записка Бекешко. 1 Определение марки мостового полотна
 Скачать 4.16 Mb.
|
 Введение Цель курсового проекта по дисциплине «Мосты и сооружения на автомобильных дорогах» – это закрепление знаний по расчету несущих конструкций пролетного строения моста, полученных при изучении учебного курса; составление чертежей пролетного строения, схемы армирования плиты, спецификации элементов пролетного строения; а так же закрепление навыков работы с учебной, справочной и нормативной литературой. Автомобильные дороги пересекают многочисленные реки, ручьи, временно действующие водотоки. Для обеспечения движения автомобилей в этих местах должны быть предусмотрены водопропускные сооружения – это наиболее сложные и ответственные участки автомобильной дороги, поэтому их рассмотрению, расчету и проектированию несущих элементов необходимо уделять особо важное внимание. 1 Определение марки мостового полотна Заданное мостовое полотно марки МП6-10.1.1 имеет следующие основные размеры: - длина пролета (расстояние, измеренное по оси моста между задними гранями устоев) – 6 метров; - габарит моста (расстояние, между внутренними гранями барьерных ограждений) – 10метров; - ширина тротуара – 1,0 метр; - тип тротуара – тип 1 (поперечный уклон тротуара направлен к оси моста); -  ширина барьерного ограждения – 0,41 метра.Поперечный разрез пролетного строения с характерными размерами представлен на рисунке 1.1. Рисунок 1.1 – Поперечный разрез пролетного строения 2 Определение постоянной нагрузки на один погонный метр плиты пролетного строения Вертикальная нагрузка от собственного веса определяется по проектным объемам элементов и частей конструкции. Для балочных пролетных строений нагрузку от собственного веса допускается принимать равномерно распределённой по длине пролета, если величина ее на отдельных участках откланяется от средней величины не более чем на 10% процентов. Постоянная нагрузка от собственного веса балочных пролетных строений определяется на один погонный метр длины балки. 1) Нагрузка от собственной массы балки: - нормативная:  - расчетная:  где  - объем бетона плиты, м3; - средняя плотность бетона, тс/ м3; - полная длина пролета, м; - коэффициент надежности по нагрузке.2) Нагрузка от массы бетона омоноличивания блоков пролетного строения: - нормативная:  - расчетная:  где  - объем бетона омоноличивания на пролет, м3; - количество блоков в поперечном сечении, шт.3) Нагрузка от барьерного ограждения: - нормативная:  - расчетная:  где  - вес одного погонного метра барьерного ограждения, тс/м.4) Нагрузка от перильных ограждений: - нормативная:  - расчетная:  где  - вес одного погонного метра перильного ограждения, тс/м; - дина секции перильного ограждения, м.5) Нагрузка от слоев дорожной одежды ездового полотна и тротуаров.
- нормативная:  - расчетная:  где  - ширина покрытия, м; - толщина покрытия, м; - средняя плотность а/б, тс/м3.
- нормативная:  - расчетная: 
- нормативная:  - расчетная:  где  - ширина защитного слоя из бетона, м; - толщина защитного слоя из бетона, м.
- нормативная:  - расчетная:  где  - ширина гидроизоляции, м; - толщина гидроизоляции, м; - удельный вес гидроизоляции, тс/м3.
- нормативная:  - расчетная:  где - ширина монолитной плиты, м;- толщина монолитной плиты, м.
- нормативная:  - расчетная:  где  - объем бетона подтротуарной плиты, м3.
- нормативная:  - расчетная:  где  - вес одного бортового камня, тс/м.Суммарная интенсивная нагрузка: - нормативная:  - расчетная:  Постоянное воздействие оказывает влияние на несущую конструкцию пролетного строения, которое выражается через: - изгибающий момент: нормативный  и расчетный  ;- поперечную силу: нормативную  и расчетную  .Для их определения необходимо построить линии влияния изгибающих моментов и поперечных сил в характерных сечениях по длине балки. Линии влияния изгибающих моментов и поперечных сил изображены на рисунке 2.1.  Рисунок 2.1 – Линии влияния изгибающих моментов и поперечных сил Определим изгибающий момент в 1-ом сечении: - нормативный:  - расчетный:  Определим поперечную силу в 1-ом сечении: - нормативная:  - расчетная:  Определим поперечную силу в 2-ом сечении: - нормативная:  - расчетная:  где  - площадь соответствующей линии влияния.3 Определение коэффициентов поперечной установки КПУ – отношение доли временной вертикальной нагрузки, воспринимаемой одной рассматриваемой главной балкой к временной нагрузке, находящейся на всем пролетном строении в одной полосе загружения с двумя осями:  (3.1)где  - соответствующие ординаты.3.1 Определение КПУ методом рычага Метод рычага применяют для определения КПУ в сечениях над опорой. Суть метода рычага: поперечная жесткость элементов пролетного строения настолько мала, что связи между ними можно рассматривать в виде разрезных балок, опирающихся на главные балки. Линия влияния давления, приходящегося на главную балку будет треугольной. Наиболее нагруженной при этом способе будет одна из средних балок. Схема определения КПУ методом рычага представлена на рисунке 3.1.1.  Рисунок 3.1.1 – Схема для определения КПУ методом рычага Определим КПУ от воздействия толпы, нагрузок АК и НК-112:     3.2 Определение КПУ методом внецентренного сжатия Метод внецентренного сжатия применяют при расположении грузов в средней части пролета. Суть данного метода заключается в следующем: поперечная жесткость пролетного строения настолько велика, что поперечные сечения можно рассматривать как абсолютно жесткие недеформируемые диски. При действии на пролетное строение любой нагрузки деформации в поперечном направлении будут происходить по закону плоскости. Следовательно, линия влияния давления на главные балки будет иметь прямолинейное очертание. Для вычисления ординат линии влияния давления на главную балку действие груза Р=1, расположенного с эксцентриситетом е относительно продольной оси моста, заменяют действием такого же груза, приложенного по оси пролетного строения и моментом М = Рl. Схема для вычисления КПУ методом внецентренного сжатия приведена на рисунке 3.2.1. Формулы для вычисления ординат линий влияния давления на крайнюю и первую балки имеют следующий вид:  (3.2) (3.3)Определим ординаты линии влияния давления на крайние балки:    Рисунок 3.2.1 – Схема для вычисления КПУ методом внецентренного сжатия. Определим КПУ для: - АК (1-ый случай загружения):    - АК (2-ой случай загружения):   - НК-112:  4 Определение усилий в плите пролетного строения Для определения усилий в несущей конструкции пролетного строения используются два подхода. Один подход основан на рассмотрении всего пролетного строения как единой системы. При этом сразу определяются силы и моменты, действующие во всех направлениях. Второй подход основан на расчленении системы на отдельные элементы и на раздельном рассмотрении работы пролетного строения в продольном и поперечном направлениях. Рассматривая работу пролетного строения в поперечном направлении, определяют коэффициент поперечной установки. Затем рассматривают работу пролетного строения вдоль моста, выделяя только одну балку с максимальным КПУ, а остальные балки выполняют такими же. Если в пролетном строении балки имеют разную жесткость, то каждую рассматривают отдельно со своим КПУ. Усилия в балках определяются от воздействия одной нагрузочной полосы АК с тележкой или одного экипажа НК-112, но с умножением на КПУ. Постоянную нагрузку принимают равномерно распределенной. Исходные данные: Техническая категория автомобильной дороги - III Расчетная длина пролета – Lp=5,8 м КПУ: 1) середина пролета - АК (I случай)   - толпа  - АК (II случай)   - НК  2) на опоре   Для определения нормативных и расчетных изгибающих моментов и поперечных сил в характерных сечениях балки строят линии влияния этих усилий, загружая их временной и постоянной нагрузкой. Схемы загружения линий влияния усилий в балке представлены на рисунке 4.1.  Рисунок 4.1 - Схемы загружения линий влияния усилий в балке Усилия от нагрузки АК определяются по следующим формулам: Изгибающий момент в сечении 1-1
(4.1)
(4.2) Поперечная сила в сечении 1-1
(4.3)
(4.4) Поперечная сила в сечении 2-2
(4.5)
(4.6) где P – давление на ось тележки, кН, Р=10К (К=14 для III категории дороги);  – интенсивность равномерно распределенной части нагрузки АК, кН/м, =К;Σyi – это Σ ординат на линии влияния под осями тележки AK;  ,  – коэффициенты поперечной установки для тележки и равномерно распределенной части АК; – динамический коэффициент, который принимается:- для нагрузок АК  ,где λ- длина пролета - для нагрузки НК-112 =1,3 при  , =1,1 при  ;- для вертикальной подвижной нагрузки на тротуарах =1,0; – площадь линии влияния усилия, м2; f – коэффициент безопасности.Получаем: 1 случай установки нагрузки АК М1АКIн=140·(1,45+0,7) ·0,205·1+14·1,45·0,5·5,8·0,187·1=72,71 кН·м;  ;М1АКIр=140·2,15·0,205·1,29·1,44+14·1,45·0,5·5,8·0,187·1,29·1,2=131,66кН·м; =1,44;  =1,2;Q1АКIн=140· (0,5+0,24) ·0,205·1+14·2,9·0,5·0,5·0,187·1=23,14 кН; Q1АКIр=140· 0,74 ·0,205·1,29·1,471+14·2,9·0,5·0,5·0,187·1,29·1,2=43,24 кН; =1,471; =1,2; Q2АКIн=140· (1+0,74) ·0,5·1+14·1·5,8·0,5·0,5·1=142,1 кН; Q2АКIр=140·1,74·0, 5·1,29·1,44+14·1·5,8·0,5·0,5·1,29·1,2=257,68 кН; =1,44; =1,2.2 случай установки нагрузки АК М1АКIIн=140·(1,45+0,7) ·0,321·1+14·1,45·0,5·5,8·0,28·1=113,1 кН·м; М1АКIIр=140·2,15·0,321·1,29·1,44+14·1,45·0,5·5,8·0,28·1,29·1,2=204,99 кН·м; Q1АКIIн=140· (0,5+0,24) ·0,321·1+14·2,9·0,5·0,5·0,28·1=36,10 кН; Q1АКIIр=140· 0,74 ·0,321·1,29·1,471+14·2,9·0,5·0,5·0,28·1,29·1,2=67,50 кН; Q2АКIIн=140· (1+0,74) ·0, 5·1+14·1·5,8·0,5·0,5·1=142,1 кН; Q2АКIIр=140·1,74·0, 5·1,29·1,44+14·1·5,8·0,5·0,5·1,29·1,2=257,68 кН. Усилия от одиночной тяжеловесной нагрузки НК-112 определяются по следующим формулам: Изгибающий момент в сечении 1-1 (4.7) (4.8) Поперечная сила в сечении 1-1 (4.9) (4.10) Поперечная сила в сечении 2-2 (4.11) (4.12) где  кН/м при 0≤ α ≤0,25; кН/м при 0,25≤ α ≤0,5;λ- длина загружения линии влияния; α- положение вершины линии влияния( вначале, середине, конце). Получаем: Изгибающий момент в сечении 1-1  кН/мМ1нкн=222,05·1,45·5,8·0,5·0,204·1=190,48 кН·м; М1нкр=222,05·1,45·5,8·0,5·0,204·1,1·1=209,53кН·м; Поперечная сила в сечении 1-1  кН/м;Q1нкн=130,62·0,5·2,9·0,5·0,204·1=19,32 кН; Q1нкр=130,62·0,5·2,9·0,5·0,204·1,205·1=23,28 кН; Поперечная сила в сечении 2-2  кН/м;Q2нкн=261,24·0,5·0,5·1·5,8·1=378,80 кН; Q2нкр=261,24·0,5·0,5·1·5,8·1,1·1=416,68кН. Усилия от толпы определяются по следующим формулам: Изгибающие моменты в сечении 1-1 (4.13) (4.14) Поперечная сила в сечении 1-1 (4.15) (4.16) Поперечная сила в сечении 2-2 (4.17) (4.18) где PT= 2,0 кПА. Получаем: М1Тн=2,0·0,313·1,45·0,5·5,8·1=2,63 кН·м; М1Тр=2,0·0,313·1,45·0,5·5,8·1,2·1=3,16 кН·м; Q1Тн=2,0·0,313·0,5·0,5·2,9·1=0,45 кН; Q1Тр=2,0·0,313·0,5·0,5·2,9·1,2·1=0,54 кН; Q2Тн=0 кН; Q2Тр=0кН. Таблица 4.1- Усилия в плите пролетного строения
Для расчетов по I группе предельных состояний принимаем максимальный расчетный изгибающий момент из трех сочетаний и максимальные расчетные силы в двух сечениях из трех сочетаний  ; ; .Для расчетов по II группе предельных состояний принимаем максимальный нормативный изгибающий момент из трех сочетаний и максимальные нормативные силы в двух сечениях из трех сочетаний  ; ; . |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||