Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Воронежский Государственный Архитектурно-Строительный университет
«Проектирование и расчет железобетонных
мостов с предварительно напряженной
арматурой»
Выполнил: студент 942 гр.
Вязов А.Ю.
Принял: к.т.н. доцент
Волокитин В.П.
Содержание
Стр.
и монтажа………………………………………………………………………………………
Введение
Целью курсового проекта является овладение практическими навыками проектирования мостов. Необходимо научиться находить для конкретных условий наиболее рациональную схему и конструкцию моста, уметь анализировать зависимость частей моста одной от другой, а всего моста от условий местности и уровня развития техники; уметь анализировать мосты со строительной, эксплуатационной и эстетической точек зрения.
При выполнении курсовой работы руководствовался рядом положений и требований, которые учитывают накопленный опыт в мостостроении и обеспечивают необходимые для моста прочность, долговечность и удобство в эксплуатации. Эти положения и требования изложены с СНиП 2.0503-84* «Мосты и трубы».
Варианты моста
Варианты разрабатываются с целью отыскания и обоснования наиболее рациональной схемы моста. Вариантом моста является не любое возможное решение, а одно из конкурентно-способное. Из всех возможных решений разработанные вариант должен быть наиболее рациональным для данного мостового перехода.
На чертеже вычерчиваются два живых сечения моста, с заданными грунтово-геологическим разрезом и уровнями воды (УМВ, УВВ, УВЛ).
Отвестие моста – 75м.Тип опор назначается в зависимости от пролета, ледохода и высоты опоры.
Технико-экономическое сравнение вариантов моста.
После составления двух вариантов моста необходимо определить их технико-экономические показатели: объём железобетона, потребность стали, объём земляных работ по отсыпке подходов, стоимость моста, оценить трудовые затраты и эксплуатационные достоинства вариантов моста.
Объём земляных работ для отсыпки подходов определяется условно. По высотам насыпей у начала и конца моста определяем площади поперечных сечений земляного полотна. Здесь принимается условная длина каждого подхода 20 м и постоянная по длине подхода условная высота насыпи.
Определение стоимости вариантов моста.
|
Элементы моста |
Кол-во |
Стоймость р. |
|
|
единицы |
всего |
||
|
Вариант I Железобетонный балочный L=124 м |
|||
|
1. Промежуточные двухстолбчатые опоры на свайном фундаменте |
3 |
|
|
|
а) железобетонные сваи, м3 |
52,92 |
170 |
8996,4 |
|
б) металлическое шпунтовое огорождение, т |
26,88 |
153 |
4112,6 |
|
в) сборные элементы тела опоры, м3 |
9,9 |
110 |
1089 |
|
г) заполнение бетоном, м3 |
88,98 |
40 |
3559,2 |
|
д) бетонирование ростверка, м3 |
104,71 |
55 |
5758,83 |
|
е) бетонирование ригеля, м3 |
59,94 |
60 |
3596,4 |
|
2. Резинометаллические части, кг |
37,5 |
3 |
112,5 |
|
3. Железобетонные сборные устои |
2 |
|
|
|
а) Свайное основание на ж/б сваях, м3 |
43,12 |
179 |
7330,4 |
|
б) сборные элементы устоев, м3 |
312,1 |
131 |
40885,1 |
|
4. Ж/б балочные пролётные строения с напряжённой арматурой, м3 |
555,84 |
180 |
100051,2 |
|
5. Покртие проезжей части, м2 |
1542 |
7 |
10794 |
|
6. Покрытие тратуара, на 100 м2 |
2 |
81 |
162 |
|
7. Перилла металлические, м |
246,72 |
40 |
9868,8 |
|
8. Отсыпка подходов, м3 |
5480 |
1 |
5480 |
|
9. Укрепительные работы ж/б плитами, м2 |
62,5 |
8 |
500 |
|
|
|
ИТОГО: |
202296,47 |
|
Вариант I Железобетонный балочный L=123 м |
|||
|
1. Промежуточные двухстолбчатые опоры на свайном фундаменте |
3 |
|
|
|
а) железобетонные сваи, м3 |
52,92 |
170 |
8996,4 |
|
б) металлическое шпунтовое огорождение, т |
26,88 |
153 |
4112,6 |
|
в) сборные элементы тела опоры, м3 |
9,9 |
110 |
1089 |
|
г) заполнение бетоном, м3 |
88,98 |
40 |
3559,2 |
|
д) бетонирование ростверка, м3 |
104,71 |
55 |
5758,83 |
|
е) бетонирование ригеля, м3 |
59,94 |
60 |
3596,4 |
|
2. Резинометаллические части, кг |
37,5 |
3 |
112,5 |
|
3. Железобетонные сборные устои |
2 |
|
|
|
а) Свайное основание на ж/б сваях, м3 |
43,12 |
179 |
7330,4 |
|
б) сборные элементы устоев, м3 |
312,1 |
131 |
40885,1 |
|
4. Ж/б балочные пролётные строения с напряжённой арматурой, м3 |
555,84 |
180 |
100051,2 |
|
5. Металлические пролётные строения |
2 |
|
|
|
а) Пролётное строение, м3 |
259,6 |
406 |
105397,6 |
|
б) Ж/б плиты пролётного строения, м3 |
620 |
120 |
74400 |
|
в) Резино-металлические опорные части, кг |
9 |
3 |
27 |
|
5. Покртие проезжей части, м2 |
1542 |
7 |
10794 |
|
6. Покрытие тратуара, на 100 м2 |
2 |
81 |
162 |
|
7. Перилла металлические, м |
246,72 |
40 |
9868,8 |
|
8. Отсыпка подходов, м3 |
5480 |
1 |
5480 |
|
9. Укрепительные работы ж/б плитами, м2 |
62,5 |
8 |
500 |
|
|
|
ИТОГО: |
299241,02 |
Компоновка пролётного строения и назначение сечения балок.
Балочные пролетные строения могут иметь в поперечном сечении различное количество балок, определяемого габаритами моста и шириной тротуаров.
Расстояние между осями балок принимается 2.5м, а ширина монолитного стыка
С = 0,4
Длина пролета lп= 18 м.
Высота балки h =1.2 м
Высота плиты hif =0.15 м
Расчет пролетного строения
Расчетом проверяется прочность и трещиностойкость конструкции, обосновываются размеры элементов и определяется потребность арматуры. Отсюда следует: прежде чем рассчитывать, следует запроектировать конструкцию назначить расположение и размеры всех ее основных элементов. Только после этого творческого этапа проектирования можно приступить к расчету.
Расчет производится на постоянную и временную нагрузки. Она состоит из автотранспортной нагрузки А–14, единичной колесной Н-14 и нагрузки от толпы.
Расчет ж/б мостов производится по предельным состояниям 1-й и 2-й группы.
Расчет плиты проезжей части
Плита проезжей части представляет собой полки соседних балок, омоналиченные между собой. Она рассчитывается как самостоятельный элемент на изгиб в поперечном направлении на местную нагрузку. Плита рассматривается как опертая двумя сторонами вдоль моста на ребра бездиафрагменных балок.
Давление колеса определяется с учетом его распределения в толще конструктивных слоев д. о. под углом 450.
Размер площадки распределения нагрузки вдоль и поперек движения.
где а2 и b2- размеры отпечатка колеса на поверхности покрытия ( Н-14 а2=0,2м; b2=0,8м; H=∑hi=0.16 м - толщина конструктивных слоев.
Рабочая ширина плиты:
- пролет плиты в свету,
Колесо у опоры плиты
м
м,
Усилие определяется на 1п.м. ширины плиты.
Изгибающий момент в свободно опертой плите от распределенной нагрузки.
где - нормативная постоянная нагрузка от собственного веса ж/б плиты
- давление на колесо Н-14;
(1+)=1.324 динамический коэффициент к Н-14;
Поперечная сила:
Расчет поперечного армирования плиты сводится к определению количества напрягаемой арматуры и проверке трещиностойкости.
Нижняя арматура рассчитывается на действие изгибающего момента в середине плиты, верхняя – у опоры.
Диаметр арматуры примем ds=0.015 м;
Us – шаг Us =0,1м
- рабочая высота плиты
Нижняя арматура:
-приближённое значение плеча внутренних сил;
Число стержней
Фактическая площадь нижней арматуры
Высота сжатой зоны бетона
Относительная высота сжатой зоны
- условие выполнено.
Несущая способность бетона
- условие выполнено
Верхняя арматура:
Требуемая площадь верхней арматуры
примем ds=0.015
м
Количество стержней верхней арматуры:
Фактическая площадь арматуры
Высота сжатой зоны бетона
Относительная высота сжатой зоны
; ;
- условие выполнено.
Несущая способность бетона
- условие выполнено
Из проверок на трещиностойкость выполняется сравнение скалывающих напряжений при изгибе, возникающих у опоры плиты
В нижней части:
, при и , равных единицы
- условие выполнено
В верхней части:
- условие выполнено.
Расчет главных балок
Определение коэффициентов поперечной установки
Коэффициенты поперечной установки (КПУ) определяются методом внецентренного сжатия по линиям влияния, которые загружают временными нагрузками А-14, толпой и Н-14. при загружения А-14 рассматривают два случая загружения.
Ординаты линии влияния под крайними балками определяются по формуле:
где n – число главных балок
- расстояние между крайними балками
- расстояние между попарно симметричными балками
При расчетах по предельным состояниям второй группы рассматривается только первый случай воздействия нагрузки А-14
Для равномерно распределенной полосовой нагрузки А-14 КПУ определяется с учетом коэффициента полосности , равного 1,0 для нагрузки с полосы движения, вызывающей наибольшие усилия, расположенной ближе к краю моста и равного 0,6 - для остальных полос нагрузки.
От нагрузки толпы на тротуарах КПУ вычисляют по формуле: , где
ординаты линий влияния, расположенные под серединой левого и правого тротуаров. Если ордината под одним из тротуаров окажется отрицательной. То нагрузка от толпы под ним не учитывается.
когда без полос безопасности
когда с полосами безопасности
Определение расчетных усилий в главных балках
Расчетные усилия (изгибающиеся моменты и поперечная сила) определяются в характерных сечениях нагружением линий влияния. Линии влияния загружают постоянной и временной нагрузками так, чтобы в характерных сечениях возникали наибольшие усилия.
Усилия от нагрузки А-14 при 1-й схеме загружения
Изгибающий момент в сечении 1-1
Поперечная сила в сечении 2-2
При втором случае загружения нагрузкой А-14 последнее слагаемое в приведенных формулах берется равным нулю.
и - площади соответствующих линий влияний
и - ординаты линий влияния под тележкой
- интенсивность равномерно распределенной нагрузки А-14
равномерно распределенная нагрузка на тротуарах, где - длина загружения
Т – ширина тротуаров
(1+)=1.2 – динамический коэффициент
- интенсивность собственного веса балки
- интенсивность собственного веса тротуаров
- интенсивность собственного веса металлических перил
Усилия от нагрузки Н-14
Изгибающий момент в сечении 1-1
Поперечная сила в сечении 2-2
Назначение требуемой площади арматуры и ее размещение
В зависимости от длины балки приближенно назначается расстояние от нижней грани растянутой зоны, до центра тяжести напрягаемой арматуры:
примем
В предположении, что высота сжатой зоны бетона не более высоты плиты, предварительно находится требуемая площадь напрягаемой арматуры.
где М – максимальный изгибающий момент в сечении балки
Rp – расчетное сопротивление растяжению напрягаемой арматуры для автодорожных и городских мостов при расчетах по предельным состояниям первой группы,Ø5 В-II → Rp =995∙103 кПа.
Площадь одного пучка из 24 проволок диаметром 6 мм
Требуемое количество арматуры пучков обычно принимается с запасом на 1 больше
Находится фактическая площадь напрягаемой арматуры
Принимаем =4 см – защитный слой бетона
=6см – расстояние в свету
После размещения напрягаемой арматуры уточняются фактические значения величи
Определение геометрических характеристик железобетонных балок
.
Определение потерь предварительного напряжения арматуры
Потери предварительного напряжения арматуры определяется в соответствии со СНиП 2.05.03-84.
проволочной арматуры:
та7 =1,1 –коэффициент условий работы; Rp и Rp,ser –расчетные сопротивления напрягаемой арматуры по предельным состояниям первой и второй групп. - контролируемое напряжение в арматуре
2. От температурного перепада
∆t, где ∆t=65º
3.От деформации анкеров при натяжении на упоры
∆l1=2мм- сжатие опрессованных шайб; l=lп, мм- длина арматурного элемента, равная полной длине балки.
4. От трения арматуры об огибающие приспособления при натяжении на упоры
δ-коэффициент, равный 0,35- при трении о стенки металлических каналов;
θ- суммарный угол поворота оси арматуры, равный углу наклона к горизонтали у натяжного устройства (анкера).
5.От деформации стальной формы(при натяжении на упор)
6.От усадки бетона с теплообработкой при натяжении
7.От ползучести бетона
- расчётный изгибающий момент от собственного веса балки;
- усилие в арматуре с учётом потерь σ1- σ5;
-напряжение в бетоне на уровне центра тяжести арматуры;
Ared, Jred, Aр, e – геометрические характеристики сечения и рабочей арматуры;
Rвр – передаточная прочность, соответствующая расчётному сопротивлению бетона осевому сжатию; Rвр = Rв(В35)=17,5 МПа;
α = 0.85 – для бетона с тепло обработкой;
Расчет на прочность сечений, нормальных к продольной оси балки
Расчет производится по предельному состоянию первой группы, т.е. на расчетные усилия. Расчет сечения с плитой в сжатой зоне выполняется в зависимости от положения границы сжатой зоны бетона, которая определяется расстоянием Х.
- сечение прямоугольное.
- условие выполнено
Но должно соблюдаться также условие
;,
где σр=σрк--напряжение в арматуре с учётом потерь;
0.042<0.47 -условие выполнено.
Расчет на прочность сечений, наклонных к продольной оси балки
Расчет производится по предельному состоянию первой группы, т.е. на расчетные усилия. Расчету подвергаются сечения с наибольшей расчётной поперечной силой Q, т.е. расположенные у опор.
Шаг хомутов US ≤ 10 см и диаметр dS ≥10 мм должен быть на концевых участках балки, простирающихся от оси опорной части в обе стороны на длину, равную высоте балки;
US ≤ 15 см, dS ≥10 мм- на приопорных участках, простирающихся до четверти пролёта;
US ≤ 20 см, dS ≥8 мм- на половине длины балки в середине.
Расчёт наклонных сечений балок с напрягаемой арматурой при наличии ненапрягаемых хомутов производится из условия: ,
где Rpw, Rsw- расчетные сопротивления напрягаемой арматуры пучков и ненапрягаемой (хомутов). С учетом коэффициентов условий работы ma4 Rpw=0.7Rp=0,7∙1055=738,5МПа, Rsw=0.8Rs=0,8∙265=212МПа; Api, Asw- площади поперечного сечения одного пучка отогнутой напрягаемой арматуры и одного хомута; α- угол наклона пучков к горизонтали; Qв- поперечное усилие, передаваемое на бетон сжатой зоны
-поперечное усилие, передаваемое на бетон сжатой зоны
,
но не более 0,5∙Q=0.5∙511.21=255.6 кН => принимаем
– длина проекции наклонного сечения; где - расстояние от верхней грани до центра тяжести сжатой зоны бетона;
738500*0,00235*0,55+0,00206*212000=1391,23>255,6
Расчет на трещиностойкость по продольным сечениям в стадии изготовления и монтажа
Расчет выполняется по предельным состояниям второй группы на нормативные нагрузки. Растягивающие напряжения в бетоне нижней грани в стадии эксплуатации и сжимающие - при отсутствии временной нагрузки ограничиваются предельно допустимыми растягивающими и минимальными сжимающими напряжениями:
-0.11 ≤ 3.22 - условие выполнено
-17,7 ≤ -1,6 - условие выполнено
Определение общих деформаций (прогибов) балки
В разрезной балке величину прогибов в середине пролёта можно определить по формуле строительной механики
где l – расчётный пролёт,
- кривизна балки от действия только временной нагрузки,
Mν =MН-МНg = 2279,72- 1617= 2263,55 кН∙м – нормативная временная нагрузка,
В=к∙Ев∙Jred =0.85∙34500000∙0.2272=6662640 кН∙м2 –жесткость сечения предварительно напряжённой балки,
к=0.85 – коэффициент учёта неупругих деформаций бетона.
Вычисленные прогибы не должны превышать допустимых для автодорожных мостов
- условие выполнено.
Библиографический список
ВГАСУ МАДФ 10-9-1577