Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Украины

Харьковский национальный университет городского хозяйства им. А.Н.Бекетова

Реферат

по дисциплине:

Инженерные сооружения

Тема: «Мосты железобетонные»

Выполнила:

студентка 5 курса

Проверил:

Харьков 2014



Содержание

Введение

Определение

1. Конструкция мостов

2. Классификация мостов

2.1. По назначению

2.2. По типу применяемых опор

2.3. По типу пролетного строения

2.4. По уровню расположения проезжей части

3. Расчет пролетного строения

3.1. Расчет главной балки

3.1.1. Расчетная схема и определение нагрузок

3.1.2. Определение внутренних усилий

3.1.3. Определение геометрических параметров расчетных сечений балки

3.1.4. Подбор арматуры и расчет по прочности сечения, нормального к продольной оси балки

3.1.5. Расчет по прочности сечения, наклонного к продольной оси балки

Список используемой литературы



Введение

Железобетонный мост, мост с железобетонными пролётными строениями и бетонными или железобетонными опорами.

С каждым годом расширяется применение сборного и прежде напряженного железобетона в мостах. Предварительное напряжение настолько увеличило едва ли не возможные пролеты балочных и рамных железобетонных конструкций, что железобетонные мосты стали успешно конкурировать с металлическими.

Но при всякой структуре моста, опорные балки и полотно для движения, выполняются из железобетона. При этом явными преимуществами являются надежность (мосты из железобетона имеют гигантский срок службы), а также экономичность. Недостатками таких мостов являются трещины, которые трудно убрать, чересчур немаленькая масса моста, а также частые сколы. Современная архитектура, позволяет строить мосты длиной свыше 3000 метров.

Железобетонный мост имеет железобетонное пролетное строение и опоры, выполненные из бетона или железобетона. Различают балочные, рамные, арочные и комбинированные схемы мостов.

Формы железобетонных опор бывают разными. Быками называются промежуточные опоры, а береговые опоры называются устоями (они служат как соединение моста с подходными насыпями).

Речные береговые опоры больших мостов возводят из монолитного бетона в стационарной или в щитовой сборной деревянной опалубке. При большом числе опор с прямолинейными и криволинейными одинаковыми поверхностями стремятся многократно использовать сборную опалубку, выполняемую в виде ограниченного числа стандартных щитов.

В основном используются два варианта конструкций сборных железобетонных балочных мостов. В одном случае пролетное строение и проезжую часть делают совмещенными, в другом их выполняют раздельными. Оба эти варианта могут быть, в свою очередь реализованы в виде цельных конструкций присекционных элементов, соединяемых при помощи напрягаемых арматурных пучков.

Расчет мостов производится по методу предельных состояний. Всякий единичный элемент (будь то пролетное строение или опора) проверяется на прочность, деформацию, трещиностойкость, устойчивость. Всякий расчет делается на наиболее невыгодное сочетание нагрузок.

Для сталежелезобетонных конструкций необходимы расчеты на температурные воздействия при допущении неизменности распределения температур по длине пролетных строений.

Так, для мостовых конструкций из железобетона допускается раскрытие трещин до 0,3 мм. Эта величина регламентирована условием невозможности проникновения влаги к арматуре. В противном случае вода вызовет в дальнейшем коррозию (ржавление) арматуры и тем самым снизит несущую способность всей конструкции.



Определение

Мост - инженерное сооружение, возведенное через реку, озеро, овраг, пролив или любое другое физическое препятствие.

Мост, возведенный через дорогу, называется путепроводом, мост через овраг или ущелье - виадуком.



1 Конструкция

Как правило, мосты состоят из пролётных строений и опор. Пролётные строения служат для восприятия нагрузок и передачи их опорам; на них может располагаться проезжая часть, пешеходный переход, трубопровод. Опоры переносят нагрузки с пролётных строений на основание моста.

Пролётные строения состоят из несущих конструкций: балок, ферм, диафрагм (поперечных балок) и собственно плиты проезжей части. Статическая схема пролётных строений может быть арочной, балочной, рамной, вантовой или комбинированной; она определяет тип моста по конструкции. Обычно пролётные строения прямолинейны, однако в случае необходимости (например, при постройке эстакад и дорожных развязок) им придают сложную форму: спиралеобразную, кольцевую, и т. д.

Пролётные строения поддерживаются опорами, каждая из которых состоит из фундамента и опорной части. Формы опор могут быть весьма разнообразными. Промежуточные опоры называются быками, береговые -- устоями. Устои служат для соединения моста с подходными насыпями.



2 Классификация

Мосты классифицируют по следующим признакам: назначению, типу опор и пролетных строений, расположению уровня проезда, статической системе, обеспеченности в отношении пропуска высоких вод и ледохода, ширине проезжей части и длине моста.

2.1 По назначению различают мосты:

* автодорожные - для всех видов транспорта, пропускаемого по автомобильным дорогам, и пешеходов;

* железнодорожные -- для железнодорожных поездов;

* метромосты - это мосты, по которым проходит линия метро.

* городские - для всех видов городского транспорта (автомобилей, троллейбусов, трамваев, метро) и пешеходов;

* пешеходные -- только для пешеходов;

* совмещенные - для автомобилей и железнодорожных поездов;

* специальные -- для пропуска трубопроводов, кабелей и т. п.

2.2 По типу применяемых опор различают мосты:

* на жестких опорах (рис. 2.8,а), передающих через фундаменты нагрузку от пролетных строений непосредственно грунту и характеризующихся отсутствием значительных осадок;

* на плавучих опорах (рис. 2.8,б), передающих нагрузку воде (наплавные мосты на понтонах, баржах) и отличающихся значительными осадками.

Рис. 2.8. Виды мостов по типу опор

7)

Рис.2.9. Виды мостов по типу пролетного строения

1. Балочный мост ; 2. Рамный мост; 3. Висячий мост; 4. Вантовый мост; 5. Арочный мост; 6. Арка с затяжкой ;7.Разводной мост.

2.3 По типу пролетного строения различают мосты:

* балочные (рис. 2.,1) - самый простой вид мостов. Предназначены для перекрытия небольших пролётов. Пролётные строения -- балки, перекрывающие расстояние между опорами. Основная отличительная особенность балочной системы состоит в том, что с пролётных строений на опоры передаются только вертикальные нагрузки, а горизонтальные отсутствуют. Балочные мосты разделяют на следующие типы:

- Разрезная система -- состоит из ряда балок, причём одна балка перекрывает один пролёт. Система статически определима и может применяться при любых типах грунтов. Недостатки: большое количество деформационных швов и обязательное наличие двух опорных частей на каждой промежуточной опоре.

- Неразрезная система -- одна балка пролётного строения перекрывает несколько пролётов или сразу все. Таким образом, пролётное строение неразрезной системы рассчитывается как многоопорная статически неопределимая балка с использованием метода сил, метода перемещений или других методов расчёта статически неопределимых систем, применяемых в строительной механике. Неразрезная система хороша меньшим, чем в разрезной, количеством деформационных швов и меньшей строительной высотой. Недостаток такой системы -- чувствительность к деформации основания.

- Консольная система -- состоит из двух типов балок. Одни балки опираются на две опоры и имеют консольные свесы. Другие балки называются подвесными, поскольку опираются на соседние балки. Соединение балок осуществляется при помощи шарниров. Достоинством консольной системы является её статическая определимость, а следовательно, лёгкость расчёта и нечувствительность к грунтам. К недостаткам системы можно отнести большое количество и сложность устройства деформационных швов шарнирного типа, а также нарушение комфортности проезда в зоне шарниров. В настоящее время мосты такой системы сооружаются редко.

- Температурно-неразрезная система -- состоит из двухопорных балок, объединённых в цепь с помощью верхней соединительной плиты. Под действием вертикальных нагрузок такая система работает как разрезная, а под действием горизонтальных -- как неразрезная. Её достоинством является меньшее количество деформационных швов, а недостатком -- обязательное наличие двух опорных частей на каждой промежуточной опоре.

* рамные (рис. 2.,2) -- состоят из рам, стойки которых выполняют роль опор, а ригели -- роль пролётных строений. По форме рамы могут быть Т-образными, П-образными, а также иметь две наклонные стойки и консольные свесы (специального названия не имеют). Достоинствами рамной системы являются небольшая строительная высота и увеличенное по сравнению с балочными системами подмостовое пространство. Всё это делает рамные конструкции удобными для путепроводов и эстакад. Также данная система может быть применена в горных условиях из-за того, что там в силу особенностей рельефа нельзя понизить уровень проезда. Недостатками рамной системы являются сложность строительства и чувствительность к деформации основания. Такие системы в настоящее время малоприменимы из-за дороговизны и специфичности.

* висячие (рис. 2.,3) -- мост, в котором основная несущая конструкция выполнена из гибких элементов (канатов, цепей и др.), работающих на растяжение, а проезжая часть подвешена. Этот вид представляют все крупнейшие по длине и высоте пролёта мосты мира.

* вантовые (рис. 2.,4) -- разновидность висячих мостов: роль основной несущей конструкции выполняет вантовая ферма, выполненная из прямолинейных стальных канатов. Ванты прикреплены к пилонам -- высоким стойкам, монтируемым непосредственно на опорах. Пилоны в основном располагаются вертикально, но не исключено и наклонное их расположение. К вантам крепится балка жёсткости, на которой располагается мостовое полотно. Ванты располагаются под углом наклона к горизонтали не менее 30 градусов, так как в противных случаях в них возникают большие усилия, и жёсткость сильно уменьшается. Балку жёсткости лучше выполнять коробчатого сечения, поскольку это улучшает её работу на кручение от временных нагрузок и от действия ветра. Наиболее часто вантовая система применяется при перекрытии глубоких рек и в городских условиях.

* арочные (рис. 2.,5,6) -- основными несущими конструкциями являются арки или своды. Арка -- криволинейный брус, у которого поперечный размер меньше высоты. Свод -- криволинейный брус, у которого ширина сечения значительно больше высоты. Арочные мосты могут быть с ездой поверху, понизу и посередине. Опоры арочных мостов всегда массивные, поскольку должны быть рассчитаны и на восприятие распора. При больших пролётах арки всегда экономичнее балочных конструкций, но только в отношении пролётных строений. Из-за большого развития опор в поперечном сечении мост арочной системы дешевле балочного только при высоте опор до 2 м. Арочные мосты характерны для горных условий, поскольку позволяют перекрыть больший пролёт, чем балки, а в условиях горного рельефа сооружение дополнительных опор не оправдано. Также специфическая область применения арочных мостов обусловлена тем, что они требуют большого подмостового пространства, особенно с ездой поверху, что приводит к удорожанию и усложнению строительства насыпей подходов, которые могут достигать высоты 20 м; возрастает вероятность оползней на таких насыпях в начальный период их эксплуатации. Часто арочные мосты строят в городских условиях из соображений красоты. мост конструкция балочный арматурный

* разводные мосты (рис. 2.,7) -- особый тип моста, имеющий подвижное пролётное строение. Разводные мосты, как правило, строят на судоходных реках и каналах в плотной застройке, когда другими способами «развязать» наземный транспорт и судоходство не удаётся.

Рис. 2.10. Уровни расположения проезжей части мостов

2.4 По уровню расположения проезжей части различают мосты с ездой:

* поверху, когда проезжая часть расположена по верху пролетных строений (рис. 2.10,а);

* понизу, когда проезжая часть находится на уровне низа пролетных строений (рис. 2.10,б);

* посередине, когда проезжая часть находится в средней по высоте части пролетного строения (рис. 2.10,в).

Необходимость классификации мостов по этому признаку определяется существенными различиями в их работе и во вписывании их в местность. Наличие в мостах с ездой понизу широко расставленных главных ферм усложняет устройство проезжей части и связей между фермами. Различие в отношении вписывания в местность обусловлено тем, что пролетные строения с ездой поверху имеют значительно большую высоту, чем пролетные строения с ездой понизу, так как в первом случае строительная высота определяется полной высотой, а во втором случае -- только частью высоты пролетного строения.

Мосты с ездой посередине по своим конструктивным особенностям близки к мостам с ездой понизу.



3 Расчет пролетного строения

3.1 Расчет главной балки

Расчет балочного разрезного железобетонного пролетного строения под железнодорожную нагрузку включает в себя расчет главной балки и плиты проезжей части. В курсовой работе предусматривается расчет главной балки пролетного строения. Он производится в следующей последовательности:

· определение расчетной схемы и нормативных постоянных нагрузок от собственного веса балок и балласта с частями пути, двухсторонних тротуаров и перил, временной вертикальной нагрузки (по схеме СК);

· определение расчетных значений внутренних усилий в наиболее характерных сечениях (опорном, в четверти, середине пролета);

· подбор рабочей арматуры и проверка нормального и наклонных сечений балки по прочности;

· проверка сжатого бетона и растянутой арматуры на выносливость;

· расчет по раскрытию нормальных трещин.

Выбор конструкции пролетного строения и назначение основных размеров поперечного сечения производятся с учетом рекомендаций [1, гл. 10] и СНиП 2.05.03-84 [2].

Главные балки железобетонных пролетных строений рассчитываются по предельным состояниям первой (по прочности, выносливости) и второй (по трещиностойкости, деформациям) групп.

3.1.1 Расчетная схема и определение нагрузок

Расчетную схему разрезного балочного пролетного строения для определения внутренних усилий принимают в виде равномерно загруженных балок, имеющих шарнирное опирание на опоры (рис. 3.1). Учитывая, что внутренние усилия определяются от постоянных и временной подвижной нагрузок, необходимо предварительно построить линии влияния изгибающих моментов и поперечных сил для характерных сечений главной балки, в которых изменяются ее размеры, а также продольное и поперечное армирование. Обычно ограничиваются тремя сечениями балки: посередине, в четверти пролета и на опоре. Линии влияния усилий М_0,5 , М_0,25, Q₀, Q_0,25, Q_0,5, их площади и схема загружения приведены на рис. 3.1.

Рис. 3.1. Линии влияния внутренних усилий в главной балке: q₁ и q₂ - постоянные нагрузки на пролетное строение; н _i - эквивалентная временная нагрузка от подвижного состава; Щ _i - площади линий влияния; l_р - расчетная длина пролетного строения

В расчетах учитывают нормативные постоянные нагрузки на пролетное строение: от собственного веса балок q₁, веса балласта с частями пути q₂, двусторонних тротуаров q₃ и веса перил q₄. Нагрузки определяются на один метр длины пролетного строения:

· от собственного веса балки пролетного строения

, (3.1)

где V₁ - объем железобетона главных балок пролетного строения (прил. 1, табл. 2); г _жб - плотность железобетона, кН/м, г _жб = 24 кН/м³;

· веса балласта с частями пути

, (3.2)

где b_б - осредненная ширина балластной призмы (расстояние между внешними бортиками); h_б - толщина балластной призмы; г _б - удельная плотность балласта, г _б = 20 кН/м³;

· веса тротуаров с коммуникациями: q₃ = 5 кН/м [2, п. 2.4];

· веса перил q₄ = 0,7 кН/м;

· временной подвижной нагрузки.

Нормативная нагрузка от подвижного состава соответствует равномерно распределенной н , которая определяется в зависимости от длины загружения линии влияния л и положения ее вершины б . Каждой линии влияния соответствует своя эквивалентная нагрузка, значения которой приведены в [2, прил. 5].

При расчете по прочности постоянные нагрузки учитываются с коэффициентами надежности г _fi, которые определяются в соответствии с положением [2, табл. 8, с. 17; табл. 13, с. 25], а временные вертикальные эквивалентные нагрузки от подвижного состава - с динамическим коэффициентом, который определяется по [2, п. 2.22]. В расчетах на выносливость учитывается динамический коэффициент. Расчеты на выносливость и трещиностойкость осуществляют по нормативным нагрузкам.

3.1.2 Определение внутренних усилий

Расчетные значения внутренних усилий от постоянных q_i и временных вертикальных нагрузок (М_0,5; М_0,25; Q₀; Q_0,25; Q_0,5) определяются по правилам, изложенным в [1, разд. 10].

Для расчетов по прочности изгибающий момент и поперечная сила определяются:

; (3.3)

. (3.4)

Для расчетов на выносливость:

. (3.5)

Для расчетов по образованию продольных трещин:

; (3.6)

. (3.7)

Для расчетов по раскрытию нормальных и наклонных трещин:

; (3.8)

, (3.9)

где е- коэффициент, зависящий от длины загружения л :

3.1.3 Определение геометрических параметров расчетных сечений балки

Предварительно основные размеры поперечного сечения главной балки посередине пролета назначаются с учетом параметров, характерных для железобетонных пролетных строений (см. типовой проект инв. № 557). Конфигурация и основные геометрические характеристики пролетных строений указаны в [1, подразд. 6.4]. Для упрощения расчетов сложное реальное сечение балки заменяется на простейшее тавровое, в котором не учитываются бортики плиты, а консоли имеют одинаковые по длине свесы. Расчеты производятся по приведенному сечению (рис. 3.2).

Рис. 3.2. Расчетные эпюры напряжений в главной балке: а - общий вид; б - расчетная схема; в, г - эпюры напряжений из расчетов по прочности и выносливости; b_f - ширина плиты проезжей части; b - ширина ребра; h - расчетная высота; h_f, b_f - расчетные размеры поперечного сечения плиты; h₀ - рабочая высота балки; А_s, A_s ^I - площади поперечного сечения растянутой и сжатой арматуры; R_b, R_s - расчетное сопротивление бетона и арматуры; А_b - площадь сжатой зоны бетона; х - высота сжатой зоны бетона

Приведенная толщина верхней полки h_f определяется по соотношению

, (3.10)

где А_пл - площадь верхней полки с учетом вутов.

Расчетная ширина верхней полки b_f определяется с учетом того, что длина свесов плиты не должна превышать 6h_f и быть не более половины расстояния в свету между балками (см. рис. 2.2). При этом она может быть принята b_f = 2,08 м.

Расчетная высота балки h определяется по формуле

, (3.11)

где h_стр - строительная высота пролетного строения (прил. 1).

Рабочая высота сечения балки h₀ определяется как

, (3.12)

где а_s - расстояние от центра тяжести рабочей арматуры до растянутой грани сечения (рис. 3.2). Для приближенного расчета можно принять а_s = (0,15-0,20) м.

Толщина стенки балки b может соответствовать значению типовой конструкции, b = 0,5 м.

3.1.4 Подбор арматуры и расчет по прочности сечения, нормального к продольной оси балки

Требуемую площадь рабочей арматуры А_S посередине пролета главной балки можно найти из расчетов по прочности на действие изгибающего момента М_0,5, принимая высоту сжатой зоны бетона х = h_f

, (3.13)

где R_S - расчетное сопротивление растяжению продольной арматуры балки, определяется по [2, табл. 31, с. 41].

Число стержней рабочей арматуры балки n_s определяют с учетом предварительного назначения ее диаметра по выражению

, (3.14)

где f_a - площадь поперечного сечения одного стержня арматуры.

Класс и диаметр арматуры подбираются в зависимости от условий работы элементов конструкций и средней температуры наружного воздуха наиболее холодной пятидневки в районе проектирования моста по [2, табл. 29, с. 39]. Наиболее приемлемыми являются стержни диаметром 32-40 мм. Класс и марку арматурной стали выбирают согласно указаниям [2, табл. 29, с. 38], как правило, классов А-II, А_с-II, А-III и выше.

Если по расчету n_s имеет дробное значение, то оно округляется до целого и при этом корректируется величина А_S.

Прежде чем разместить арматуру, необходимо уточнить толщину стенки балки из расчета по ограничению касательных напряжений на уровне нейтральной оси от Q₀ в опорном сечении с использованием выражения

, (3.15)

где R_b,sh- расчетное сопротивление бетона на скалывание при изгибе, определяется по [2, табл. 23, с. 35] в зависимости от класса бетона балки по прочности на сжатие. Класс бетона главной балки пролетного строения выбирается согласно положениям [2, п. 3.33, с. 39]. Для железобетонных мостов, как правило, применяется тяжелый бетон классов по прочности на сжатие В 22,5; В 25; В 27,5; В 30; В 35; В 40 и др.

Расстановка стержней арматуры главной балки осуществляется в соответствии с положением [2, пп. 3.119-3.123, с. 63-64] в виде одиночных, сдвоенных или сварных стержней. После расстановки стержней рабочей арматуры с учетом всех конструктивных требований (расстояния в свету между продольными стержнями, толщины защитного слоя бетона и т.д.) производится уточнение значений a_s и h₀.

Расстояние до центра рабочей арматуры (рис. 3.3) определяется по выражению

, (3.16)

где n_a1, n_a2….n_ai - количество стержней рабочей арматуры в первом и последующих горизонтальных рядах; у₁, у₂…..у_i - расстояние от растянутой грани до центра рассматриваемого горизонтального ряда рабочей арматуры.

Рис. 3.3. Схема размещения арматуры балки: а - расстояние в свету между стержнями арматуры; у1, у2, у3 - расстояния от растянутой грани до центра горизонтального ряда арматурных стержней

При этом а_s 0,15 - 0,20 м.

Рабочая высота сечения балки h₀ корректируется в зависимости от a_s по (3.12).

Далее определяется граница сжатой зоны в ребре (см. рис. 3.2). Высота сжатой зоны бетона х может быть больше или меньше приведенной высоты полки h_f. В этих случаях несущая способность может быть определена как для прямоугольного сечения, если x h_f , или таврового, если х > h_f .

Обоснование по определению х указано в [2, п.3.63, с. 48].

Для прямоугольных сечений высота сжатой зоны определяется из условия

, (3.17)

где R_b - расчетное сопротивление бетона при осевом сжатии, определяемое по [2, табл. 23, с. 35]; R_sc - расчетное сопротивление сжатой арматуры, определяемое по [2, табл.31, с. 41] для гладкой стержневой арматуры класса А-I; А_s - площадь сжатой арматуры (как правило, это арматура плиты), количество которой можно принять n_as = 5 диаметром 10-12 мм.

Высота сжатой зоны х при этом определяется по выражению

. (3.18)

Если условие (3.17) не соблюдается, то граница сжатой зоны проходит в ребре [2, п. 3.63, с. 48]. При этом высота сжатой зоны бетона определяется из выражения

; (3.19)

. (3.20)

Кроме того, при определении х по выражениям (3.18) и (3.20) следует уточнить, есть ли необходимость в учете площади поперечного сечения сжатой арматуры А'_s по рекомендациям [2 , п. 3.60, с. 47]. Для этого определяется х₁ по выражениям (3.18) и (3.20) без учета сжатой арматуры А'_s, а х₂ - с учетом А'_s. При этом возможны три случая:

· если х₁ > а'_s, и х_{2 ?} 2 а'_s, то А'_s учитывается полностью;

· если х₁ > а'_s, и х₂ < 2 а'_s, А'_s учитывается c коэффициентом К, который определяется по [2 , п. 3.60, с. 47];

· если х₁ < а'_s, то А'_s не учитывается.

Далее, в соответствии с [2, п. 3.61, с. 47] определяется значение относительной высоты сжатой зоны по выражению

, (3.21)

где h₀ - фактическая рабочая высота сечения балки, которая определяется в зависимости от уточненной величины а_s с учетом расстановки рабочих стержней арматуры.

Прочность сечения, нормального к продольной оси балки (посередине пролета), определяют из условий [2]:

для прямоугольного сечения

при и

; (3.22)

для таврового сечения

при :

. (3.23)

Если проверка сечения в середине балки по М_0,5 не обеспечена, то необходимо увеличить класс бетона или площадь поперечного сечения рабочей арматуры и повторить расчет.

3.1.5 Расчет по прочности сечения, наклонного к продольной оси балки

В результате совместного действия изгибающего момента и поперечной силы в балке образуются наклонные трещины. Развитие такой трещины начинается по растянутой грани балки, как правило, вначале перпендикулярно растянутой арматуре, но при дальнейшем развитии она становится наклонной в результате действия главных напряжений [5]. Такой трещиной балка условно разделяется на два блока, которые связаны в сжатой зоне бетоном над наклонной трещиной, а в растянутой зоне - продольной рабочей арматурой, отгибами, пересекающими трещину, и хомутами (рис. 3.4).

Рис. 3.4. Схема разрушения балки по наклонному сечению

При наибольшем влиянии поперечной силы разрушение происходит в результате сдвига блоков относительно друг друга, а при изгибающем моменте - взаимным поворотом блоков вокруг оси, проходящей через центр сжатой зоны. Поэтому расчет по прочности наклонного сечения балки производится отдельно на действие поперечной силы Q и изгибающего момента М.

В соответствии с [2, п. 3.76, с. 52] расчет по прочности наклонных сечений производится на действие поперечной силы между наклонными трещинами, по наклонной трещине, а также на действие изгибающего момента по наклонному сечению.

Расчет на действие поперечной силы. При преобладающем влиянии поперечной силы Q, действующей в конце наклонного сечения, необходимо, чтобы она могла быть воспринята внутренними усилиями, возникающими в продольной и поперечной арматуре, бетоне сжатой зоны [5]. Таким образом поперечная сила Q должна быть воспринята усилиями в отгибах Q_si, хомутах Q_sw, бетоне сжатой зоны Q_b.

Расстановка хомутов в балке пролетного строения производится конструктивно в соответствии с основными положениями СНиП 2.05.03-84.

Установка минимально допустимого по нормам количества хомутов производится с соблюдением [2, пп. 3.137-3.154, с. 66-67] (рис. 3.5).

В соответствии с [2, пп. 3.143-3.144] хомуты диаметром 8 мм, выполненные из гладкой арматуры класса А-I, следует устанавливать с шагом 10 см на концевых участках балки, 15 см - на приопорном участке в пределах от концевого сечения до четверти пролета, 20 см - на среднем участке балки (рис. 3.5). Хомуты должны охватывать ширину пояса не более 50 см и объединять не более 5 растянутых стержней продольной арматуры, расположенной в крайних горизонтальных стержнях (рис. 3.5, б).

Далее определяются места отгибов стержней продольной рабочей арматуры главной балки. Для этого используется огибающая эпюра максимальных изгибающих моментов М_i, построенная по значениям моментов М_0,25 и М_0,5 или подсчитанная по приближенной формуле

, (3.24)

где х_i - расстояние, м.

Рис. 3.5. Установка хомутов в главной балке: а - вид вдоль оси; б - поперечное сечение балки; 1 - арматура хомутов; 2 - монтажная арматура; 3 - противоусадочная арматура; 4 - рабочая арматура; h - высота балки; b - ширина ребра; l_p - расчетная длина пролетного строения

Распределение отгибов рабочей арматуры осуществляется при сравнении огибающей эпюры моментов с эпюрой материалов для арматуры. Работа выполняется графически (рис. 3.6).

Рис. 3.6. Распределение отгибов арматуры: а - вид вдоль оси; б - поперечное сечение балки; в - эпюра материалов; г - график отгиба арматуры; h - высота балки; b - ширина ребра; l_p - расчетная длина пролетного строения; М_0,5, М_0,25 - расчетные изгибающие моменты посередине и в четверти пролета

При этом необходимо ознакомиться с правилами, изложенными в [5, подразд. 10.2]. Рекомендуется следующая последовательность.

· В произвольном масштабе вычерчивается контур половины балки, и наносятся линии центра тяжести рабочей арматуры (рис. 3.6).

· Вычерчивается огибающая эпюра моментов для расчета на прочность с использованием значений изгибающих моментов М₀; М_0,5; М_0,25 (рис. 3.6).

· Значение момента М_0,5 необходимо разделить на число стержней рабочей арматуры балки n_s, считая, что каждый стержень арматуры обеспечивает восприятие одинаковой доли момента

. (3.25)

На эпюре моментов в принятом масштабе проводятся параллельные линии с интервалами (по числу стержней n_s в середине пролета). Точки пересечения этих линий с эпюрой М будут определять теоретически возможные места отгибов стержней (рис. 3.6).

· При сравнении эпюр М₁ и М_i можно определить место первого отгиба рабочей арматуры. По мере удаления от этого сечения действующий момент имеет тенденцию к снижению, поэтому возможно уменьшать количество рабочей арматуры в нижней зоне главной балки. Освобождающиеся при этом стержни отгибаются под углом 45⁰ (рис. 3.6). Одновременно строится график отгиба арматуры, на котором фиксируется последовательность отгиба арматуры (рис 3.6, г). Арматуру необходимо отгибать по два, три и более стержней, причем количество их возрастает от середины балки к опорному сечению. В графике отгиба арматуры каждой клетке соответствует стержень рабочей продольной арматуры балки. Сколько этих стержней по расчету n_s, столько клеток в графике.

При производстве отгиба арматуры необходимо ознакомиться с положениями [2, пп. 3.138-3.140, с. 66], а также с типовым проектом инв. № 557.

Наклонные стержни следует располагать симметрично относительно продольной оси балки. На участке балки, где требуется установка отогнутой арматуры, любое сечение, перпендикулярное продольной оси балки, должно пересекать не менее одного стержня наклонной арматуры. Необходимо помнить, что до опоры следует доводить не менее трети рабочей арматуры, устанавливаемой в середине пролета [2, пп. 3.134-3.135, с. 65].

При назначении фактических мест отгибов арматуры необходимо учитывать конструктивные, технологические и экономические требования [2, 5]. Концы растянутых стержней лучше закреплять в сжатой зоне балки с помощью отгибов: концы отгибаемых стержней арматуры должны иметь в сжатой зоне прямые участки длиной не менее 10 диаметров арматуры (рис. 3.7) Наклонные стержни арматуры должны иметь по отношению к продольной оси угол наклона 45 (не более 60 и не менее 30).

Рис. 3.7. Схема стыковки продольной отогнутой арматуры балки: 1 - продольная рабочая арматура; 2 - отогнутая арматура; 3 - арматура сжатой зоны (монтажная)

Продольную рабочую арматуру и хомуты в балках следует объединять в каркасы (см. рис. 3.6). При известных местах расположения отгибов арматуры, а также после установки минимально допустимого по нормам количества хомутов и продольной арматуры в стенке балки, необходимо проверить прочность сжатого бетона наклонных сечений по трещине прежде всего в приопорном сечении.

Согласно [2] приопорные участки балки располагаются от границ концевых участков до четверти пролета. Концевые участки балки простираются от ее конца в сторону пролета на длину, равную высоте балки h , считая от оси опорной части (см. рис. 3.5).

Как правило, рассматривается несколько возможных направлений наклонных трещин, в каждом случае определяется поперечная сила Q_i в сечении у конца рассматриваемой трещины [5].

В курсовой работе расчет наклонного сечения по прочности на действие поперечной силы достаточно ограничить сечением на опоре.

Прочность сжатого бетона будет обеспечена в зоне наклонной трещины, т.е. исключено разрушение балки по схеме (см. рис. 3.4), в случае выполнения условия, при котором поперечная сила, действующая в конце наклонного сечения, не превышает значения суммарного внутреннего усилия, возникающего в отогнутой, поперечной арматуре и бетоне сжатой зоны.

Проверка прочности наклонного сечения на действие поперечной силы выполняется в соответствии с [2, пп. 3.77-3.78, с. 52-53]. Вычерчивается схема усилий в опорном сечении, наклонном к продольной оси балки (рис. 3.8).

Рис. 3.8. Схема усилий в сечении, наклонном к продольной оси балки: l_p - расчетная длина пролетного строения; h - высота балки; с - проекция длины наклонного сечения; z_sw, z_si, z_s - плечи сил в рассматриваемых стержнях арматуры; ц.т. - центр сжатой зоны в конце наклонного сечения

Для этого определяется проекция длины невыгоднейшего наклонного сечения на продольную ось балки "с" посредством сравнительных расчетов из условия минимума поперечной силы, воспринимаемой бетоном и арматурой [2, п. 3.79], по формуле

, (3.26)

где R_bt - расчетное сопротивление бетона осевому растяжению, определяется по [2, табл. 23, с. 35]; Q_b - поперечное усилие, передаваемое на бетон сжатой зоны над концом наклонного сечения, которое ограничивается

. (3.27)

Далее на чертеже (рис. 3.8) в масштабе указывается необходимое количество стержней отогнутой арматуры с усилиями R_sA_si, хомутов - R_swA_sw, пересекающих проекцию длины наклонного сечения "c". Центр тяжести сжатой зоны бетона находится на уровне х/2 , который отмечается в конце наклонного сечения (рис. 3.8). Затем определяются плечи усилий R_sA_si и R_swA_sw до центра тяжести сжатой зоны z_si и z_sw (рис. 3.8).

Расчет наклонного сечения на действие поперечной силы (рис. 3.8) следует производить из условия

, (3.28)

где Q_i - поперечная сила, возникающая в конце наклонного сечения; R_s A_si sin, R_sw A_sw - суммы проекций усилий всех стержней пересекаемой арматуры (отогнутой и хомутов) при длине проекции сечения "с"; R_si, R_sw - расчетные сопротивления арматуры [2, табл. 31, с. 41], определенные с учетом коэффициента условий работы m_an [2, п. 3.10, с. 43]; A_si, A_sw - площади поперечных сечений наклонных стержней и хомутов, пересекаемых наклонным сечением балки; угол наклона стержней к продольной оси балки .

Если условие (3.28) не выполняется, то необходимо изменить принятую ранее схему расстановки отгибов рабочей арматуры, но лучше увеличить интенсивность армирования хомутами, изменив шаг армирования. При этом можно воспользоваться формулой

, (3.29)

где q_sw - интенсивность армирования хомутами; A_sw - требуемая площадь хомутов, пересекающих наклонное сечение балки; u_sw - шаг хомутов вдоль оси балки.

Расчет на действие изгибающего момента. Расчет по прочности сечения, наклонного к продольной оси балки, на действие изгибающего момента производится в соответствии с [2 , п. 3.83, с. 53-54].

В основу расчета заложена модель, учитывающая, что при разрушении балки от действия изгибающего момента (см. рис. 3.4) прочность обеспечивается несущей способностью арматуры (рабочей продольной, отогнутой, хомутами), пересекающей наклонное сечение. На действие изгибающего момента обычно проверяются те же сечения, что и на действие поперечной силы.

В данном случае лучше произвести расчет для сечения в четверти пролета. При этом с учетом схемы усилий в наклонном сечении (см. рис. 3.8) должно быть выполнено условие прочности:

, (3.30)

где М_i - момент от расчетных нагрузок в рассматриваемом сечении (в конце наклонного сечения); z_s, z_sw, z_si - расстояние от усилий в рабочей, отогнутой арматуре и хомутах, пересекающих наклонное сечение, до точки приложения равнодействующей усилий в сжатой зоне бетона (см. рис. 3.8).

Если проверка условия (3.30) не выполняется, то необходимо увеличить площадь поперечного сечения отогнутой арматуры А_si или ветвей хомутов A_sw, пересекающих наклонное сечение.



Список используемой литературы

1) Современные железобетонные мосты - Крыльцов Е.И и др-, 1974;

2) Примеры расчета железобетонных мостов - Лившиц Я.Д., Онищенко М.М., Шкуратовский А.А., 1986;

3) Теория и расчет предварительно напряженных железобетонных мостов- Гибшман Е.Е., Гибшман М.Е.,1963;

4) Расчет железобетонных мостов- Якобсон К.К.,1977;

5) Проектирование деревянных и железобетонных мостов- Петропавловский А.А.,1978;

6) http://edu.dvgups.ru/METDOC/ITS/MOST_TON/SEMTT/METOD/BOROVIK/MP_Kurs2.htm#_Toc536438787

7) http://www.twirpx.com/file/1148071/

8) http://www.belsut.gomel.by/jdownloads/Electronic%20Library/etin_proektir_jelezobet_avtodor_mosta.pdf

Размещено на Allbest.ru