    Для определения их составляется система уравнений, каждое из которых
выражает равенство кривизн волокон соседних плит в вертикальной плоскости.
    В сечении i:
    (Б- Ebцbn/ Glk)gi-1- 2(Б+ Ebц bn/ Glk)gi+ (Б- Ebцbn/ Glk)gi+1=(- Кл+
                           Кпр)*[1± {El/ Glk}bэbц*
                                 *(n?/ l)2],

    где Б=l2/ n2?2l- характеризует деформации волокон, вызванные изгибом в
вертикальной плоскости силами Q(x); bц- расстояние от расчетного сечения до
центра изгиба плиты; bn- расстояние от плоскости действия сил Q(x) до
центра изгиба плиты; bэ- расстояние от плоскости действия внешних сил до
центра изгиба плиты.
    Геометрические характеристики сечения плиты, полученные из предыдущих
расчетов:
              I= 25,12*105 см4; Ik= 44,44*105 см4; G/ E= 0,42.
    Поскольку поперечное сечение плиты симметрично, то центр изгиба плиты
лежит на оси симметрии и bц=bn=bэ= 50 см.
    Коэффициенты при неизвестных g вычисляются при
                    Б= 16902/ n2?2 25,12*105= 0,115/ n2;
                   Ebцbn/ GIk=502/ 0,42*44,44*105= 0,0014.
    Значения грузовых членов определяем исходя из загружения пролетного
строения еденичной равномерно распределенной вдоль пролета нагрузкой q= 1
Н/ см.
    При этом:
      К= 2 l2q/ n3?3l(1- cos n?)= 2*16902*1/ n3?3 25,12*105(1- cos n?)=
                            0,074/ n3(1- cos n?)=
                                   =0,147.
    При установке экстремальные коэффициенты каждого метода сведены в
таблицу 9.1.



      Таблица 9.1 Коэффициенты поперечной установки, полученные разными
                                  методами.

    Анализ данных, помещенных в табл. 9.1, показывает, что коэффициенты
поперечной установки, определенные по методу внецентренного сжатия,
оказываются существенно разными по сравнению с определенными другими
методами. Наибольшее приближение к значениям, полученным по методу
Б.Е.Улицкого, основанному на наиболее точных предпосылках, дает метод
распределения нагрузки для плитных пролетных строений М.Е.Гибшмана.
    При выполнении курсовых и дипломных проектов, если отношение ширины
плитного пролетного строения к длине пролета меньше единицы, можно
пользоваться методом распределения нагрузки для плитных пролетных строений
М.Е.Гибшмана либо обобщенным методом внецентренного сжатия.
    В сечениях у опор считаем, что каждая из плит воспринимает лишь
нагрузку, расположенную непосредственно на ней.
    Поскольку расстояния между центрами полос нагрузки А-11 и между
центрами колес нагрузки НК- 800 превышает ширину одной плиты, то на плите
размещается лишь одна колея нагрузки или одно колесо и коэффициент
поперечной установки в этих случаях КПУоп=0,5.



смотреть на рефераты похожие на "Мосты"