Проектирование железобетонного моста

Проектирование железобетонного моста

Содержание

мост балка плита арматура

Введение

Задание на проектирование

. Варианты моста

. Расчет пролетного строения

.1 Расчет главных балок

.1.1 Определение коэффициентов поперечной установки

.1.2 Определение расчетных усилий в главных балках

.1.3 Назначение требуемой площади напрягаемой арматуры и ее размещение

.1.4 Определение геометрических характеристик сечений железобетонных балок

.1.5 Определение потерь предварительного напряжения арматуры

.1.6 Расчет на прочность сечений, нормальных к продольной оси балки

.1.7 Расчет на прочность сечений, наклонных к продольной оси балки

.1.8 Расчет на трещиностойкость сечений, нормальных к продольной оси балки

.1.9 Определение общих деформаций (прогибов) балки

.2 Расчет плиты проезжей части

. Технология строительства моста

.1 Монтаж опор

.2 Монтаж пролетных строений

Список литературы

Введение

Мостовые сооружения используют для пропуска дороги над водными препятствиями, ущельями, оврагами и другими дорогами. Пролетные строения перекрывают пространство между опорами, воспринимают нагрузку от перемещающихся по ним транспортных средств и передают ее и собственный вес на опоры. Опоры воспринимают усилия от пролетных строений и передают их через фундаменты на грунты основания.

К мостовым сооружениям предъявляют эксплуатационные, экономические, экологические, эстетические и расчетно-конструктивные требования. Эксплуатационные требования являются основными и сводятся к тому, чтобы сооружение в течение заданного срока эксплуатации имело заданную грузоподъемность, обеспечивало безопасность и комфортность пропуска по нему пешеходов и транспортных средств без снижения скорости. Экономические требования определяют, чтобы полная стоимость сооружения при заданном сроке его службы, включая стоимость строительства, содержания, ремонта и возможной реконструкции, была бы минимальной. Экологические требования определяются интересами охраны окружающей среды. Вопросы окружающей среды приобретают все большую остроту, что определяют необходимость строгого соблюдения принципа наименьшего вмешательства в природную среду при проектировании искусственных сооружений. Эстетические требования сводятся к тому, чтобы форма сооружения соответствовала представлениям о красоте и гармонировала с окружающей местностью или городской застройкой. Расчетно-конструктивные требования обязывают, чтобы сооружение в целом и его отдельные элементы были рационально прочными, устойчивыми и жесткими.

Автомобильная дорога на своем протяжении пересекает многочисленные водотоки - малые, средние и большие реки, каналы. В Воронежской Области насчитывается порядка 800 мостовых переходов.

Река Дон - самая большая река Воронежской области. В районе города Лиски ее среднегодовые ресурсы составляют около 8 кубических километров. Ширина реки в межень от 40-50 м до 70-80 м. Глубина на плесах 3-5 м.

Реки Воронежской области относятся к бассейну Дона. Это левые притоки: Воронеж, Икорец, Битюг, Осередь и правые: Ведуга, Девица, Потудань, Тихая Сосна, Черная Калитва. На северо-востоке протекает река Хопер, которая впадает в Дон уже за пределами области.

Почвы незаменимы для жизни человека, сельского и лесного хозяйства, экологического благополучия. Более 80% территории Воронежской области покрывают черноземы - самые плодородные почвы на Земле. Земельный фонд области равен 5,22 млн. га. Территория области делится по характеру почв на лесостепную и степную части. Первая относится к Окско-Донской провинции с распространением умеренно промерзающих типичных, выщелоченных, оподзоленных черноземов и серых почв лесостепи. Вторая - к Южнорусской провинции с распространением южных и обыкновенных черноземов степной почвенно-биоклиматической области.

Воронежская область находится между 52˚ и 49˚ с.ш. в умеренном климатическом поясе. Лето относительно жаркое, а зима умеренно-холодная. Континентальность климата возрастает с северо-запада на юго-восток.Почти весь год территория Воронежской области находится под господством западного переноса и умеренной воздушной массы. Формирование климата происходит под влиянием умеренных, арктических и тропических воздушных масс. Среднегодовая температура воздуха составляет около 6˚ С.. Абсолютный минимум составляет −42˚С, абсолютный максимум +43˚С. Безморозный период длится от 142-157 дней на севере до 155-168 дней на юге области. Заморозки возможны во все теплые месяцы, кроме июля. Относительная влажность воздуха заметно меняется в течение года. Так в мае-июне она составляет 41-47%, а зимой - 80-85%. Среднегодовое количество осадков меняется с северо-запада на юго-восток от 550 до 450 мм. Чуть больше осадков выпадает на наветренных склонах возвышенностей, над крупными лесными массивами, населенными пунктами. Максимум осадков приходится на июль, а минимум на февраль. В Воронежской области преобладают ветры с западной составляющей. Среднегодовая скорость ветра - 3,3-5,2 м/сек. Для зимы характерны более сильные ветры, в среднем до 6,2 м/сек.

Мост будет соединять левый берег микрорайона "Шилово" и правый берег "Новогремяченское" сельского поселения.

Задание на проектирование

.        Вид сооружения: ж/б мост;

.        Временные нагрузки: А14, Н14;

.        Категория дороги: III;

.        Габарит: 10;

.        Тротуары: 1,5;

.        Пересекаемое препятствие:

Река: Класс: - Отверстие: 156,0 м. УМВ: 104,08 м. УВВ: 107,76 м.

РСУ: - м. УВЛ: 107,28 м. Скорость течения: 0,5 м/с. Толщина льда: 0,7 м.

Размыв: 0,9 м.

.        Особые условия: карчеход

.        Класс Бетона: В-45

1. Варианты моста

Вариант №1. Железобетонный балочный мост по схеме: 21+42*3+21 м.

Промежуточные опоры: принимаем трехстолбчатые опоры на сваях оболочках Ø1,6 м при пролетах 42 м.

Устои: Массивные.

Категория дороги на мосту: III. Количество полос движения на путепроводе -2. Габарит путепровода -10 м. Тротуары шириной -1,5 м. Ширина полосы безопасности -1,5м. Высота перильного ограждения - 1,1 м. Барьерное ограждение - мостовое одностороннее усиленное трубой со стойками на цоколе.

Конструкция ездового полотна:

)        асфальтобетон - 9 см

)        защитный слой - 4 см

)        гидроизоляция -0,6 см

)        выравнивающий слой - 5 см

Вариант №2. Железобетонный балочный мост по схеме: 21+33+42+33*2 м.

Промежуточные опоры: принимаем трехстолбчатые опоры на сваях оболочках Ø1,6 м при пролетах 42 м.

Устои: Козловые.

Категория дороги на мосту: III.

Количество полос движения на путепроводе -2. Габарит путепровода -10 м.

Тротуары шириной -1,5 м. Ширина полосы безопасности -1,5 м.

Высота перильного ограждения - 1,1 м. Барьерное ограждение - мостовое одностороннее усиленное трубой со стойками на цоколе.

Конструкция ездового полотна:

)        асфальтобетон - 9 см

)        защитный слой - 4 см

)        гидроизоляция -0,6 см

)        выравнивающий слой - 5 см

Таблица 1.1.

Определение стоимости вариантов моста.

Из таблицы 1.1. наглядно видно, что 2-ой вариант моста экономически выгоднее. Поэтому этот вариант принят для дальнейшей разработки.

Рис.1.1. Схемы поперечных сечений:

а - пролетного строения;

в - расчетного сечения.

2. Расчет пролетного строения

.1 Расчет главных балок

.1.1 Определение коэффициентов поперечной установки

В курсовом проекте коэффициенты поперечной установки КПУ определяются методом внецентренного сжатия по линиям влияния, которые загружают временными нагрузками А-14, пешеходной и Н-14 (рис. 2.1.).

Размеры полосы безопасности П и проезжей части пв при Г-10: П=1,5 м; пв=7,0 м.

КПУр для тележек нагрузки А-14 вычисляется по формуле:

Для равномерно распределенной полосовой нагрузки А-14 КПУν определяется с учетом коэффициента полосности S1, равного 1,0 для нагрузки с полосы движения, вызывающей наибольшие усилия, расположенной ближе к краю моста и равного 0,6 - для остальных полос нагрузки:

От нагрузки толпы на тротуарах КПУТ вычисляют по формуле:

От нагрузки Н-14 КПУН14 определяется по формуле:

Ординаты линий влияния под крайними балками определяются по формуле:

где n - число главных балок; a1 - расстояние между крайними балками;- расстояние между попарно симметричными балками.

Рис. 2.1. Схемы загружения пролетного строения временными нагрузками при определении коэффициентов поперечной установки:

а) невыгодное размещение нагрузки А-14 на проезжей части без полос безопасности;

б) невыгодное размещение нагрузки А-14 на всей ширине ездового полотна;

в) невыгодное загружение нагрузкой Н-14.

Схема загружения а):=0,3571 yТП=-0,2392=0,2337 yТЛ=0,5702=0,1623=0,0389

Схема загружения б):=0,4545 y3=0,2597=0,3311 y4=0,1363

Схема загружения в):=0,3928 y2=0,2175

.1.2 Определение расчетных усилий в главных балках

Расчетные усилия (изгибающие моменты и поперечные силы) определяются в характерных сечениях загружением линий влияния. Линии влияния загружают постоянной и временной нагрузками так, чтобы в характерных сечениях возникали наибольшие усилия.

Усилия от нагрузки А14 при 1-й схеме загружения.

Изгибающий момент:

Поперечная сила:

Усилия от нагрузки А14 при 2-й схеме загружения.

Изгибающий момент:

Поперечная сила:

Усилия от нагрузки Н14.

Изгибающий момент:

Поперечная сила:

Постоянная нагрузка равна:

где ω1 и ω2 - площади соответствующих линий влияния (рис. 2.2.); Zip и Zip` - ординаты линий влияния под тележкой А14 или Н14;=140 кН - давление на ось тележки; ν=10 кН/м - интенсивность равномерно распределенной нагрузки А14; PT=3,92-0,0196×λ кПа - равномерно распределенная нагрузка на тротуарах, где λ=l - длина загружения; T - ширина тротуара; (1+μ) - динамический коэффициент к нагрузкам от подвижного состава (к тележкам нагрузки АК для расчета элементов железобетонных мостов - 1, к равномерно распределенной нагрузке АК - 1, к нагрузке НК - 1); gб=Pб/lП - интенсивность собственного веса балки; Pб=798,57 кН при lП=42 м; gТ=5,7 кН/м при Т=1 м - интенсивность собственного веса тротуаров; gП=0,42 кН/м - то же металлических перил;Н - интенсивность нормативной постоянной нагрузки от i-го конструктивного слоя ездового полотна равная giН=hi×γi, где hi - толщина слоя, γi - удельный вес слоя; γf - коэффициенты надежности по нагрузкам (вес покрытия ездового полотна и тротуаров автодорожных мостов - 1,5; вес выравнивающего, изоляционного и защитного слоев автодорожных мостов - 1,3; другие постоянные нагрузки и собственный вес - 1,1; тележка нагрузки АК - 1,5; равномерно распределенная часть нагрузки АК - 1,15;

нагрузка НК - 1; к распределенным нагрузкам для тротуаров при расчете пролетного строения и опор при учете совместно с другими нагрузками - 1,2); PН14=252 кН - давление на оси нагрузки Н14; nб - количество главных балок в поперечном сечении.

Рис. 2.2. Схемы загружения линий влияния при расчете главных балок:

а) постоянная нагрузка;

б) нагрузка от толпы;

в) нагрузка А14 равномерно распределенная и тележка;

г) нагрузка Н14.

Усилия от нагрузки А14 при 1-й схеме загружения.

Изгибающий момент:

Поперечная сила:

Усилия от нагрузки А14 при 2-й схеме загружения.

Изгибающий момент:

Поперечная сила:

Усилия от нагрузки Н14.

Изгибающий момент:

Поперечная сила:

.1.3 Назначение требуемой площади напрягаемой арматуры и ее размещение

В зависимости от длины балки приближенно назначается расстояние от нижней грани растянутой зоны до центра тяжести напрягаемой арматуры: ap=18 cм при lП=42 м.

В предположении, что высота сжатой зоны бетона не более высоты плиты, предварительно находится требуемая площадь напрягаемой арматуры

где M - наибольший расчетный изгибающий момент; h0=h-aP - рабочая высота сечения; RP - расчетное сопротивление растяжению напрягаемой арматуры для автодорожных мостов при расчетах по предельным состояниям первой группы.

качестве напрягаемой арматуры применяются пучки из высокопрочной гладкой проволоки класса В диаметром d1=5 мм с количеством проволоки n=48.

Площадь поперечного сечения одного пучка из n проволок составляет

Требуемое количество арматурных пучков обычно принимают с запасом на 1 больше.

Принимаем 6 арматурных пучков.

Фактическая площадь напрягаемой арматуры

После размещения напрягаемой арматуры уточняется фактические значения величин:

Где ai-расстояние от нижней грани пояса до центра тяжести i-го ряда пучков; ni - количество пучков в i-том ряду.

Рис. 2.3.