Проектирование моста

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

мост пролет опора пролетный

Введение

1. Исходные данные. Местные условия

2. Составление и сравнение вариантов моста с выбором решения

2.1 Выбор типов пролетных строений и опор

2.2 Определение числа и величины пролетов моста

2.3 Составление эскиза промежуточной опоры

2.4 Вычерчивание вариантов моста

2.5 Определение объемов работ и стоимости моста

2.6 Анализ вариантов моста и выбор наилучшего решения

3. Статический расчет пролетного строения

3.1 Расчет плиты балластного корыта

3.2 Расчетная схема

3.3 Нормативные нагрузки

3.4 Расчетные усилия

Приложение 1

Приложение 2

Приложение 3

Приложение 4

Рекомендуемая литература



Введение

Выполнение данного курсового проекта способствует закреплению у студента теоретических знаний, приобретению практических инженерных навыков и развитию творческих способностей будущего специалиста. Настоящие методические указания ориентируют студента на проектирование балочно-разрезных железобетонных мостов с пролетными строениями из обычного железобетона в обычных условиях эксплуатации. В порядке выполнения учебно-исследовательских (УИРС) или научно-исследовательских (НИРС) работ студент может принять для проектирования мосты других более сложных систем (балочно - неразрезные, арочные, рамные и др.) или особые условия эксплуатации: районы с вечномерзлым грунтом, с высокой сейсмичностью и т.п.

Студенты специальности «Мосты и транспортные тоннели» согласно учебному плану на IV курсе изучают по дисциплине «Мосты» раздел «Железобетонные мосты» с выполнением курсового проекта по проектированию моста с пролетными строениями из обычного железобетона. Курсовой проект выполняется самостоятельно, строго по исходным данным, принятым в соответствии с учебным шифром (номером зачетной книжки) студента (Приложения А, Б) и должен содержать все разделы, приведенные ниже.

Зачтенный курсовой проект студент защищает во время экзаменационной сессии.

Ряд указаний, приведенных для проектирования железобетонного моста, сохраняют свою силу и при проектировании других типов мостов. Поэтому настоящее пособие студент может использовать при изучении дисциплин по мостам вплоть до работы над дипломным проектом.



1. Исходные данные. Местные условия

«Характеристика водотока»

Номер профиля перехода - 2

Отметки уровней: высоких вод (УВВ) - 26,200

меженных вод (УМВ) - 24,200

Ширина русла Вр - 40 м

Ширина: левой поймы Вл - 17 м

Правой поймы Вn - 25 м

Отметки уровней: высокого ледохода (УВЛ) - 26,200

низкого ледохода (УНЛ) - 24,200

Толщина льда - 0,8 м

Отверстие моста L0 - 55 м

Коэффициент размыва русла реки kр - 1,2

Возвышение подошвы рельса над уровнем высоких вод Н - 5 м

Река имеет спокойное течение и устойчивое русло;

Первая подвижка льда происходит на уровне меженных вод;

Наивысший уровень ледохода совпадает с уровнем высоких вод;

«Геологические условия»

Грунт верхнего слоя: песок средней плотности (пылеватый), насыщенный водой

Грунт нижнего слоя: глина тугопластичная, показатель консистенции - 0,5.

Расчетная глубина промерзания грунта - 1,6 м

«Железнодорожный участок»

Железная дорога II категории пересекает реку под прямым углом;

Мост расположен на прямом и горизонтальном участке железной дороги.

Отметка подошвы рельса:



ПР=УВВ+Н=31,200

где Н - заданное возвышение подошвы рельса над УВВ.



2. Составление и сравнение вариантов моста с выбором решения

2.1 Выбор типов пролетных строений и опор

Для малых и средних железнодорожных мостов наиболее рациональным являются балочные типовые сборные железобетонные пролетные строения ребристой конструкции, с ездой поверху, с ненапрягаемой арматурой, полной длиной до 16,5 м.

Для среднего моста через реку с ледоходом рациональными являются промежуточные сборно-монолитные опоры с фундаментами на естественном основании.

Глубину заложения опор определили по глубине промерзания грунта у каждой опоры, т.е не менее 1,6 м и не менее чем 0,25 м ниже расчетной глубины промерзания.

Обрез фундамента в меженном русле располагаем ниже УНЛ на толщину льда т.е. 0,8 м плюс 0,25 м, а на поймах - на 0,25 м ниже поверхности грунта после расчетного промерзания грунта.

В качестве опор приняли как массивные из монолитного бетона, так и типовые из сборно-монолитного бетона.

2.2 Определение числа и величины пролетов моста

На величину пролетов мостов через несудоходные реки большое влияние оказывают технико-экономические соображения.

Для выбора оптимальной схемы сооружения разработали 2 варианта моста и сравнили их. При разработки каждый вариант отличался числом пролетов и опор, величинами и конструкциями.

Основная характеристика, которой определяется длина моста,-- это его отверстие L0. Для перекрытия расчетного отверстия моста была взята балочно-разрезная схема, так как она позволяет широко использовать типовые конструкции пролетных строений и опор.
Благодаря этой схеме повышается уровень сборности, обеспечивается индивидуальность строительства и снижается стоимость сооружения.

При назначении перекрывающих пролетов, нужно было придерживаться условию беззаторного пропуска льда под мостом. То есть при применении пролетных строений длиной 10…15 м при слабом ледоходе (толщина льда hл=0,8<0,5м), 15...20 м при среднем (0,5< hл=0,8<1,0 м) и 20...30 м при сильном ледоходе (hл=0,8?1,0 м). Придерживаясь условия (0,5< hл=0,8<1,0 м) мы не смогли подобрать пролетные строения длиной этого условия, т.к. не выполнялось условие (3.)

Графическую работу по составлению вариантов моста начали с вычерчивания про-филя перехода в масштабе 1:100. На чертеже указали уровни воды УВВ=26,200 и УМВ=24,200, отметки бровки земляного полотна БЗП=ПД-0,9=30,300 и подошвы рельса ПР=31,200.

Далее произвели разбивку моста методом попыток. Для этого выбирали пролетные строения полной длины.

1 вариант моста: пролетное строение: ln1 = 11,5 м

ln2 = 16,5 м

при ширине опоры А = 160 см

число пролетов: n1 = 4

n2 = 1

2 вариант моста: пролетное строение: ln1 = 9,3 м

Ln2 = 11,5 м

при ширине опоры А = 160 см

число пролетов: n1 = 6

n2 = 1

Вычисляем суммарную длину пролетных строений для необсыпных устоев, т.к. высота подходных насыпей меньше 5…6 м.

1 вариант моста

Lп1= Lо + n1 ЧA+ n2 ЧA (1,1)

Lп1= 55+ 4 Ч1,6+ 1 Ч1,6= 63 м

2 вариант моста

Lп2= Lо + n1 ЧA+ n2 ЧA

Lп2= 55+ 6 Ч1,6+ 1 Ч1,6= 66,2 м

где Lо - отверстие моста, м.

n1 - число пролетов

A - ширина опоры, относительно длины пролетного строения.

Отметка верха опоры относительно пролетного строения разная т.к. подобранные пролеты разной строительной высотой.

1 вариант моста; ВО = ПР- hстр.оп =31,2 - 1,40=29,8 - при длине пролета 11,5 м (1,2)

ВО = ПР- hстр.оп =31,2 - 2,12=29,08 - при длине пролета 16,5 м

2 вариант моста; ВО = ПР- hстр.оп =31,2 - 1,6=29,6 - при длине пролета 9,3 м

ВО = ПР- hстр.оп =31,2 - 1,75=29,45 - при длине пролета 11,5 м

где - hстр.оп -- строительная высота пролетного строения на опоре.

Выбранные пролетные строения (при их количестве n) должны выполнять условие:

-- 3% ? (n Ч--ln - Lп ) / Lп Ч--100 ? + 5%

1 вариант моста: -- 3% ? (4 Ч11,5+1Ч16,5- 63 ) / 63 Ч--100 ? + 5%

-- 3% ? -0,7937 ? + 5%

2 вариант моста: -- 3% ? (6 Ч9,3+1Ч11,5- 66,2 ) / 66,2 Ч--100 ? + 5%

-- 3% ? 1,6616 ? + 5%

Условие выполняется в обоих вариантах, значит подобранные пролетные строения (при их количестве) выбраны верно.

Определяем расстояние между шкафными стенками устоев по формуле:

L = 0,05 + ?( ln + 0,05)

1 вариант моста; L = 0,05 + ?( ln1 Чn1+ ln2 Чn2+ 0,05)

L = 0,05 + ?( 11,5 Ч4+ 16,5 Ч1+ 0,05)=62,8 м

2 вариант моста; L = 0,05 + ?( ln1 Чn1+ ln2 Чn2+ 0,05)

L = 0,05 + ?( 9,3 Ч6+ 11,5 Ч1+ 0,05)=67,7 м

где 0,05 м - зазор между торцами пролетных строений.

Определяем середину моста а по УМВ по формуле:

a = 0,5 (Lo + ?А - Bр)( Вn - Вл)/( Вn + Вл).

1 вариант моста: a = 0,5 (55 + ?7,6 - 40)( 25 -17)/( 25 + 17)=2,1524 м

2 вариант моста: a = 0,5 (55 + ?9,6 - 40)( 25 - 17)/( 25 + 17)=2,3429 м

2.3 Составление эскиза промежуточной опоры

Составляем эскиз одной промежуточной опоры наибольшей высоты. На формате миллиметровой бумаге вычерчиваем в масштабе 1:100 две вертикальные проекции опоры (вдоль и поперек моста). (Приложение 2)

Составление эскиза начали с размещением на формате осей вертикальных проекций опоры и вычерчивания пролетных строений. На проекциях указали уровни: ПР=31,200; УВВ=26,200; УМВ=24,200.

1 вариант моста: размеры опорных частей: высота hоч =22 см;

размер нижней подушки вдоль моста aоч: для подвижной aпоч =45 см

для неподвижной aноч =45см

поперек моста bоч =56 см

Вычисляем наименьший размер подферменной плиты вдоль моста, определяем по большему пролетному строению т.е. ln2 = 16,5 м

Спф = lп - l +q+0.5(aпоч + aноч)+2(c1 + c2)

Спф = 16.5 - 15.8 +_._5+0.5(0.45+0.45)+2(0.15 + 0.15)=1.8 м

Вычисляем наименьший размер подферменной плиты поперек оси моста

Впф = В + bоч + 2(с1 + с3)

Впф = 1,80 + 0,56 + 2(0,15+ 0,3)=3,26 м

Так как мы выбрали пролетные строения разной высоты, вычисляем высоту подферменника:

hподф = hстр.оп1 - hстр.оп2 =2,12-1,4=0,72 м

2 вариант моста: размеры опорных частей: высота hоч =20 см;

размер нижней подушки вдоль моста aоч: для подвижной aпоч =45 см

для неподвижной aноч =45см

поперек моста bоч =56 см

Вычисляем наименьший размер подферменной плиты вдоль моста, определяем по большему пролетному строению т.е. ln2 = 11,5 м

Спф = lп - l +q+0.5(aпоч + aноч)+2(c1 + c2)

Спф = 11,5 - 10.8 +_._5+0.5(0.45+0.45)+2(0.15 + 0.15)=1.8 м

Вычисляем наименьший размер подферменной плиты поперек оси моста

Впф = В + bоч + 2(с1 + с3)

Впф = 1,80 + 0,56 + 2(0,15+ 0,3)=3,26 м

где q-зазор между торцами железобетонных пролетных строений, равный 0,05 м;

c1 - расстояние от нижней плиты опорной части до боковой грани подферменника, принимаем равным 0,15 м;

С2 - расстояние от подферменника до грани оголовка принимаем равным 0,15 м;

В - расстояние между осями главных балок или ферм;

bоч - размер поперек моста нижней плиты опорной части;

с3 - расстояние от подферменника до грани оголовка, принимаемое равным 0,3 м.

После этого переходим к конструированию фундамента опор.

Определяем положение обреза фундамента ОФ=УМВ- hл - 0,25м=23,15 м

где hл -- толщина льда, м.

Отметка подошвы фундамента должна быть ниже линии размыва не менее чем на 2,5 м, а при отсутствие размыва не менее 1,0 м от дневной поверхности.

2.4 Вычерчивание вариантов моста

Поперечный профиль реки вычерчиваем в масштабе 1:200. Конструкция устоев выбираем необсыпную т.к., высота насыпи меньше 6 м. Земляное полотно располагают ниже подошвы рельса на 0,9 м.

Пролетные строения изображают в виде прямоугольников высотой, равной строительной высоте минус 0,2 м, и длиной, равной их полной длине. Между торцами пролетных строений показывают зазор 0,05 м.

В Приложении 3 и 4 приведены варианты чертежей моста.

2.5 Определение объемов работ и стоимости моста

По каждому варианту следует определить принципиальную схему производства работ по сооружению моста в соответствии с принятыми конструкциями пролетных строений и опор. Объемы бетона и железобетона пролетных строений и устоев принимают по Приложениям В, Г и К. Объемы промежуточных опор, устоев и фундаментов определяют по запроектированным размерам. В курсовом проекте можно принять, что размеры ограждения в плане на 1м превышают размеры фундамента. Деревянный шпунт применяют при глубине воды, считая от меженного уровня, или при глубине котлована на пойме, до 3м. При большей глубине воды или котлована применяют металлический шпунт. Глубину погружения шпунта в грунт ниже дна реки или котлована принимают 2…3м. Верх шпунтового ограждения назначают на 0,7 м выше рабочего горизонта воды.

Используя укрупненные единичные расценки определяем ориентировочную стоимость моста по нижеприведенной форме (см. таблицу 3.1). При этом части моста объединяются по группам однородных конструкций: 1 - устои, 2 - промежуточные опоры, 3 - пролетные строения. Суммирование стоимости производится по группам конструкций и по мосту в целом.

Таблица 3.1

Объем работ и стоимость моста по варианту № 1

Наименование работ	Объем работ	Стоимость, руб.
	измеритель	количество	единичная	общая
1 Устои 2 шт. Монолитный устой	м3	120	140	16800
Стоимость устоев:
2 Промежуточные опоры 4 шт.	м3 кладки	254,64	110	29280,24
Стоимость промежуточных опор:
3 Пролетные строения 5 шт.	м3	149,5	620	89036
	Стоимость пролетных строений:
СТОИМОСТЬ МОСТА:8304180,08

Таблица 3.1

Объем работ и стоимость моста по варианту № 1

Наименование работ	Объем работ	Стоимость, руб.
	измеритель	количество	единичная	общая
1 Устои 2 шт. Монолитный устой	м3	120	140	16800
Стоимость устоев:
2 Промежуточные опоры 6 шт.	м3 кладки	197,108	110	21681,9
Стоимость промежуточных опор:
3 Пролетные строения 7 шт.	м3	126,9	620	78678
	Стоимость пролетных строений:
СТОИМОСТЬ МОСТА:7849713,3

2.6 Анализ вариантов моста и выбор наилучшего решения

После составления вариантов необходим их тщательный сравнительный технико-экономический анализ по таким показателям:

* строительная стоимость моста;

* расход основных материалов (прежде всего, бетона и железобетона);

* возможность индустриализации всех процессов строительства;

* общий срок строительства моста, определяемый, прежде всего, количеством опор;

* трудоемкость изготовления и монтажа элементов пролетных строений и опор;

* эксплуатационные расходы;

* требования экологии;

*архитектурные качества сооружения.

Основным экономическим показателем для оценки и выбора наилучшего варианта моста является его стоимость.

Важными технико-экономическими показателями являются также расход бетона и железобетона на строительство моста и другие данные, например, количество опор и свай моста, величина блоков и т.п., влияющие на трудоемкость и продолжительность строительства, а также на эксплуатационные качества моста.

В курсовом проекте можно выразить количественно лишь первые два показателя, которые для удобства выписывают в табличной форме (таблица 3.2). При близких строительных стоимостях определяющим могут быть остальные показатели.

Таблица 3.2

Технико-экономические показатели вариантов

Наименование показателей	Единица из-мерения	Количество по вариантам
		№1	№2
Стоимость моста	Полная 1 п. м. моста	руб. руб.	8 304 180,08 132232,2	7 849 713,3 115948,5
Объем бетона и железобетона	Сборного Монолитного Всего На 1 п. м. моста	м3 м3 м3 м3	87,28 316,9 404,18 6,44	197,11 126,9 324,01 4,79
Всего	руб. (%)	12 456 270,1	11 774 570

3. Статический расчет пролетного строения

3.1 Расчет плиты балластного корыта

3.1.1 Расчетная схема

В курсовом проекте разрешается применять приближенные расчетные схемы, по которым пролетное строение условно расчленяется на плиту проезжей части и главные балки, рассчитываемые отдельно, но с частичным учетом их совместной работы. Для расчета принимается участок плиты шириной 1м (размером вдоль оси моста).

Расчетной схемой плиты проезжей части приняты две консоли, заделанные в стенку главной балки. В курсовом проекте достаточно рассчитать плиту только в сечении 1 - 1 и 2 - 2

3.1.2 Нормативные нагрузки

На внешнюю консоль действуют следующие постоянные нагрузки:

g1 = Y1d1 = 24.5*0.15=3,68 кН/м - от собственного веса железобетонной плиты,

g2 = Y2d2 = 19,6*0.35=6,86 кН/м - от веса балласта с частями пути,

g3 = 4 кН/м - нагрузка от веса тротуаров с коммуникациями,

где Y1 =--24,5 кН/м3 - удельный вес железо-бетона;

Y2 =19,6 кН/м3 - удельный вес балласта с частями пути.

d1 - толщина плиты балластного корыта,

d2 - толщина балласта под шпалой (обычно d2 = 0,35 м).

Дополним Рисунок 4.1 некоторыми конкретными формулами с обозначениями, как правило, в соответствии со СНиП 2.05.03-84*. В общем случае можно принять:



a1 = 0,5 (B1 - B - )=0,5(4,18-1,3)=1,44 м

a2 = 0,5 ( B - 0,02)=0,5(1,3-0,02)=0,64 м

a3 =--0,57м;

a4 =--a1 +--a3=2,01 м

a5 = 0,5 (2,7 +2 d2 - B)=0,5(2,7+2*0,35-1,3)=1,05

Принимаем следующее:

d3 = 0,5 м - стандартная толщина балласта;

d0 =0,30 м - толщина плиты балластного корыта в корне внешней консоли.

Нормативная временная нагрузка от подвижного состава (на 1 м длины) на внешнюю и внутреннюю консоли плиты принимается равной:

qх1 = 19,62 К / (2,7 + d2)=19,62*13/(2,7+0,35)=83,6 кН/м;

qх1 = qх2

где К =13 - класс нагрузки;

3.1.3 Расчетные усилия

Изгибающие моменты в расчетных сечениях 1-1 и 2-2 (см. Рисунок 4.2) следует определять по формулам:

М1 =--g1 2 +--g2 2 +--g3a3 (a1 +--0.5a3 )+G4a4 +--qх1 2

М1 =

М2 =----g1 +--g2 +--qх2 2.

М2 =





Рекомендуемая литература

1 СТАНДАРТ ПРЕДПРИЯТИЯ. Курсовой и дипломный проекты. Требования к оформлению. СТП СГУПС 01.02. 2001.

2 СНиП 2.05.03-84*. Мосты и трубы/Минстрой России. М.: ГП ЦПП, 1996. 214с. 3 Оформление курсовых и дипломных проектов мостов: Методические указания. Изд. второе, перераб. и доп/ Сост. В.М. Круглов, А.Н. Донец. Новосибирск: Изд-во СГУПСа, 2002. 76 с.

4 Н.М. Колоколов, Л.Н. Копац, И.С. Файнштейн. Искусственные сооружения. М.: Транспорт, 1988. 440 с.

5 Мосты и тоннели на железных дорогах: Учебник для вузов / В.О. Осипов, В.Г. Храпов, Б.В. Бобриков и др. Под ред. В.О. Осипова. М.: Транспорт, 1988. 367 с.

6 Железобетонные пролетные строения мостов индустриального изготовления: Конструирование и методы расчета / Л.И. Иосилевский, А.В. Носарев, В.П.Чирков, О.В. Шепетовский. М.: Транспорт, 1986. 215 с.

7 Б.В.Бобриков, И.М. Русаков, А.А. Царьков. Строительство мостов: Учебник для вузов. 2-е изд., перераб. и доп. / Под ред. Б.В. Бобрикова. М.: Транспорт, 1987. 304 с. 8 Строительство мостов и труб (Справочник инженера) / Под ред. В.С. Кириллова. М.: Транспорт, 1975. 600 с.

9 Г.М. Власов, В.П. Устинов Расчет железобетонных мостов. М.: Транспорт, 1992. 256 с.

10 Власов Г.М. Проектирование опор мостов: Учеб. пособие.- Новосибирск: Изд-во СГУПСа, 2003. 332 с.

11 Гибшман М.Е. Проектирование транспортных сооружений. М.: Транспорт, 1980. 391 с.

12 Устинов В.П. Современные железнодорожные мосты из железобетона со средни-ми и большими пролетами. Новосибирск, 1980. 80 с.

13 Захаров Л. В., Колоколов Н.В., Цейтлин А.Н. Сборные неразрезные железобетон-ные пролетные строения мостов. М., Транспорт, 1983. 232 с.

14 Власов Г.М. Расчет железобетонных элементов мостовых конструкций по трещи-ностойкости. Новосибирск, 1987. 80 с.

15 Методические указания к курсовому проекту железобетонного моста / Сост. В.П. Устинов. Новосибирск, 1993. 40 с.

Размещено на Allbest.ru