Розрахунок нових типів мостових прогонових будов із сталі і композитних матеріалів
Розробка нового варіанту конструктивного рішення прогонових будов малої та середньої довжини, які за своєю вантажопідйомністю та габаритами відповідають сучасним вимогам для автомобільних доріг України. Розгляд конструктивної схеми прогонової будови.
| Рубрика | Строительство и архитектура |
| Вид | статья |
| Язык | украинский |
| Дата добавления | 30.09.2018 |
| Размер файла | 239,5 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Національний транспортний університет
РОЗРАХУНОК НОВИХ ТИПІВ МОСТОВИХ ПРОГОНОВИХ БУДОВ ІЗ СТАЛІ І КОМПОЗИТНИХ МАТЕРІАЛІВ
Сіпетов В.С., д.т.н., професор,
Кондрюкова І.О., аспірант
Анотація
Розглянуто новий варіант конструктивного рішення прогонових будов малої та середньої довжини (прогони 24-42 м), які за своєю вантажопідйомністю та габаритами задовольняють сучасним вимогам для автомобільних доріг України. Такі прогонові будови є альтернативою до існуючих залізобетонних та сталезалізобетонних мостів.
Виклад основного матеріалу
Прогонову будову запропоновано влаштовувати із укрупнених монтажних блоків заводського виготовлення, які за довжиною дорівнюють прогону моста (або частині прогону), а за шириною мають розмір близько 3 м. Отже, прогонова будова монтується з необхідної кількості блоків за шириною в залежності від прийнятого габариту проїзної частини моста. Такі блоки забезпечують прискорений монтаж прогонової будови, як при будівництві нових мостів, так і при реконструкції (заміні зношеної прогонової будови).
Таким чином, прогонову будову в цілому необхідно виготовляти в дві стадії: прогоновий будова конструктивний дорога
- заводську (по блоках);
- монтажну (об'єднання блоків та влаштування плити проїзної частини).
Для прогонових будов довжиною 33 м та 42 м з метою забезпечення транспортування монтажного блоку можливе його виготовлення із двох частин (половин) за довжиною з наступним об'єднанням їх у суцільний прогон на стадії монтажу.
Загальна конструктивна схема прогонової будови подана на рис. 1.
Конструкція монтажного блоку складається з наступних елементів:
- головні несучі балки, виготовлені зі сталі 15ХСНД з розрахунковим опором за границею текучості 295 МПа або сталі 10ХСНД з розрахунковим опором 350 МПа;
- поперечні сталеві балки-пов'язі, на які опираються різні варіанти плит (конструкції варіантів прогонових будов з різними плитами подано в наступному розділі).
Основним конструктивним елементом блоку є головні несучі сталеві балки зі зварних швелерів, з'єднаних поперечними балками-пов'язями. Плита проїзної частини влаштовується на стадії монтажу після об'єднання блоків. Армування плити, влаштування незнімної металевої опалубки з профільованого листа та безпосередньо бетонування виконується на будівельному майданчику.
Зовнішні поверхні металевої конструкції слід захищати шляхом нанесення на очищені ґрунтовані металеві поверхні поліуретанової композитної оболонки.
Рис. 1 Прогонова будова з головними несучими сталевими балками зі зварних швелерів та монолітною залізобетонною плитою (h = 1200 мм, 1600 мм, 1800 мм)
Конструктивні особливості даної конструкції наступні:
- об'єднання монтажних блоків у суцільну прогонову будову за шириною виконується з'єднанням стінок суміжних головних балок високоміцними фрикційними болтами;
- для з'єднання сталевих головних балок та залізобетонної плити прогонової будови необхідно використовувати гнучкі упори штирового типу, які закріплюються контактною стиковою зваркою;
- для залізобетонних плит слід застосовувати незнімну металеву несучу опалубку з профільованого листа;
- поверхню сталевих частин монтажного блоку потрібно захистити оболонкою із композитного поліуретанового компаунда, виготовленого відповідно до характеристик т. 14.9 Додатку А ISO12944-5;
- поверхню залізобетонної плити необхідно вкривати гідроізоляційним шаром з композитної тканини.
2. Результати розрахунку
Розрахунок конструкції обраного варіанту виконано на тимчасові навантаження А-15 та НК-100. Прогонову будову для кожного із прогонів 24, 33 та 42 м розраховано за просторовою схемою із застосуванням методу скінченних елементів та обчислювального комплексу „SCAD”. Результатами розрахунку є деформації, зусилля та напруження, в т.ч. еквівалентні, по яких робиться оцінка жорсткості та міцності конструкції.
Розрахунки прогонових будов виконано у три етапи:
- від постійного навантаження (власна вага), для підтвердження достовірності розрахункової схеми (симетрії результатів відносно осі прогонової будови);
- від комбінацій нормативного тимчасового та постійного навантажень, для оцінки жорсткості (визначення деформацій - прогинів);
- від комбінації розрахункового тимчасового та постійного навантажень, для отримання зусиль, напружень та оцінки міцності.
Плита, полки, стінка та діафрагми головних балок змодельовані скінченними елементами оболонки нульової кривизни, балки-пов'язі та стержні - скінченними елементами універсального стержня загального положення.
Жорсткість прогонової будови з розрахунковим прогоном L визначається найбільшими прогинами, які не повинні перевищувати величини L/400, яку допускається збільшувати на 20%. Міцність сталевих складових частин прогонової будови оцінювалась за IV теорією міцності. Міцність залізобетонної плити забезпечена підбором арматури за величиною найбільших згинальних моментів.
Остаточні основні результати розрахунку прогонових будов подано у вигляді таблиці.
Таким чином, видно, що жорсткість та міцність прогонових будов забезпечено. Показано збільшення несучої здатності розроблених конструкцій, які спроможні сприймати навантаження А-15, НК-100 у порівнянні з типовим проектом (ЦНДІ ПСК для А-15, НК-80) при близькому значенні ваги металу.
Деформована схема прогонової будови від власної ваги та тимчасового навантаження А-15 наведена на рис. 10. Максимальний прогин - 128 мм.
Cкінченно-елементна схема прогонової будови довжиною 42 м з тимчасовим навантаженням А-15 складена із 56088 скінченних елементів та має 44452 вузлів. Порядок системи розв'язувальних рівнянь становить - 266542.
Напружений стан оцінено за максимальними нормальними і дотичними напруженнями в найбільш навантаженій крайовій балці.
Від'ємні напруження в зоні шарнірно-нерухомої опори виникають внаслідок зміщення тимчасового навантаження А-15 відносно середини прольоту в бік цієї опори. Значення максимальних напружень становить 287,2 МПа. Відповідні еквівалентні напруження - 256,6 МПа. Отримані напруження не перевищують розрахункового опору (сталь - 15ХСНД, згин) - 295 МПа.
Основні результати розрахунку прогонових будов
|
Дані розрахунку |
Вид навантаження |
Довжини прогонів, м |
||||
|
24 |
24* |
33 |
42 |
|||
|
Максимальні прогини, мм (крайова балка) |
Власна вага |
32 |
33 |
57 |
90 |
|
|
Власна вага + А-15 |
72 |
75 |
85 |
128 |
||
|
Власна вага + НК-100 |
71 |
74 |
89 |
130 |
||
|
Допустимі прогини, мм |
- |
60ч72 |
82,5ч99 |
105ч126 |
||
|
Максимальні нормальні напруження, МПа (крайова балка, нижній пояс) |
Власна вага |
100,0 |
102,5 |
126,9 |
141,0 |
|
|
Власна вага + А-15 |
235,4 |
242,3 |
271,0 |
287,2 |
||
|
Власна вага + НК-100 |
248,5 |
250,0 |
273,1 |
262,0 |
||
|
Максимальні еквівалентні напруження, МПа |
- |
248,1 |
252,6 |
270,5 |
256,6 |
|
|
Розрахунковий опір (згин), МПа |
- |
295,0 |
||||
|
Максимальні дотичні напруження, МПа (крайова балка, стінка) |
Власна вага |
29,4 |
32,0 |
29,9 |
33,4 |
|
|
Власна вага + А-15 |
66,3 |
76,1 |
65,0 |
82,0 |
||
|
Власна вага + НК-100 |
67,9 |
66,8 |
53,7 |
68,0 |
||
|
Розрахунковий опір (зсув), МПа |
- |
170,0 |
||||
|
Загальна вага**, т |
- |
309,0 |
300,8 |
433,3 |
612,7 |
|
|
Вага металу**, т |
- |
58,3 |
50,1 |
98,9 |
143,3 |
|
|
Вага металу - типова конструкція, т (розробка ЦНДІ ПСК для А-11, НК-80) |
- |
60,3 |
96,8 |
132,6 |
* без діагональних зв'язків;
** без врахування ваги арматури.
Рис. 2 Деформована схема прогонової будови довжиною 42 м від власної ваги та тимчасового навантаження А-15
Висновки
Основною рисою запропонованої конструкції прогонової будови є її розчленовування в поперечному напрямку на окремі монтажні блоки, кожен із яких складається з двох головних сталевих балок, з'єднаних між собою поперечними сталевими балками-пов'язями. Сталева конструкція блоку захищена тришаровою поліуретановою композитною оболонкою. Після встановлення монтажних блоків у проектне положення на опори моста виконується їх об'єднання в суцільну прогонову будову з'єднанням стінок головних суміжних балок високоміцними болтами.
Прогонова будова з головними балками у вигляді зварних швелерів є простою для об'єднання монтажних блоків у суцільну конструкцію. Залізобетонна плита проїзної частини влаштовується на стадії монтажу після об'єднання блоків з використанням незнімної металевої несучої опалубки з профільованого листа. Поверх плити укладається шар гідроізоляції з композитної тканини, який захищає прогонову будову від корозії. Далі влаштовується асфальтобетонне покриття на проїзній частині та тротуарах.
Монтажний блок прогонової будови довжиною 42 м з метою забезпечення його транспортування виготовляється з двох частин (половин) по довжині з наступним їх об'єднанням у суцільний блок на стадії монтажу.
Розрахунок конструкції виконано на тимчасові навантаження А-15 та НК-100. Прогонову будову для кожного із прогонів 24, 33 та 42 м розраховано за просторовою схемою із застосуванням методу скінченних елементів. Плита, полки, стінка та діафрагми головних балок змодельовані скінченними елементами оболонки нульової кривизни, балки-пов'язі та стержні - скінченними елементами універсального стержня.
Жорсткість та міцність запропонованих прогонових будов 24, 33 та 42 м забезпечено.
Література
1. Коваль П.М., Фаль А.Е., Баб'як І.П.. Вплив плити проїзної частини на стан автодорожніх мостів // Вісник НУ «Львівська політехніка». Теорія і практика будівництва. 2001 р.
2. Корнєєв М.М. Стальные мосты: Теоретическое и практическое пособие по проектированию. К., 2003. 547 с.
3. Снітко В.П.. Проектування сталезалізобетонних мостів. Київ. НТУ. 2005. 118 с.
4. Піскунов В.Г., Сіпетов В.С., Гриневицький Б.В., Шкуратовський А.О., Кондрюкова І.О. Розрахунок збірно-монолітних прогонових будов автодорожніх мостів із урахуванням структурної неоднорідності та довготривалих процесів // Дороги і мости. Збірник наукових статей (випуск 6). 2006. С. 55-76.
5. СНиП 2.05.03-84. Мосты и трубы. Госстрой СССР. М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1990. 213 с.
6. ДБН - 2004. Мости та труби. Правила проектування. К.: Держбуд України, 2004. 337 с.
7. Карпиловский В.С., Криксунов Э.З., Маляренко А.А., Перельмутер А.В., Перельмутер М.А. Вычислительный комплекс SCAD: М.: Издательство АСВ, 2004. 592 с.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Принципи системного підходу при проектуванні автомобільних доріг. Проектування траси автомобільної дороги та типових поперечних профілей земляного полотна. Характиристика району проектування дороги. Розрахунок пропускної здатності смуги руху та її числа.
курсовая работа [425,6 K], добавлен 29.04.2009Розрахунки по визначенню загальних властивостей будiвельних матерiалiв дозволяють оцiнити їх вiдповiднiсть технiчним вимогам. Визначення мінімально необхідної корисної площі штабелів. Визначення середньої густини кам’яного зразка неправильної форми.
практическая работа [6,4 M], добавлен 05.09.2010Компонування конструктивної схеми збірного перекриття. Розрахунок багатопустотної плити перекриття по граничним станам І та ІІ групи. Визначення зусиль в ригелі поперечної рами. Розрахунок міцності ригеля по перерізам нормальним до повздовжньої вісі.
курсовая работа [506,2 K], добавлен 18.12.2010Визначення постійного навантаження від металевої ферми та елементів прогонової будови. Розрахунок зусиль в елементах металевої ферми від постійного та тимчасового навантаження. Обчислення прикріплення стержнів до вузла головної ферми за допомогою болтів.
курсовая работа [83,4 K], добавлен 09.01.2014Компонування конструктивної схеми перекриття. Розрахунок залізобетонної збірної плоскої пустотної панелі перекриття. Розрахунок залізобетонного монолітного ригеля. Обчислення центрально-стиснутої трубо бетонної колони, перевірка прийнятого перерізу.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 08.03.2012Обґрунтовування розрахункових характеристик ґрунтів та визначення геометричних розмірів земляного полотна автомобільних доріг, розрахунок його стійкості графоаналітичним методом. Проектування ущільнення ґрунтів земляного полотна, крутизна відкосів.
курсовая работа [92,0 K], добавлен 29.04.2009Обґрунтування розрахункових характеристик ґрунтів, визначення геометричних розмірів та крутизни відкосів земляного полотна автомобільних доріг, розрахунок його стійкості графоаналітичним методом. Осідання природної ґрунтової основи під високим насипом.
курсовая работа [88,7 K], добавлен 27.04.2009Визначення середньої густини зразків правильної геометричної форми за допомогою вимірювання. Розрахунок значення густини будівельного матеріалу неправильної форми за допомогою об’ємоміра. Оцінка середніх значень густини пухких (сипких) матеріалів.
лабораторная работа [36,1 K], добавлен 16.04.2013Поняття та призначення теплоізоляційних матеріалів, характеристика їх видів в будівництві: за об'ємною масою в сухому стані, за характером будови та за галуззю застосування. Основні властивості теплоізоляційних матеріалів, деякі технології виготовлення.
реферат [398,0 K], добавлен 11.05.2012Характеристика району проходження траси. Засоби зменшення снігозанесення. Снігозаносимість та види пасивного снігозахисту доріг. Розробка захисних заходів захисту дороги від снігових заносів. Технологія розчистки відкладень, необхідність в інгібіторі.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 03.07.2015
