МостыМостыСОДЕРЖАНИЕ. 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: 1,0 ?f =1,0 для НК- 80 ?f =1,2 при расчетах тротуаров совместно с другими нагрузками. 1+?=1,3 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. |
|