Реферат: 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 ПРОЛЕТНОГОСТРОЕНИЯ.
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 строенияпроектируются для эксплуатации в климатической зоне нормальной влажности.
2МАТЕРИАЛЫ.
Для изготовления плит пролетного строения применяется тяжелыйбетон класса по прочности на сжатие В 35, марка бетона по морозоустойчивости F200, ГОСТ 25192- 82 и ГОСТ 26633- 85. Арматура, применяемая в плитах,- напрягаемая,горячекатаная, класса А- 4; ненапрягаемая- класса А 2, по ГОСТ 578-82. Длязакладных, анкеров и прочих изделий применяется сталь по ГОСТ 103- 56* 16Д, 15х СНД- 2.
3 КОНСТРУКТИВНЫЕ РЕШЕНИЯ ПРОЛЕТНОГОСТРОЕНИЯ.
В соответствии с заданием выполняется проект однопролетногомоста. Длина пролетного строения 17,5 м. Несущий элемент моста- сборныежелезобетонные плиты с напрягаемой арматурой. Принять пролетное строение из 14плит, с поперечным прямоугольным сечением с овальными пустотами.
Для обеспечения работы, плиты укладывают на опоры параллельно другдругу, и объединяют в поперечном направлении. Швы между плитами омоналичивают,придавая им шпоночную форму.
4 АРМИРОВАНИЕ ПЛИТЫ НАПРЯГАЕМОЙАРМАТУРОЙ.
Для плит применяется напрягаемая арматура класса А- 4.В процессеизготовления арматура натягивается на упоры с начальным контролируемымнапряжением ssp=675МПа.Длявосприятия растягивающих напряжений при изготовлении в верхней зоне плитыустанавливается напрягаемая арматура класса А- 4.
5 АРМИРОВАНИЕ ПЛИТЫ НЕНАПРЯГАЕМОЙАРМАТУРОЙ.
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 верхнегослоя асфальтобетона общей толщиной 7 см.Асфальтобетон- мелкозернистый, ГОСТ9128-84.
В качестве защитного слоя гидроизоляции предусмотрен бетон,армированный сварной сеткой по ГОСТу 23279-85, толщиной 40 мм. Арматураизготовлена в виде сварной сетки из стали класса ВА- 1 по ГОСТ 6227-80.
6.2 Тротуар.
Тротуары состоят из накладных сборных блоков, с ограждениями снаружных сторон.Ширина тротуаров принята- 1,5 м.Конструкция одежды на тротуарахсостоит из асфальтобетона, уложенного по плитам тротуарных блоков.
6.3 Ограждение.
Принято металлическое, полужесткого типа, барьерное ограждение поГОСТ 26809-86.Высота ограждения 75 см.
6.4 Водоотвод.
Для обеспечения отвода воды с проезжей части мост расположен напродольном уклоне 4 0/00, поперечный уклон моста 20 0/00.Предусмотрен отвод воды с ездового полотна и тротуаров через водоотводныетрубки или вдоль ограждения за пределы моста.
7 ОПОРНЫЕ ЧАСТИ.
Плиты пролетного строения опираются на резиновые опорные части.
Рис. 8.2 Поперечное сечение плитногопролетного 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 s=7 см, g=2,3 т/м3; 2- то же, s=4 см; 3-защитный слой из армированного бетона, s=4 см, g=2,5 т/м3; 4- гидроизоляция, s=1 см,g=1,5 т/м3; 5- цементная стяжка, s=3 см, g=2,1т/м3; 6- железобетонная плита пролетного строения; 7- плитатротуарного блока.
8 НАГРУЗКИ.
Исходные данные:
Автодорожный мост на дороге 2 технической категории пролетом 17,5м имеет габарит
Г- 11,5 и два тротуара по 1,5 м (рис. 8.2). Пролетное строениеобразовано из четырнадцати предварительно напряженных плит, объединенных междусобой в поперечном направлении шпоночными швами (рис. 8.3). Оси опирания наопорные части отстоят от концов плит на 0,3 м. Расчетная схема пролетногостроения- однопролетная балка с расчетным пролетом lp=17,5-2*0,3=16,9 м.
Нагрузка на тротуары моста при учете совместно с другиминагрузками:
Р=3,92- 0,0196l, кПа,
где l- длина загружания.
Расчетные нагрузки.
Расчетные нагрузки представляют собой нормативную нагрузку,умноженную на коэффициент надежности по нагрузке gf :
gf =1,3, для веса выравнивающего, изоляционного и защитного слоев;
gf =1,1, для веса элементов железобетонного пролетного строения;
gf =1,2, для равномерно распределенной нагрузки;
gf =1,5, для тележки при расчетах элементов проезжей части;
gf =1,2, для одиночной оси.
Динамические коэффициенты для нагрузки А 11.
1+m=1+(45-l/135) ,> 1,0
gf =1,0 для НК- 80
gf =1,2 при расчетах тротуаров совместно с другими нагрузками.
1+m=1,3 при l<1,0 м
1+m=1,2 при l> 5,0 м для нагрузки НК- 80
1+m=1 к нагрузке на тротуарах.
Нагрузки.
Конструкции моста рассчитаны на следующие нагрузки и воздействия:
Постоянные: собственный вес конструкций и воздействие усилияпредварительного обжатия.
Временные: вертикальные от подвижного состава и пешеходов.
Определение нагрузок.
Постоянная нагрузка на пролетное строение состоит из собственноговеса сборных плит длинной 17,5 м, тротуаров, перильной одежды.
Собственный вес одного метра плиты (рис. 8.3) с учетом бетонапродольных швов при плотности железобетона g=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 плитыкак площадь прямоугольника минус площадь двух отверстий, каждая из которыхсостоит из площади прямоугольника (второй член) и площади двух полукругов илиодного круга ( третий член).
При четырнадцати плитах по ширине пролетного строения на 1 м егодлины приходится:
9,72*14=136,11 кН/м.
Вес двух тротуаров шириной 1,5 м каждый и перильного ограждения потиповому проекту 2*15=30кН/м.
Общий собственный вес конструкции на всю ширину пролетногостроения
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 однуплиту:
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 вызваноразными коэффициентами надежности дляэтих нагрузок.
Временная нагрузка на пролетноестроение для дороги 2 технической категории принимается от автотранспортныхсредств 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 ввиде полосы равномерно распределенной нагрузки интенсивностью V=0,98*11 кН/м =0,1*11 тс/м иодиночной тележки с давлением на ось Р=9,81*11 кН =11 тс .
Схема от тяжелой одиночной нагрузки в виде колесной нагрузки (содной четырехосной машины) НК 80 общим весом 785 кН (80 тс).
9 РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ВРЕМЕННОЙ НАГРУЗКИМЕЖДУ ПЛИТАМИ ПРОЛЕТНОГО СТРОЕНИЯ.
Метод внецентренного сжатия.
В этом методе наиболее нагруженной всегда является крайняя плитапролетного строения. Линия влияния давления на нее строится по значениямординат под крайними плитами
h=1/n+а12/2Sai2
где n- число плит в поперечном сечении моста, n=14; аi- расстояниемежду 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;
Sаi2=132+112+92+72+52+32+12=455.
Ординаты линии влияния давления на крайнюю левую плиту (рис. 9.1,9.2, 9.3):
h1=1/14+132/2*455=0,257;
h1^=1/14-132/2*455=- 0,144.
Коэффициенты поперечной установки определяем для каждого виданагрузки отдельно как сумму ординат линии влияния давления под центрами тяжеститранспортных единиц или полос, для толпы- как ординату под точкой приложенияравнодействующей.
При загружании линии влияния нагрузки устанавливаем в самоеневыгодное положение с учетом габаритов проезда и правил расстановкиавтомобилей. Принятый на пролетном строении габарит Г- 11,5 предусматривает двеполосы 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 сминимальным расстоянием 1,5 м от оси крайней полосы безопасности. В этомварианте усилия от нагрузки А- 11 сочетаются с усилиями от толпы на тротуаре.
Рис.9.1 Загружание пролетного строения методом внецентренногосжатия 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 отоси крайней полосы до бордюра (усилия, соответствующие этому положениюнагрузки, 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 бытьвведен коэффициент s1=0,6, учитывающий возможное неполное загружание полосавтомобилями.
Рис. 9.2 Загружание пролетного строения методом внецентренногосжатия для нагрузки А- 11 (размеры в м).
Нагрузка НК- 80 устанавливается на краю проезжей части.
Коэффициенты поперечной установки от двух полос нагрузки А- 11 накраю 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 внецентренногосжатия 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 накраю 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 краюпроезжей части (расстояние от равнодействующей до края полосы безопасности 1,75м), КПУК=0,128.
Метод внецентренного сжатия моментом кручения.
По обобщенному методу внецентренного сжатия М.Е.Гибшмана ординатыпод центрами тяжести крайних плит линии влияния давления на крайнюю плитувычисляются по формуле:
h=1/ n± а12/ 2Sа12+4n(К/ П)
где n- число плит в поперечном сечении, n=14; К- прогиб плиты всечении под единичной силой вызванный этой силой; П- угол закручивания плиты вместе приложения единичного крутящего момента, вызванный этим моментом; К и Попределяются 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 условияравенства их площадей и моментов инерции.
Площадь овального отверстия (рис.9.4):
А1=d1h1+(pd2/ 4)=32,5*3+(3,14*32,52/ 4)=1804 см2.
Момент инерции овального отверстия относительно его центральнойоси
x1-x1:
Ix1=d1h13/ 12+2[0,00686 d4+ pd2/8(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]= 486000см4.
Для прямоугольника Ix1=bhn13/ 12=A1hn12/ 12,отсюда hn1=¼12 Ix1/ A1=¼12*
*486000/ 1804= 56,9¿ 57cм.
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 коробчатогосечения без учета средней стенки, так как в силу симметрии сечения касательныенапряжения 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:
h1=1/ 14+ 132/ 2*455+ 999,63= 0,159;
h1^=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 накраю 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 краюпроезжей 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 поперечномнаправлении соединены между собой шарнирами, расположенными в уровненейтральной плоскости. Расчленяем пролетное строение на отдельные плиты,проводя вертикальные сечения по шарнирам. Взаимодействие отдельных плит междусобой характеризуется поперечными силами Q (x) в этих сечениях. Закон измененияпоперечных сил вдоль пролета принят в виде:
Q(x)=Sn=1 g sin npx/ l ,
где g=2/ l Sl0Q(x)sin (npx/ l)dx.
Число неизвестных в системе равно числу сечений- в нашем примеретринадцати (рис.9.6).
Для определения их составляется система уравнений, каждое изкоторых выражает равенство кривизн волокон соседних плит в вертикальнойплоскости.
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*
*(np/l)2],
где Б=l2/ n2p2l- характеризует деформации волокон, вызванные изгибом ввертикальной плоскости силами Q(x); bц- расстояние от расчетного сечения доцентра изгиба плиты; bn- расстояние от плоскости действия сил Q(x) до центра изгибаплиты; bэ- расстояние от плоскости действия внешних сил до центра изгибаплиты.
Геометрические характеристики сечения плиты, полученные изпредыдущих расчетов:
I= 25,12*105 см4; Ik= 44,44*105 см4; G/ E= 0,42.
Поскольку поперечное сечение плиты симметрично, то центр изгибаплиты лежит на оси симметрии и bц=bn=bэ= 50 см.
Коэффициенты при неизвестных g вычисляются при
Б= 16902/ n2p2 25,12*105= 0,115/ n2;
Ebцbn/ GIk=502/ 0,42*44,44*105= 0,0014.
Значения грузовых членов определяем исходя из загруженияпролетного строения еденичной равномерно распределенной вдоль пролета нагрузкойq= 1 Н/ см.
При этом:
К= 2 l2q/ n3p3l(1- cos np)= 2*16902*1/ n3p3 25,12*105(1- cos np)= 0,074/ n3(1- cos np)=
=0,147.
При установке экстремальные коэффициенты каждого метода сведены втаблицу 9.1.
Таблица 9.1 Коэффициенты поперечнойустановки, полученные разными методами.
Анализ данных, помещенных в табл. 9.1, показывает, чтокоэффициенты поперечной установки, определенные по методу внецентренногосжатия, оказываются существенно разными по сравнению с определенными другимиметодами. Наибольшее приближение к значениям, полученным по методуБ.Е.Улицкого, основанному на наиболее точных предпосылках, дает методраспределения нагрузки для плитных пролетных строений М.Е.Гибшмана.
При выполнении курсовых и дипломных проектов, если отношениеширины плитного пролетного строения к длине пролета меньше единицы, можнопользоваться методом распределения нагрузки для плитных пролетных строенийМ.Е.Гибшмана либо обобщенным методом внецентренного сжатия.
В сечениях у опор считаем, что каждая из плит воспринимает лишьнагрузку, расположенную непосредственно на ней.
Поскольку расстояния между центрами полос нагрузки А-11 и междуцентрами колес нагрузки НК- 800 превышает ширину одной плиты, то на плитеразмещается лишь одна колея нагрузки или одно колесо и коэффициент поперечнойустановки в этих случаях КПУоп=0,5.