12468

Проектирование металлического моста под железную дорогу

Курсовая

Архитектура, проектирование и строительство

Полная длина моста определяется по заданному отверстию моста с учетом количества пролетов в схеме моста и конструктивных параметров опор (тип устоя, толщина промежуточной опоры и т.д.).

Русский

2014-06-10

627.76 KB

37 чел.

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту

Проектирование металлического моста под железную дорогу


Содержание.

Содержание. 2

Разработка вариантов моста под железную дорогу. 3

Вариант 1. 3

Определение общей стоимости моста. 8

Вариант 2 9

Определение общей стоимости моста. 14

Вариант 3. 15

Определение общей стоимости моста. 20

Сравнение и анализ вариантов моста. 20

Расчет пролетного строения 21

Определение расчетных усилий 21

Подбор сечений 23

Подбор сечения поперечной балки 24

Определение усилий в продольных и поперечных балках при расчете на выносливость 25

Подбор сечения "рыбки" 27

Расчет прикреплений 28

Расчет связей между продольными балками. 29

Подбор ребер жесткости 30

Расчет элементов главных ферм 31

Определение усилий в элементах фермы 33

Подбор сечений элементов главных ферм 37

Расчес прикреплений элементов решетки ферм 40

Список использованной литературы. 43

Часть 1. Разработка вариантов.

1.1   Вариант № 1.

Разработаем варианты моста под железную дорогу при следующих данных:  продольный профиль по оси мостового перехода и геологический разрез представлены в задании. Место строительства –урал, отверстие моста 465 метров, коэффициент общего размыва равен 1, УМВ – 55, УВВ –60, РСУ – 56 временная нагрузка С14, число путей – 1, класс реки по судоходству – V.

Назначение основных размеров.

Полная длина моста определяется по заданному отверстию моста с учетом количества пролетов в схеме моста и конструктивных параметров опор (тип устоя, толщина промежуточной опоры и т.д.).

Необходимая длина моста при обсыпных устоях рассчитывается по формуле: Lп=l0 + n*b + 2*с*H + 2*a, где

Lп – необходимая длина моста между концами устоев, м;

n –  количество промежуточных опор, попадающих в воду, м;

b –  средняя толщина промежуточной опоры, м;

H –высота от средней линии трапеции, образуемой горизонталями высоких и меженных вод (по которой измеряется отверстие моста), до отметки бровки полотна, м;

l0 –  отверстие моста, м;

с – крутизна откоса конусов насыпи;

a –  величина захода устоя в насыпь (a = 0,75 при H< 6м и a = 1 при H> 6м).

Число опор, попадающих в воду – 11, их ширина –3,9 м.

Таким образом:

ПР=РСУ+hгабариа+hcтр=67,69

Hнас=ПР-(УМВ+УВВ)/2=10,19м.

Lп =465+ 11*3,9+ 3*10,19 + 2*1 = 543,4 м.

Устои приняты свайные. Длина крыла устоя поверху при пролете примыкающих балок составит 5,3 м. Фактическая длина моста при принятых конструкциях составит (с учетом расстояния между торцами балок по 0,1):

Lф = 5,3*2+3*27,6+34,2*3+66*2+110+0,1*10+0,52*2+1,02*2 = 544,57м.

Фактическая длина моста превышает полную расчетную

0,0022 или 0,22%, что допустимо нормами.

Определение объемов работ.

Пролетные строения.

Пролетного строения полной длиной 111,09 м

Масса металла:

Металлоконструкций – 540,79 т

Высокопрочных болтов – 18,51 т

Опорных частей – 10,8 т

Объем железобетона:

Плиты мостового полотна – 74,4 м3

Тротуаров и убежищ – 46,7 м3

Пролетного строения полной длиной 66,94 м

Масса металла:

Металлоконструкций – 235,97 т

Высокопрочных болтов – 11,38 т

Опорных частей – 6,04 т

Объем железобетона:

Плиты мостового полотна – 44,8 м3

Тротуаров и убежищ – 28,1 м3

Пролетного строения полной длиной 34,2 м

Масса металла:

Металлоконструкций – 63,2 т

Высокопрочных болтов – 0,51 т

Опорных частей – 3,2 т

Объем железобетона:

Плиты мостового полотна – 37,5 м3

Тротуаров и убежищ – 14,3 м3

Пролетного строения полной длиной 27,6 м

Объем железобетона:

83,0

Промежуточные опоры. Имеем 11 промежуточных опор, 2 высотой по 13,5м, 9 высотой 12,22м.

Объем оголовка опоры из монолитного железобетона:

Vог =8,2*1,2*4,1 = 40,34  м3

Объем тела опоры из монолитного железобетона:

Vт.о =9,3*3,9*8 = 290 м3

Объем ростверка высотой 2,0 м из монолитного железобетона:

Vроств.= 9,00*4,7*3 = 126,9 м3.

Определяем необходимое количество свай – оболочек из железобетона диаметром    1,60 см.

При компоновке фундамента из свай (свай – оболочек) можно пользоваться следующей методикой:

– коэффициент, учитывающий влияние изгибающих моментов, действующего по подошве ростверка, равный 1,5 – 1,8;

N – сумма расчетных вертикальных сил, действующих по подошве фундамента;

N = Gпр.стр + Gмп + Gоп+ Nвр

nc – число свай – оболочек;

Gc – расчетная нагрузка от веса одной сваи;

Gc = 1,1*2,4*(πd2/4)*lc,

lc – полная длина сваи;

Fd – несущая способность сваи по грунту.

Здесь Gпр.стр, Gмп, Gоп, Nвр – вертикальные давления, тс, соответственно от собственного веса конструкций пролетных строений, опирающихся на опору; нагрузка от веса мостового полотна; от собственного веса опоры; от временной нагрузки на оголовок опоры от подвижного состава.

Указанные величины определяются по формулам

Gпр.стр = 0,5*1,1*(Gпр.стр1 +  Gпр.стр2);

Gоп = 1,1*Vоп*2,4;

Nвр = γf*(1+ μ )*ν*λ/2, где

l1,l2 – полные длины пролетных строений, опирающихся на опоры, м;

γf  –   коэффициент надежности для временной нагрузки;

1+μ = 1,0

1,1 – коэффициент надежности для собственного веса конструкции;

2,4 – объемная масса железобетона, т/м3

Vоп – объем тела опоры и фундамента, м3;

Gпр.стр = 0,5*1,1*(540.79+18.51+10.8+2.4*(74.4+46.7)+235.97+11.38+6.04+2.4*(44.8+28.1)) = 709 тс;

Gоп = 1,1*156.535*2,4 = 413.252 тс;

Nвр = 1,1*1,0*11*(111.9 +66.94)/2 = 1377 тс;

N = 709 + 413.252 +1377= 2499 тс

Gc = 1,1*2,4*(3,14*1,62/4)*21 = 111,41 тс

= 5,6

Примем 6 свай диаметром 1,60 см длиной 2 м под  каждую опору

Объем полых свай при толщине стенки 8 см из расчета 19 штук на опору:

             Объем бетона заполнения полых свай:

Устои.Имеем 2 устоя длинной по 5,3 м.

Определяем необходимое количество свай – оболочек из железобетона диаметром    60 см.

При компоновке фундамента из свай (свай – оболочек) можно пользоваться следующей методикой:

– коэффициент, учитывающий влияние изгибающих моментов, действующего по подошве ростверка, равный 1,5 – 1,8;

N – сумма расчетных вертикальных сил, действующих по подошве фундамента;

N = Gпр.стр + Gмп + Gоп+ Nвр

nc – число свай – оболочек;

Gc – расчетная нагрузка от веса одной сваи;

Gc = 1,1*2,4*(πd2/4)*lc,

lc – полная длина сваи;

Fd – несущая способность сваи по грунту.

Здесь Gпр.стр, Gмп, Gоп, Nвр – вертикальные давления, тс, соответственно от собственного веса конструкций пролетных строений, опирающихся на опору; нагрузка от веса мостового полотна; от собственного веса опоры; от временной нагрузки на оголовок опоры от подвижного состава.

Указанные величины определяются по формулам

Gпр.стр = 0,5*1,1*(Gпр.стр1 +  Gпр.стр2);

Gоп = 1,1*Vоп*2,4;

Nвр = γf*(1+ μ )*ν*λ/2, где

l1,l2 – полные длины пролетных строений, опирающихся на опоры, м;

γf  –   коэффициент надежности для временной нагрузки;

1+μ = 1,0

1,1 – коэффициент надежности для собственного веса конструкции;

2,4 – объемная масса железобетона, т/м3

Vоп – объем тела опоры и фундамента, м3;

Gпр.стр = 0,5*1,1*(63,2+0,51+3,2+2,4*(37,5+14,3) = 105,18 тс;

Gоп = 1,1*74,5*2,4 = 196,68 тс;

Nвр = 1,1*1,0*6*34,2 = 225,72 тс;

N = 105,18 + 196,68 + 225,72= 527,58 тс

Gc = 1,1*2,4*(3,14*0,62/4)*20 = 14,92 тс

= 6,18

Примем 9 свай диаметром 60 см длиной 20 м под каждую опору.

Объем полых свай при толщине стенки 8 см из расчета 6 штук на опору:

              Объем бетона заполнения полых свай:

Объемы работ и определение стоимостей конструктивных элементов моста приведены в таблице 1.

Таблица №1

№ п/п

Наименование работ

Единица измерения

Количество

Стоимость

Единицы измерения, руб.

Общая,

руб.

1

Сталежелезобетонное пролетное строение Lп=34,2 м.

т

66,91

740

49513,4

Устройство ж/б плиты, включенной в совместную работу с главными балками. (Lп=34,2)

51,8

370

19166

2

Изготовление и монтаж стальных пролетных строений со сквозными фермами Lп=66,94

253.39

900

228100

Мостовое полотно ж/д мостов на БЖБД

1 м пути

72.9

120

8029

3

Изготовление и монтаж стальных пролетных строений со сквозными фермами Lп=111,09

570.1

900

513100

Мостовое полотно ж/д мостов на БЖБД

1 м пути

121.1

120

14530

4

Изготовление и монтаж пролетных строений из преднапреженного железобетона  Lп=27,6

83

380

31540

5

Промежуточная опора

H=13,5

457,2

140

64008

Изготовление и погружение ж/б свай – оболочек диаметром 1,6 м длиной 21м

64,845

380

24641

Заполнение ядра свай – оболочек монолитной бетонной смесью способом ВПТ

188,364

60

11301

6

Промежуточная опора

H=12,22

320.82

140

44914

Изготовление и погружение ж/б свай – оболочек диаметром 1,6 м длиной 17м

64,845

380

24641

Заполнение ядра свай – оболочек монолитной бетонной смесью способом ВПТ

188,364

60

11301

7

Устой

74,5

90

6705

Изготовление и погружение ж/б свай – оболочек диаметром 0,6 м длиной 20 м

24,1

380

9158

Заполнение ядра свай – оболочек монолитной бетонной смесью способом ВПТ

27,4

60

1644

Определение общей стоимости моста приводится в таблице 2.

Таблица №2

Наименование конструктивных элементов

Кол–во однотипных элементов

Стоимость одного элемента, руб.

Общая стоимость, руб.

Сталежелезобетонное пролетное строение Lп=34,2 м.

6

68680

412100

Cтальные пролетные строения со сквозными фермами Lп=66,94

2

236100

472200

Cтальные пролетные строения со сквозными фермами Lп=111,09

1

527600

527600

Сталежелезобетонное пролетное строение Lп=27,6 м.

3

31540

94620

Промежуточная опора

H=13,5

2

99950

199900

Промежуточная опора

H=12,22

9

80860

161700

Устои

2

17510

35020

Общая стоимость моста по варианту №1

1,905  млн.руб.

1.2   Вариант № 2.

Назначение основных размеров.

Полная длина моста определяется по заданному отверстию моста с учетом количества пролетов в схеме моста и конструктивных параметров опор (тип устоя, толщина промежуточной опоры и т.д.).

Необходимая длина моста при обсыпных устоях рассчитывается по формуле:

 Lп=l0 + n*b + 2*с*H + 2*a, где

Lп – необходимая длина моста между концами устоев, м;

n –  количество промежуточных опор, попадающих в воду, м;

b –  средняя толщина промежуточной опоры, м;

H –высота от средней линии трапеции, образуемой горизонталями высоких и меженных вод (по которой измеряется отверстие моста), до отметки бровки полотна, м;

l0 –  отверстие моста, м;

с – крутизна откоса конусов насыпи;

a –  величина захода устоя в насыпь (a = 0,75 при H< 6м и a = 1 при H> 6м).

Число опор, попадающих в воду – 6,высота 12,61м их ширина – 3,9 м.

Таким образом:

ПР=РСУ+hгабариа+hcтр=67,69

Hнас=ПР-(УМВ+УВВ)/2=10,19м.

Lп =465+ 6*3,9+ 3*10,19 + 2*1 = 521 м.

Устои приняты свайные. Длина крыла устоя поверху при пролете примыкающих балок составит 5,3 м. Фактическая длина моста при принятых конструкциях составит (с учетом расстояния между торцами балок по 0,1):

Lф = 5,3*2+34,2*2+27.6*2+397.14+0,1*6 = 531,64м.

Фактическая длина моста превышает полную расчетную

0,02 или 2%, что допустимо нормами.

Определение объемов работ.

Пролетные строения.

Пролетного строения полной длиной 34,2 м

Масса металла:

Металлоконструкций – 63,2 т

Высокопрочных болтов – 0,51 т

Опорных частей – 3,2 т

Объем железобетона:

Плиты мостового полотна – 37,5 м3

Тротуаров и убежищ – 14,3 м3

Пролетного строения полной длиной 397,14 м (3х132)

Масса металла:

Металлоконструкций – 2307,4 т

Высокопрочных болтов – 76,4 т

Опорных частей – 58,2 т

Объем железобетона:

Плиты мостового полотна – 54,9 м3

Лесоматериалов – 183,6 м3

Пролетного строения полной длиной 27,6 м

Объем железобетона:

83,0

Промежуточные опоры. Имеем 6 промежуточных опор, 2 высотой по 13,5м, 4 высотой 12,61м.

Объем оголовка опоры из монолитного железобетона:

Vог =8,2*1,2*4,1 = 40,34  м3

Объем тела опоры из монолитного железобетона:

Vт.о =9,3*3,9*8 = 290 м3

Объем ростверка высотой 2,0 м из монолитного железобетона:

Vроств.= 9,00*4,7*3 = 126,9 м3.

Определяем необходимое количество свай – оболочек из железобетона диаметром    1,60 см.

При компоновке фундамента из свай (свай – оболочек) можно пользоваться следующей методикой:

– коэффициент, учитывающий влияние изгибающих моментов, действующего по подошве ростверка, равный 1,5 – 1,8;

N – сумма расчетных вертикальных сил, действующих по подошве фундамента;

N = Gпр.стр + Gмп + Gоп+ Nвр

nc – число свай – оболочек;

Gc – расчетная нагрузка от веса одной сваи;

Gc = 1,1*2,4*(πd2/4)*lc,

lc – полная длина сваи;

Fd – несущая способность сваи по грунту.

Здесь Gпр.стр, Gмп, Gоп, Nвр – вертикальные давления, тс, соответственно от собственного веса конструкций пролетных строений, опирающихся на опору; нагрузка от веса мостового полотна; от собственного веса опоры; от временной нагрузки на оголовок опоры от подвижного состава.

Указанные величины определяются по формулам

Gпр.стр = 0,5*1,1*(Gпр.стр1 +  Gпр.стр2);

Gоп = 1,1*Vоп*2,4;

Nвр = γf*(1+ μ )*ν*λ/2, где

l1,l2 – полные длины пролетных строений, опирающихся на опоры, м;

γf  –   коэффициент надежности для временной нагрузки;

1+μ = 1,0

1,1 – коэффициент надежности для собственного веса конструкции;

2,4 – объемная масса железобетона, т/м3

Vоп – объем тела опоры и фундамента, м3;

Gпр.стр =1,1*(769+25,5+19,6+2,4*18,3+0,71*61,2) = 991,583 тс;

Gоп = 1,1*177,273*2,4 = 1207 тс;

Nвр = 2033 тс;

N = 991,583 +1207 +2033= 4231 тс

Gc = 1,1*2,4*(3,14*1,62/4)*28 = 148,5 тс

= 5,9

Объем полых свай при толщине стенки 12 см из расчета 19 штук на опору:

             Объем бетона заполнения полых свай:

Устои.Имеем 2 устоя длинной по 5,3 м.

Определяем необходимое количество свай – оболочек из железобетона диаметром    60 см.

При компоновке фундамента из свай (свай – оболочек) можно пользоваться следующей методикой:

– коэффициент, учитывающий влияние изгибающих моментов, действующего по подошве ростверка, равный 1,5 – 1,8;

N – сумма расчетных вертикальных сил, действующих по подошве фундамента;

N = Gпр.стр + Gмп + Gоп+ Nвр

nc – число свай – оболочек;

Gc – расчетная нагрузка от веса одной сваи;

Gc = 1,1*2,4*(πd2/4)*lc,

lc – полная длина сваи;

Fd – несущая способность сваи по грунту.

Здесь Gпр.стр, Gмп, Gоп, Nвр – вертикальные давления, тс, соответственно от собственного веса конструкций пролетных строений, опирающихся на опору; нагрузка от веса мостового полотна; от собственного веса опоры; от временной нагрузки на оголовок опоры от подвижного состава.

Указанные величины определяются по формулам

Gпр.стр = 0,5*1,1*(Gпр.стр1 +  Gпр.стр2);

Gоп = 1,1*Vоп*2,4;

Nвр = γf*(1+ μ )*ν*λ/2, где

l1,l2 – полные длины пролетных строений, опирающихся на опоры, м;

γf  –   коэффициент надежности для временной нагрузки;

1+μ = 1,0

1,1 – коэффициент надежности для собственного веса конструкции;

2,4 – объемная масса железобетона, т/м3

Vоп – объем тела опоры и фундамента, м3;

Gпр.стр = 0,5*1,1*(63,2+0,51+3,2+2,4*(37,5+14,3) = 105,18 тс;

Gоп = 1,1*74,5*2,4 = 196,68 тс;

Nвр = 1,1*1,0*6*34,2 = 225,72 тс;

N = 105,18 + 196,68 + 225,72= 527,58 тс

Gc = 1,1*2,4*(3,14*0,62/4)*20 = 14,92 тс

= 6,18

Примем 9 свай диаметром 60 см длиной 20 м под каждую опору.

Объем полых свай при толщине стенки 8 см из расчета 6 штук на опору:

              Объем бетона заполнения полых свай:

Объемы работ и определение стоимостей конструктивных элементов моста приведены в таблице 3.  

Таблица №3

№ п/п

Наименование работ

Единица измерения

Количество

Стоимость

Единицы измерения, руб.

Общая,

руб.

1

Изготовление и монтаж стальных пролетных строений со сквозными фермами Lп=397,14

2172

900

1955000

Мостовое полотно ж/д мостов на БЖБД

1 м пути

54,9

120

6588

2

Сталежелезобетонное пролетное строение Lп=34,2 м.

т

66,91

740

49513,4

Устройство ж/б плиты, включенной в совместную работу с главными балками. (Lп=34,2)

51,8

370

19166

3

Изготовление и монтаж железобетонного пролетного строения Lп=27,6 м.

т

83

380

3154

4

Промежуточная опора

H=13,5

457,2

140

64008

Изготовление и погружение ж/б свай – оболочек диаметром 1,6 м длиной 28м

273,8

380

104044

Заполнение ядра свай – оболочек монолитной бетонной смесью способом ВПТ

795,32

60

47719

5

Промежуточная опора

H=12,61

166,2

380

63156

Изготовление и погружение ж/б свай – оболочек диаметром 1,6 м длиной 17м

482,87

60

28972

Заполнение ядра свай – оболочек монолитной бетонной смесью способом ВПТ

166,2

380

63156

6

Устой

74,5

90

6705

Изготовление и погружение ж/б свай – оболочек диаметром 0,6 м длиной 20 м

24,1

380

9158

Заполнение ядра свай – оболочек монолитной бетонной смесью способом ВПТ

27,4

60

1644

Определение общей стоимости моста приводится в таблице 4.

Таблица №4

Наименование конструктивных элементов

Кол–во однотипных элементов

Стоимость одного элемента, руб.

Общая стоимость, руб.

Изготовление и монтаж стальных пролетных строений со сквозными фермами Lп=397,14

1

1955000

1955000

Сталежелезобетонное пролетное строение Lп=34,2 м.

2

68679,4

137359

Железобетонное пролетное строение Lп=27,6 м.

2

3154

6308

Промежуточная опора

H=13,5

2

215851,2

431702

Промежуточная опора

H=12,61

4

44911,82

80720

Устои

2

17507

35014

Общая стоимость моста по варианту №2

2,612 млн.руб.

1.3   Вариант № 3.

Назначение основных размеров.

Полная длина моста определяется по заданному отверстию моста с учетом количества пролетов в схеме моста и конструктивных параметров опор (тип устоя, толщина промежуточной опоры и т.д.).

Необходимая длина моста при обсыпных устоях рассчитывается по формуле:

Lп=l0 + n*b + 2*с*H + 2*a, где

Lп – необходимая длина моста между концами устоев, м;

n –  количество промежуточных опор, попадающих в воду, м;

b –  средняя толщина промежуточной опоры, м;

H –высота от средней линии трапеции, образуемой горизонталями высоких и меженных вод (по которой измеряется отверстие моста), до отметки бровки полотна, м;

l0 –  отверстие моста, м;

с – крутизна откоса конусов насыпи;

a –  величина захода устоя в насыпь (a = 0,75 при H< 6м и a = 1 при H> 6м).

Число опор, попадающих в воду – 6,высота 12,61м их ширина – 3,9 м.

Таким образом:

ПР=РСУ+hгабариа+hcтр=67,69

Hнас=ПР-(УМВ+УВВ)/2=10,19м.

Lп =465+ 8*3,9+ 3*10,19 + 2*1 = 523м.

Устои приняты свайные. Длина крыла устоя поверху при пролете примыкающих балок составит 5,3 м. Фактическая длина моста при принятых конструкциях составит (с учетом расстояния между торцами балок по 0,1):

Lф = 5,3*2+34,2*2+27.6*4+353,14+0,1*6 = 543,14м.

Фактическая длина моста превышает полную расчетную

0,037 или 3,7%, что допустимо нормами.

Определение объемов работ.

Пролетные строения.

Пролетного строения полной длиной 34,2 м

Масса металла:

Металлоконструкций – 63,2 т

Высокопрочных болтов – 0,51 т

Опорных частей – 3,2 т

Объем железобетона:

Плиты мостового полотна – 37,5 м3

Тротуаров и убежищ – 14,3 м3

Пролетного строения полной длиной 353,14 м (110+132+110)

Масса металла:

Металлоконструкций – 1569 т

Высокопрочных болтов – 56 т

Опорных частей – 50 т

Объем железобетона:

Плиты мостового полотна – 60 м3

Лесоматериалов – 164 м3

Пролетного строения полной длиной 27,6 м

Объем железобетона:

83,0

Промежуточные опоры. Имеем 8 промежуточных опор, 2 высотой по 13,5м, 9 высотой 12,61м.

Объем оголовка опоры из монолитного железобетона:

Vог =8,2*1,2*4,1 = 40,34  м3

Объем тела опоры из монолитного железобетона:

Vт.о =9,3*3,9*8 = 290 м3

Объем ростверка высотой 2,0 м из монолитного железобетона:

Vроств.= 9,00*4,7*3 = 126,9 м3.

Определяем необходимое количество свай – оболочек из железобетона диаметром    1,60 см.

При компоновке фундамента из свай (свай – оболочек) можно пользоваться следующей методикой:

– коэффициент, учитывающий влияние изгибающих моментов, действующего по подошве ростверка, равный 1,5 – 1,8;

N – сумма расчетных вертикальных сил, действующих по подошве фундамента;

N = Gпр.стр + Gмп + Gоп+ Nвр

nc – число свай – оболочек;

Gc – расчетная нагрузка от веса одной сваи;

Gc = 1,1*2,4*(πd2/4)*lc,

lc – полная длина сваи;

Fd – несущая способность сваи по грунту.

Здесь Gпр.стр, Gмп, Gоп, Nвр – вертикальные давления, тс, соответственно от собственного веса конструкций пролетных строений, опирающихся на опору; нагрузка от веса мостового полотна; от собственного веса опоры; от временной нагрузки на оголовок опоры от подвижного состава.

Указанные величины определяются по формулам

Gпр.стр = 0,5*1,1*(Gпр.стр1 +  Gпр.стр2);

Gоп = 1,1*Vоп*2,4;

Nвр = γf*(1+ μ )*ν*λ/2, где

l1,l2 – полные длины пролетных строений, опирающихся на опоры, м;

γf  –   коэффициент надежности для временной нагрузки;

1+μ = 1,0

1,1 – коэффициент надежности для собственного веса конструкции;

2,4 – объемная масса железобетона, т/м3

Vоп – объем тела опоры и фундамента, м3;

Gпр.стр = 0,5*1,1*(540.79+18.51+10.8+2.4*51+0.71*54.661*2+679+25.467+19.4+2,4*18.3+0.71*54.7 = 845.852 тс;

Gоп = 1,1*177,273*2,4 = 1207 тс;

Nвр = 1863 тс;

N = 845.852 + 1207 +1863= 3916 тс

Gc = 1,1*2,4*(3,14*1,62/4)*24 = 137.3 тс

= 5.9

Примем 6 свай диаметром 1,60 см длиной 24 м под каждую опору.

Объем полых свай при толщине стенки 12 см из расчета 6 штук на опору:

             Объем бетона заполнения полых свай:

Устои.Имеем 2 устоя длинной по 5,3 м.

Определяем необходимое количество свай – оболочек из железобетона диаметром    60 см.

При компоновке фундамента из свай (свай – оболочек) можно пользоваться следующей методикой:

– коэффициент, учитывающий влияние изгибающих моментов, действующего по подошве ростверка, равный 1,5 – 1,8;

N – сумма расчетных вертикальных сил, действующих по подошве фундамента;

N = Gпр.стр + Gмп + Gоп+ Nвр

nc – число свай – оболочек;

Gc – расчетная нагрузка от веса одной сваи;

Gc = 1,1*2,4*(πd2/4)*lc,

lc – полная длина сваи;

Fd – несущая способность сваи по грунту.

Здесь Gпр.стр, Gмп, Gоп, Nвр – вертикальные давления, тс, соответственно от собственного веса конструкций пролетных строений, опирающихся на опору; нагрузка от веса мостового полотна; от собственного веса опоры; от временной нагрузки на оголовок опоры от подвижного состава.

Указанные величины определяются по формулам

Gпр.стр = 0,5*1,1*(Gпр.стр1 +  Gпр.стр2);

Gоп = 1,1*Vоп*2,4;

Nвр = γf*(1+ μ )*ν*λ/2, где

l1,l2 – полные длины пролетных строений, опирающихся на опоры, м;

γf  –   коэффициент надежности для временной нагрузки;

1+μ = 1,0

1,1 – коэффициент надежности для собственного веса конструкции;

2,4 – объемная масса железобетона, т/м3

Vоп – объем тела опоры и фундамента, м3;

Gпр.стр = 0,5*1,1*(63,2+0,51+3,2+2,4*(37,5+14,3) = 105,18 тс;

Gоп = 1,1*74,5*2,4 = 196,68 тс;

Nвр = 1,1*1,0*6*34,2 = 225,72 тс;

N = 105,18 + 196,68 + 225,72= 527,58 тс

Gc = 1,1*2,4*(3,14*0,62/4)*20 = 14,92 тс

= 6,18

Примем 9 свай диаметром 60 см длиной 20 м под каждую опору.

Объем полых свай при толщине стенки 8 см из расчета 6 штук на опору:

                          Объем бетона заполнения полых свай:

Объемы работ и определение стоимостей конструктивных элементов моста приведены в таблице 5.  

Таблица №5

№ п/п

Наименование работ

Единица измерения

Количество

Стоимость

Единицы измерения, руб.

Общая,

руб.

1

Изготовление и монтаж стальных пролетных строений со сквозными фермами Lп=353,14

1675

900

1507500

Мостовое полотно ж/д мостов на БЖБД

1 м пути

60

120

7200

2

Сталежелезобетонное пролетное строение Lп=34,2 м.

т

66,91

740

49513,4

Устройство ж/б плиты, включенной в совместную работу с главными балками. (Lп=34,2)

51,8

370

19166

3

Изготовление и монтаж железобетонного пролетного строения Lп=27,6 м.

т

83

380

3154

4

Промежуточная опора

H=13,5

457,2

140

64008

Изготовление и погружение ж/б свай – оболочек диаметром 1,6 м длиной 24м

234,7

380

89186

Заполнение ядра свай – оболочек монолитной бетонной смесью способом ВПТ

681,7

60

40902

5

Промежуточная опора

H=12,61

330.93

140

46330

Изготовление и погружение ж/б свай – оболочек диаметром 1,6 м длиной 17м

166,2

380

63156

Заполнение ядра свай – оболочек монолитной бетонной смесью способом ВПТ

482,87

60

28972

6

Устой

74,5

90

6705

Изготовление и погружение ж/б свай – оболочек диаметром 0,6 м длиной 20 м

24,1

380

9158

Заполнение ядра свай – оболочек монолитной бетонной смесью способом ВПТ

27,4

60

1644

Определение общей стоимости моста приводится в таблице 6.

Таблица №6

Наименование конструктивных элементов

Кол–во однотипных элементов

Стоимость одного элемента, руб.

Общая стоимость, руб.

Изготовление и монтаж стальных пролетных строений со сквозными фермами Lп=353,14

1

1955000

1514700

Сталежелезобетонное пролетное строение Lп=34,2 м.

2

68679,4

137359

Железобетонное пролетное строение Lп=27,6 м.

4

3154

12616

Промежуточная опора

H=13,5

2

215851,2

194176

Промежуточная опора

H=12,61

4

44911,82

138458

Устои

2

17507

35014

Общая стоимость моста по варианту №2

2,019 млн.руб.

Сравнение вариантов.

Общая стоимость вариантов представлена в таблице №7

№ Варианта

Общая стоимость

Вариант №1

1,905 млн.руб.

Вариант №2

2,612 млн.руб.

Вариант №3

2,019 млн.руб.

 Первый вариант моста имеет типовые решетчатые фермы и балки(металлические и из преднапреженного железобетона), этот вариант обеспечивает проход судов по всему створу водотока. Недостатком является большое количество промежуточных опор, что в суровых условиях может увеличить сроки строительства.

Второй вариант наиболее дорогой, но он имеет минимальное количество опор из-за больших пролетов, также большие пролеты позволяют отодвинуть опоры на мелководье и как и в первом варианте обеспечивается проход судов по всему створу водотока. В конструкции этого варианта содержится неразрезная решетчатая ферма, она позволяет уменьшить материалоемкость, но усложняет саму конструкцию . Масштабность данного варианта, придает ему внушительности.

Третий вариант, как и второй имеет небольшое количество опор, и в основе лежит неразрезная решетчатая ферма, но меньшего размера. аналогично предыдущим вариантам обеспечивается проход судов по всему створу водотока.

Так как первый вариант, является самым выгодным с экономической точки зрения и простоты сооружения, он был принят к расчету.

  1.  Расчет пролетного строения.
  2.  Определение расчетных усилий.

Проезжая часть пролетных строений работает в сложных условиях. Через мостовое полотно она непосредственно воспринимает местную нагрузку от подвижного состава, связана с главными фермами и взаимодействует с ними.

Определим сначала усилия в продольных и поперечных балках, необходимые для их расчета на прочность.

Расчетная схема продольной балки.

 Собственный вес двух продольных балок с учетом веса связей между балками можно ориентировочно определять по формуле:

где d – панель продольной балки.

Расчетная постоянная нагрузка на одну балку при расчете на прочность будет равна:

  где pмпсобственный вес мостового полотна.        pмп=2,3 тс/м.

       .

Находим эквивалентные нормативные временные нагрузки на продольные балки заданного класса q0.5 и q0, и коэффициенты к ним γ f,q  и 1+μ.

γ f,q= 1,3--1,267.

1+μ=1+;

1+μ=1+1,44.

q0.5 =21,39 тс/м;               q0=24,44 тс/м;

Расчетные усилия в продольной балке при расчете на прочность определяют по

формулам.

Наибольший изгибающий момент в середине пролета:

М0,5=(p*d2)/8+0.5*γ f,q  *(1+ μ)*( q0.5* d2)/8.

М0,5 =(1,73*112)/8+0,5*1,267*1,44*(21,39*112)/8=321,3  тс*м.

Наибольшая поперечная сила у опоры:

Q0=(p*d)/2+0.5*γ f,q *(1+ μ)*( q0* d)/2.

Q0=(1,73*11)/2+0,5*1,267*1,44*(24,44*11)/2=132,14  тс.

где q0.5, q0 – эквивалентная временная вертикальная нагрузка для линий влияния с параметрами λ=d и α, равными соответственно 0,5и 0;

0,5 – коэффициент, учитывающий распределение временной нагрузки на две продольные балки.

При расчете поперечной балки в качестве расчетной схемы можно принимать свободно опертую балку на двух опорах с пролетом, равным расстоянию между осями главных ферм B.

Поперечная балка воспринимает собственный вес и давления Д от продольных балок в смежных панелях. По сравнению с этими силами собственный вес поперечной балки невелик, и при эскизных расчетах им можно пренебречь.

Наибольший изгибающий момент в пролете на участке b при расчете на прочность:

 где ,    - площадь линии влияния Д.

Значения γ f,q , 1+μ и q определяются для линий влияния при λ=2d и α=0,5.

Вычисляем значения γ f,q , 1+μ и q:

γ f,q= 1,3-1,234;

1+μ=1+1,34;

q=17,98тс/м.                     b=1,7 м.

Определяем силовые воздействия Д на поперечную балку:

Д=1,73*11+0,5*1,234*1,34*17,98*11=182,55 тс.

Изгибающий момент и перерезывающая сила в поперечной балке соответственно равны:

М=182,55*2,05=374,22 тс*м.          Q=182,55 тс.

2.2. Подбор сечений.

 Сечения балок принимаются двутавровыми. С целью обеспечения более простой и надежной конструкции прикрепления продольной и поперечной балок их высоты целесообразно принять одинаковыми. Материал пролетного строения сталь марки 15ХСНД, поставляемая в термоулучшенном состоянии. Расчетное сопротивление по пределу текучести 3000 кгс/см2 при толщине проката от 8 до 32 мм.

Высоту балки назначаем h=1600 мм.

Размеры балки принимаем: В=300 мм

                                                  tст=12 мм

                                                  tпол=20 мм.

Принимаем высокопрочные болты диаметром dб=22 мм,               тогда отверстие под болт принимаем диаметром d=25 мм.

Ix=2[(93,6*392)+(60*792)+(1,2*783)/12+(30*23)/12] =1128602 см4 

I=4*[(2,5*23)/12+2,5*2*792] = 124827 см4

In= Ix-∆I=1128602-124827 = 1003775 см4

Wn= 2*In/h=2*1003775/160 = 12547,2 см3

 

 

Проверка выполнена.

Проводим проверку по максимальным касательным напряжениям:

,

 где Q – перерезывающая сила

Q=100,712  тс;

        τmin,efmax,ef-значения минимального и максимального напряжений в сечении            стенки;

-коэффициент, учитывающий неравномерность распределения в стенке касательных напряжений;

                          S– статический момент балки

                          S-8390,4 см4

                          I – момент инерции балки

                          I – 1128602 см4

                         tст – толщина листа стенки

                         tст=1,2 см;

                          Rs – расчетное сопротивление на сдвиг по пределу текучести

                          Rs=0.58Ry;

S0.5 г.л=F2* y2.                    S0.5 г.л=60*79 =4740 см3

S0.5 в.л= F1* y1                S0.5 в.л=93,6*39=3650,4 см3

Sn= S0.5 г.л                         ∑S0.5 =8390,4 см3

τmin,ef=(Q*Sn)/(Jx*t)              τmin,ef=(132,14*4740*)/(1128602*1,2) = 463,39

τmax,ef=(Q*∑S0.5)/(Jx*t)             τmax,ef=(132,14*8390,4*)/(1128602*1,2) = 818,64

=1,25-0,25*(463,39/818,64)=1,108

<

Проверка выполнена.

2.2.2.  Подбор сечения поперечной балки

Высоту балки назначаем h=1600 мм.

Размеры балки принимаем: В=350 мм

                                                  tст=12 мм

                                                  tпол=20 мм.

Принимаем высокопрочные болты диаметром dб=22 мм,               тогда отверстие под болт принимаем диаметром d=25 мм.

Ix=2[(93,6*392)+(70*792)+(1,2*783)/12+(35*23)/12] =1253428 см4 

I=4*[(2,5*23)/12+2,5*2*792] = 124827 см4

In= Ix-∆I=1128602-124827 = 1128601 см4

Wn= 2*In/h=2*1128601/160 = 14107,5 см3

Проверка выполнена:

Проводим проверку по максимальным касательным напряжениям:

,    

   =1,25-0,25*(τmin,ef/ τmax,ef),     

S0.5 г.л=F2* y2.                    S0.5 г.л=70*79=5530 см3

S0.5 в.л= F1* y1                S0.5 в.л=93,6*39=3650,4 см3

Sn= S0.5 г.л                         ∑S0.5 =9180,4 см4

     τmin,ef=(Q*Sn)/(Jx*t)            τmin,ef=(182,55 *5530*)/(1253428,2*1,2)=671,2

     τmax,ef=(Q*∑S0.5)/(Jx*t)     τmax,ef=(182,55 *9180,4 *)/(1253428,2*1,2)=1114,2

=1,25-0,25*(671,2/1114,2)=1,1

      

<

Проверка выполнена.

Проверка по “приведенным напряжениям”

,

τm= Q/(h*t)= 182,55 *103/(156*1,2)=975 кгс/см2 

        τm  

975 кгс/см2 < 1566 кгс/см2

 

.

<

Проверка выполнена.

  1.  Определение усилий в продольных и поперечных балках при расчете на выносливость.

Расчетная постоянная нагрузка на продольную балку равна:

      при =1.

  где pмпсобственный вес мостового полотна.        pмп=2,3 тс/м.

Эквивалентная нормативная временная нагрузка на продольную балку.

q0.5 =21,39 тс/м;  

 

(1+2/3*μ)=1+2/3*[18/(30+11)]=1,3

Усилия в продольной балке при расчете на выносливость определяются по формулам:

М/min 0.5=(p'*d2)/8=(1,47*112)/8=22,3 тс*м;               

М/max 0.5=(p'*d2)/8+0,5*(1+2/3*μ)*ε*( q0.5*d2)/8

М/max 0.5=(1,47*112)/8+0,5*1,3*0,85*(21,39*112)/8=201 тс*м.

где ε=0,85-понижающий коэффициент.

Коэффициент асимметрии цикла нагрузки.

ρ=( М/min/ М/max)

ρ=(22,3/201)=0,111

Коэффициент понижения расчетного сопротивления стали Rу.

< 1.

      где    - коэффициент равный 1.0 для железнодорожных мостов;

      и  - коэффициенты зависящие от марки стали и принимаемые

     равными = 0,72    =0,24;

        - эффективный коэффициент концентрации напряжений,

     в середине пролета =1.3.

     в опорном сечении =1.8;

- коэффициент, зависящий от длины загружения линии

     влияния;

- коэффициент асимметрии цикла загружения  

в опорном сечении:

        =ν-ξ*λ

        =1,79-0,0355*11=1,40

< 1

Расчет поперечной балки на выносливость, как и на прочность, выполняется по расчетной схеме приведенной выше. Длина линии влияния при этом λ=2d.

    Вычисляем коэффициенты ε и (1+2/3*μ):

    (1+2/3*μ)=1+2/3*[18/(30+22)]=1,23               ε=0,85

Усилия в балке при расчете на выносливость определяются по формулам:

      

     

     ,

     =16,2+0,5*1,23*0,85*17,98*11=120 тс,                                                                                             

    где q=17,98тс/м

    

  Коэффициент асимметрии цикла нагрузки.

    =(/)

   =(16,2/120)=0,135

  < 1

     

   =1, т.к. λ=2d.

Проверка сечений балок при расчете на выносливость.

Расчет на выносливость продольной балки:

σmax,ef = /(χ3*W) < γω*m* Rу

σmax,ef =201*102*103 /(1,05*11821,3) < 0,65*0,9*3000

σmax,ef =1620 < 1755

Расчет на выносливость поперечной балки:

σmax,ef =246*102*103/(1,05*14107,5)  < 0,93*0,9*3000

σmax,ef=1661 < 2511

.

  1.  Подбор сечения “рыбки”.

Схема прикрепления для случая, когда поперечные и продольные балки имеют одинаковую высоту, показана на рисунке. При расчете предполагается, что опорный изгибающий момент, действующий в местах пересечения продольных и поперечных балок, воспринимается рыбками. В соответствии с п.4.122 СНиП минимальная толщина стыковых накладок (в том числе и «рыбок») должна быть 10 мм, максимальная 16 мм.

Принимаем «рыбку» общим сечением 300*20 мм из двух накладок толщиной 10 мм и  h=1,6м.

Усилие в верхней “рыбке” определяется по формуле:

        ,         при  Моп=0,6*М0,5                      Моп=0,6*321,3=193 тс*м.                   

 

где tр – толщина рыбки, принимаем из 2-х листов общей толщиной равной 20 мм.                   

Моп=0,6*183,705  =110,22 тс*м.                   

Проводим проверку на прочность:

,

где АР – площадь поперечного сечения “рыбки”

<

Условие выполняется.

2.5. Расчет прикреплений.

Схема прикрепления продольных балок к поперечным с помощью высокопрочных болтов диаметром 22 мм показана на рисунке 5. Требуемое количество болтов n1 для прикрепления “рыбок” определяется по формуле

 где N - продольная сила, равная 120 тс;    N=N p

     m - коэффициент равный 0,9;

     ns - число контактов в соединении;           ns=1

   Qbh - расчетное усилие, воспринимаемое одним болтоконтактом.

  принимаем 16 шт. т.к болты ставятся в два ряда.


Рис. 5 Схема прикрепления продольных балок к поперечной.

Число болтов n2 (при ns=2)  и n3 (при ns=1),

необходимо для восприятия поперечной силы Q = Q0 =132,14 тс, определяются по формуле:

 , принимаем 9 шт.

 , принимаем 18 шт.

 

Рис.6 Схема прикрепления поперечной балки к узлу главной фермы.

Число высокопрочных болтов n4 и n5 в соединении при Q = 182,55 определяется по формуле:            

,принимаем12шт      , принимаем 24шт  

Поскольку количество высокопрочных болтов превышает 20 шт. необходимо произвести корректировку расчета, приняв несущую способность одного болтоконтакта 10,85 тс.

>20 шт ,    принимаем   =22 шт.  

2.6. Расчет связей между продольными балками.

Элементы связей воспринимают сжимающие или растягивающие усилия. Поэтому минимальный размер сечений определяется прежде всего требованиями допустимой предельной гибкости пр:

,

Рис. 7 Схема расположения продольных связей

Связи принимаем из уголков 90х90х6 с радиусом инерции rmin=2.78*10-2м. Тогда

, условие выполняется.

Число монтажных болтов определяется по формуле

 принимаем 2 шт.

2.7. Подбор ребер жесткости.

Для обеспечения местной устойчивости сжатых зон вертикальных стенок балок применяют ребра жесткости. Кроме того, ребра жесткости должны быть предусмотрены в местах расположения поперечных связей. Исходя из условия, расстояние назначается не более чем двойная высота стенки балки. Расстояние принимается равным 2,20 м. Толщина ребра назначается равной 10 мм, а ширина выступающей части из условия.

 

3. Расчет элементов главных ферм.

3.1. Построение линий влияния усилий в элементах главных ферм.

Рис8. Линии влияния усилий в элементах фермы.

3.2. Определение усилий в элементах фермы.

Постоянная нагрузка на ферму складывается из веса мостового полотна и веса металлоконструкций пролетного строения, с учетом коэффициентов надежности будет равна:

, де f1 – коэффициент надежности к постоянной нагрузке от

собственного веса металлоконструкций пролетного строения;

                                             рсв - постоянная нагрузка от собственного веса металлоконструкций

                                                     пролетного строения

                                                                ;

                                  f2 – коэффициент надежности к постоянной нагрузке от

веса мостового полотна;

                                             рмп - постоянная нагрузка от веса мостового полотна

                                                         рмп=1.15 т/м;

Максимальное значение постоянной нагрузки:

.

Минимальное значение постоянной нагрузки:

.

 Нормативное значение постоянной нагрузки:

                                                    .

Нормативную временную нагрузку определяем в зависимости от длины загружения линии влияния  и положения вершины линии влияния :

Таблица 11.

п/п

Линия влияния

Длина загружения

, м

Положение вершины

Нормативная нагрузка qт ,тс/м

1

Н0 – Н1 и Н1 – Н2

110

0.1

7.08

2

Н2 – Н3 и Н3 – Н4

110

0.3

7.04

3

В1 – В2 и В2 – В3

110

0.2

7.06

4

Н0 – В1

110

0.1

7.08

5

В1 – Н2

12.2

0.1

11.64

97.8

0.1

7.12

6

Н2 – В3

24.5

0.1

9.69

85.5

0.1

7.20

7

В1 – Н1

22

0.5

8.99

8

В3 – В4

110

0.4

7.02

9

В3 – Н3

22

0.5

8.99

10

В2 – Н2

110

0

7.10

11

В3 – Н4

36.7

0.1

8.59

73.3

0.1

7.33

 Усилия в элементах определяются путем загружения линий влияния постоянной и вертикальной временной нагрузкой. Усилие в элементе в общем случае равно:

, где р – постоянная нагрузка от веса мостового полотна и веса           

                                                               металлоконструкций пролетного строения, с учетом

                                                               коэффициентов надежности;

                                                          qт – вертикальная временная нагрузка;

                                                    (1+) – коэффициент динамики;   

                                                           f - коэффициент надежности к временной нагрузке.


Группы  элементов

Наименование элементов

Площади участков линий влияния, м

Усилия от расчетной  постоянной нагрузки, тс

Определение усилий от временной нагрузки

Расчетные усилия, тс

+

-

На прочность и устойчивость

На выносливость

При расчете на прочность и устойчивость

При расчете на выносливость

На прочность и устойчивость

На выносливость

max

min

Максимальные растягивающие

Максимальные сжимающие

Максимальные по абсолютной величине

Минимальные по абсолютной величине

pmax +f qт +(1+)

pmin +f qт -(1+)

Максимальные по абсолютной величине

Минимальные по абсолютной величине

pmax 

pmin 

pn 

qт

qт +

f qт +(1+)

qт

qт -

f qт -(1+)

(1+2/3)Nqmax

(1+2/3)Nqmin

pn + f qт +(1+)

pn + f qт +(1+)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

Нижний пояс

Н0 – Н1

Н1 – Н2

33.6

-

33.6

137.10

-

120.96

7.08

237.89

306.40

-

-

-

-

-

261.68

-

-

443.50

-

382.64

120.96

Н2 – Н3

Н3 – Н4

84.7

-

84.7

345.58

-

304.92

7.04

596.29

768.02

-

-

-

-

-

655.92

-

-

1113.60

-

960.84

304.92

Верхний пояс

В1 – В2

В2 – В3

-

64.35

-64.35

-

-208.49

-231.66

-

-

-

-

-

7.06

-454.31

-585.16

-499.74

-

-

-

-793.65

-731.40

-231.66

В3 – В4

-

96.80

-96.80

-

-313.63

-348.48

-

-

-

-

-

7.02

-679.54

-875.24

-747.49

-

-

-

-1188.87

-1095.97

-348.48

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

Раскос

Н0 – В1

-

61.60

-61.60

-

-199.58

-221.76

-

-

-

-

-

7.08

-436.14

-561.74

-109.77

-

-

-

-761.32

-331.53

-221.76

В1 – Н2

37.21

0.73

36.48

148.83

118.20

131.33

7.12

264.75

341.05

11.64

-8.50

-15.31

291.23

-16.50

489.88

102.89

422.56

114.68

Н2 – В3

3.06

37.21

-34.15

-139.33

-110.65

-122.94

9.69

26.64

48.48

7.20

-267.73

-350.94

-294.50

30.73

-

-461.59

-417.44

-92.21

В3 – Н4

27.13

6.78

20.35

83.03

65.93

73.26

7.33

198.87

265.25

8.85

-60.01

-90.69

222.73

-62.38

348.28

-24.70

295.99

10.88

Подвеска

В1 – Н1

11.00

-

11.00

44.88

-

39.60

8.99

98.89

180.85

-

-

-

-

-

108.43

-

-

225.73

-

148.03

39.60

В3 – Н3

11.00

-

11.00

44.88

-

39.60

8.99

98.89

180.85

-

-

-

-

-

108.43

-

-

225.73

-

148.03

39.60

Стойка

В2 – Н2

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-32.88

-23.81

-10.45


  3.3  Подбор сечений элементов главных ферм.

 Сечения принимаем замкнутого коробчатого сечения с перфорационными отверстиями, исключением является поперечное сечение стоек и подвесок (рис 12). Размер перфорационных отверстий принимается равным 270х600 мм.

Рис. 9 Сечения элементов главных ферм.

Сечения проверяем по прочности, устойчивости и выносливости. Результаты вычислений заносим в таблицу.


Элементы ферм

Расчетные усилия, тс

Площадь, м2

    Радиусы инерции, см

   Расчетные длины, см

             Гибкости

       Коэффициенты

Проверка напряжений при расчете

На прочность и устойчивость

На выносливость

На прочность,

тс/м2

На устойчивость, тс/м2

На выносливость

Максимальные растягивающие

Максимальные сжимающие

Максимальные по абсолютной величине

Минимальные по абсолютной величине

Сечение

нетто

брутто

mRy

xmRy

ymRy

Действующие напряжения,

тс/м2

Коэффициенты

w mRy

w

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

Н0 – Н1

Н1 – Н2

443.50

-

382.64

120.96

730х12

2в 548х16

494х12

0.027

0.032

-

16426

27000

-

-

11958

3780

0.32

1.8

0.83

22410

Н2 – Н3

Н3 – Н4

1113.60

-

960.84

304.92

730х12

2в 548х32

464х16

0.043

0.051

-

25898

27000

-

-

18840

5979

0.32

1.8

0.83

22410

В1 – В2

В2 – В3

-

-793.65

-731.40

-231.66

730х12

2в 548х25

476х12

0.035

0.042

-22676

27000

-18954

-17414

-5516

0.32

1.8

1.77

27000

В3 – В4

-

-1188.87

-1095.97

-348.48

730х16

2в 544х40

446х16

0.053

0.063

-22432

26100

-18871

-17396

-5531

0.32

1.8

1.77

26100

Н0 – В1

-

-761.32

-331.53

-221.76

2в 800х25

2г 476х12

0.044

0.051

-17303

27000

-14805

-6501

-4348

0.67

1.8

37.2

27000

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

В1 – Н2

489.88

102.89

422.56

114.68

2в 450х20

2г 486х12

0.023

0.030

-

21299

27000

-

-

14805

3823

0.26

1.8

0.79

21330

Н2 – В3

-

-461.59

-417.44

-92.21

2в 450х30

2г 466х16

0.032

0.042

-21299

27000

-10990

-9939

-2195

0.22

1.8

1.4

27000

В3 – Н4

348.28

-24.70

295.99

10.88

2в 450х10

2г 506х10

0.015

0.019

-

23219

27000

-

-

15578

573

0.04

1.8

0.67

18090

В1 – Н1

180.85

-

148.03

39.60

2в 380х20

486х30

0.026

0.029

24877

27000

6236

5104

1366

0.27

1.7

0.83

22410

В3 – Н3

180.85

-

148.03

39.60

2в 380х20

486х30

0.026

0.029

24877

27000

6236

5104

1366

0.27

1.7

0.83

22410

В2 – Н2

-

-32.88

-23.81

-10.45

2в 380х10

506х10

0.012

0.013

-2989

27000

-2529

-1832

-804

0.44

1.7

2.9

27000


3.4 Расчет прикреплений элементов решетки ферм.

Элементы решетки главных ферм современных болтосварных пролетных строений прикрепляются вертикальными листами к узловым фасонкам-накладкам внахлестку при помощи высокопрочных болтов с одной плоскостью трения. Расчет прикрепления производится на расчетное усилие N по следующей формуле:

.

Результаты расчетов сводим в таблицу.

Таблица 14.

Узел

Элемент

Усилие N, тс

Усилие Qbh, воспринимаемое одним болтоконтактом, тс

Количество болтов n, шт

Н0

Н0 – В1

761.32

10.85

78

В1

Н0 – В1

761.32

10.85

78

В1 – Н1

180.85

10.85

20

В1 – Н2

498.88

10.85

51

Н1

В1 – Н1

180.85

10.85

20

Н2

В1 – Н2

498.88

10.85

51

В2 – Н2

32.88

9.45

4

Н2 – В3

461.59

10.85

48

В2

В2 – Н2

32.88

9.45

4

В3

Н2 – В3

461.59

10.85

48

В3 – Н3

180.85

10.85

20

В3 – Н4

348.28

10.85

36

Н3

В3 – Н3

180.85

10.85

20

При расчете прикрепления элементов решетки необходимо проверять прочность узловых фасонок “на выкалывание”, то есть на отсутствие в них опасных перенапряжений. Проверка прочности фасонки производится по вероятному сечению ее разрушения. Это сечение походит обычно по крайнему ряду болтов у конца прикрепляемого элемента и по кратчайшим расстояниям от центров крайних болтов в этом ряду до краев фасонки(рис 21).  

Рис 10. Схема выкалывания фасонки.


Расчетное сопротивление материала фасонки по отдельным участкам опасного сечения принимается ,

                                                                        где  - угол в радианах между рассматриваемой

                                                                                     площадкой и осью прикрепляемого

                                                                                      элемента.

Толщина фасонки t назначается из условия

                                 .

Проверку проводим в учебных целях для наиболее нагруженного узла. Результаты расчетов сводим в таблицу.

Таблица 15

Узел

Усилие N, тс

Угол, рад

Длина участка, м

Расчетное сопротивление, тс/м2

Толщина

t, мм

1

2

3

l1

l2

l3

Ry

R1

R2

R3

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

Н0

761.32

1.57

0.63

0.94

0.48

0.452

0.331

30000

24291

20659

21857

16

Условие прочности стыка

                                              ,

                                                            где Nmax – расчетное максимальное усилие;   

mH – коэффициент условий работы накладок;

                                                                           Аni – суммарная площадь сечения стыковых

                                    накладок.

Расчет прикрепления накладок болтами ведется из предположения, что усилие Nmax распределяется между накладками пропорционально их площадям. Усилие Ni в i-й накладке

.

Количество высокопрочных болтов, соединяющих со стыкуемым листом каждую полунакладку, должно соответствовать полному  восприятию действующего в ней усилия.

;       ;       ;

Результаты расчетов сводим в таблицу.

Таблица 16.

Узел

Nmax, тс

Стыковые накладки

Ni, тс

Прикрепление полунакладок

Сечение

А, см2

А, см2

Ап, см2

m

Ni, тс

Qbh, тс

n, шт

n/2, шт

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

H1

443.50

492.78

2ф 538х16

н 730х12

172.16

87.60

24.0

9.0

148.16

78.60

---

289.77

153.73

0.9

0.9

289.77

153.73

10.85

9.45

30

19

15

---

259.76

33.0

226.76

612.25

Н2

1113.60

1237.33

2ф 538х16

2в 538х14

2вн 512х14

н 730х12

172.16

150.64

143.36

87.60

24.0

21.0

21.0

9.0

148.16

129.64

122.36

78.60

---

344.62

301.54

284.61

182.82

0.9

0.9

0.9

0.9

646.16

301.54

284.61

182.82

10.85

10.85

10.85

9.45

66

28

26

19

33

14

13

---

553.76

75.0

478.76

1292.65

Н3

1113.60

1237.33

2ф 538х16

2в 538х14

2вн 512х14

н 730х12

172.16

150.64

143.36

87.60

24.0

21.0

21.0

9.0

148.16

129.64

122.36

78.60

---

344.62

301.54

284.61

182.82

0.9

0.9

0.9

0.9

646.16

301.54

284.61

182.82

10.85

10.85

10.85

9.45

66

28

26

19

33

14

13

---

553.76

75.0

478.76

1292.65

В2

793.65

793.65

2ф 538х16

2вн 512х12

н 526х12

172.16

122.88

63.12

24.0

18.0

9.0

148.16

104.88

54.12

---

382.82

270.99

139.84

0.9

0.9

0.9

653.81

270.99

139.84

10.85

10.82

9.45

67

27

17

34

14

---

358.16

51.0

307.16

829.33

В3

1188.87

1188.87

2ф 538х16

2в 538х12

2вн 512х12

н 730х12

172.16

129.12

122.88

87.60

24.0

18.0

18.0

9.0

148.16

111.12

104.88

78.60

---

397.83

298.37

281.62

211.05

0.9

0.9

0.9

0.9

696.2

298.37

281.62

211.05

10.85

10.85

10.85

10.85

72

32

29

22

36

16

15

---

511.76

69.0

442.76

1195.54

Результаты расчетов сводим в таблицу.

Таблица 17.

Сечение

Площадь

F, м2

Момент инерции

I, м4

Радиус инерции

r, м

Свободная длина l, м

Гибкость

Предельная гибкость

в.л. 200х20

г.л. 200х20

0.008

0.0000377

0.0686

8.0

117

130

0.0000135

0.041

4.0

98

2L 220x220x20

г.л. 600х30

0.0312

0.000163

0.0723

8.0

111

0.000149

0.219

4.0

18

Список литературы:

  1.  “Составление вариантов металлического моста”  С. Р. Владимирский,  

      Ю. Г. Козьмин

  1.  “Расчет балочных стальных пролетных строений с решетчатыми главными фермами” Ю. Г. Козьмин, В. В. Кондратов, А. Г. Доильницын.
  2.  “Проектирование металлических мостов” под редакцией А. А. Петропавловского.
  3.  “Мосты и тоннели на железных дорогах”  В. О. Осипов, В. Г. Храпов.
  4.  “Металлические болто-сварные пролетные строения с герметически замкнутыми элементами” Ю. Г. Козьмин, А. Г. Доильницын.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

18212. Методи фізичного виховання 154.5 KB
  Змістовий модуль 1 Тема 4. Методи фізичного виховання. Вихідні поняття метод€ методичний прийом€ методика€ методичний підхід€ методичний напрямок€. Методи навчання рухових дій. Методи вдосконалення та закріплення рухових дій. Методи вдоск...
18213. Основи методики фізкультурно-оздоровчих занять із школярами 158 KB
  Змістовий модуль 6 Тема 12. Основи методики фізкультурнооздоровчих занять із школярами. Здоров’я та фактори що на нього впливають. 1.1. Визначення поняття здоров’я€. Здоров’я в ієрархії потреб людини. 1.2. Здоровий спосіб життя та фактори що впливають на здор
18214. Організаційно-методичні особливості проведення уроку фізичної культури в школі 183.5 KB
  Змістовий модуль 5 Тема 11. Організаційнометодичні особливості проведення уроку фізичної культури в школі. План. Зміст навчальної дисципліни Фізична культура€. 1.1. Аналіз шкільної базової програми Основи здоров’я та фізична культура€ Київ 2001 року. ...
18215. Організація і методика фізичного виховання дітей та підлітків з ослабленим здоров’ям 87 KB
  Змістовий модуль 6 Тема 13. Організація і методика фізичного виховання дітей та підлітків з ослабленим здоров’ям. Особливості організації фізкультурнооздоровчих занять учнів підготовчої і спеціальної медичної груп. 1.1. Організація занять фізичними вправами ...
18216. Планування, контроль та облік навчальної діяльності учнів 141.5 KB
  Змістовий модуль 4 Тема 9. Планування контроль та облік навчальної діяльності учнів. Технологія планування та його функції. 1.1. Функції планування вимоги до планування перспективне поточне оперативне планування. 1.2. Технологія планування встановлення мет...
18217. Принципи побудови процесу фізичного виховання 84.5 KB
  Змістовий модуль 1 Тема 2. Принципи побудови процесу фізичного виховання. Усі явища та процеси у природі і житті підпорядковані певним закономірностям і розвиваються відповідно до них. Ці закономірності існують у природі незалежно від волі людини. П
18218. Загальні основи навчання рухових дій 126 KB
  Змістовий модуль 2 Тема 5. Загальні основи навчання рухових дій. Особливості навчання у фізичному вихованні. 1.1. Зміст спеціальних фізкультурноспортивних знань. 1.2. Класифікація рівнів засвоєння знань. Рухові уміння та навички. 2.1. Характеристика
18219. Загальна характеристика та основи методики розвитку рухових здібностей 262 KB
  Змістовий модуль 3 Тема 6. Загальна характеристика та основи методики розвитку рухових здібностей. Поняття про рухові здібності та основні форми їх прояву. 1.1. Визначення поняття рухові здібності€ потенціальні€ та актуальні€ рухові здібності конди
18220. Теорія і методика фізичного виховання, як наукова та навчальна дисципліна. Система фізичного виховання 122 KB
  Змістовий модуль 1 Тема 1. Теорія і методика фізичного виховання як наукова та навчальна дисципліна. Система фізичного виховання. Під терміном теорія€ в науці і зокрема в ТМФВ розуміють систему основних ідей форму наукового знання що дає цілісне уявлення про законо...