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
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/м
М1нкн=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
|
Сечение |
Постоянные нагрузки |
Суммарные усилия |
||||||||||||||
|
М,кН·м |
Q,кН |
Постоянная нагрузка +АК(1 случай)+толпа |
Постоянная нагрузка +АК(2 случай) |
Постоянная нагрузка+НК |
||||||||||||
|
Н |
Р |
Н |
Р |
М,кН·м |
Q,кН |
М,кН·м |
Q,кН |
М,кН·м |
Q,кН |
|||||||
|
Н |
Р |
Н |
Р |
Н |
Р |
Н |
Р |
Н |
Р |
Н |
Р |
|||||
|
1-1 |
48,69 |
58,53 |
0 |
0 |
72,71+2,63+48,69=124,03 |
131,66+3,16+58,53=193,35 |
23,14+0,45+0=23,59 |
43,24+0,54=43,78 |
113,1+48,69=161,79 |
204,99+58,53=263,52 |
36,1+0=36,10 |
67,5+0=67,5 |
190,48+48,69=239,17 |
209,53+58,53=268,06 |
19,32+0=19,32 |
23,28+0=23,28 |
|
2-2 |
0 |
0 |
33,58 |
40,37 |
0 |
0 |
142,1+33,58+0=175,68 |
257,68+40,37+0=298,05 |
0 |
0 |
142,1+33,58=175,68 |
257,68+40,37=298,05 |
0 |
0 |
378,80+33,58=412,38 |
416,68+40,37=421,05 |
|
Примечание: Н- нормативная нагрузка; Р- расчетная нагрузка. |
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
;
;
.
5 Расчет плиты пролетного строения по предельным состояниям I группы
5.1 Приведение поперечного сечения плиты пролетного строения к тавровому сечению
Рисунок 5.1 – Поперечное сечение плиты пролетного строения
Плиту пролетного строения представленную на рисунке 5.1 для удобства дальнейших расчетов приводят к тавровому сечению, приведенные размеры которого вычисляются по следующим формулам:
Принимаем b=380 мм
Принимаем =110 мм
Тавровое сечение представлено на рисунке 5.2.
Рисунок 5.2 – Поперечное тавровое сечение
5.2 Расчет на действие изгибающего момента нормальных сечений
Для расчетов принимаем арматуру класса S500 и бетон С25/30.
-расчетная прочность бетона:
МПа, ,
где - нормативная прочность бетона;
- коэффициент безопасности (для бетона 1,5);
-расчетная прочность арматуры:
МПа,
где - коэффициент безопасности (для стержневой арматуры – 1,1; для проволочной арматуры – 1,2).
2) Ориентировочно с учетом требований задаемся размерами защитного слоя бетона и диаметром арматурных стержней. Определяем расстояние c от нижней грани сечения до равнодействующей усилий в растянутой арматуре.
с=а+Ø/2=30+28/2=44 мм,
где а – минимальный защитный слой;
Ø – диаметр арматурных стержней.
3) Определяем рабочую высоту сечения
d=h-c=300-44=256 мм
4) Проверяем условие
кН∙м
Условие выполняется, сечение рассчитывается как прямоугольное с шириной и .
Определяем характеристика сжатой зоны сечения αm
5)Определяем относительную высоту сжатой зоны
=
6)Определяем границу высоты сжатой зоны
;
.
7)Сравниваем и
=0,35˂
Относительное плечо
8) Определяем необходимую площадь продольной растянутой арматуры
9)Вычисляем минимальную площадь продольной растянутой арматуры
За окончательный результат принимаем большее из двух значений вычисленных в пунктах 8 и 9. Подбираем стержни согласно сортаменту.
Принимаем 4 стержня диаметром 28 мм c и 2 стержня диаметром 22мм с . Общая площадь .
.
Условие экономичности использования арматуры выполняется.
5.3 Расчет наклонных сечений к продольной оси элемента на действие поперечной силы между наклонными трещинами
Рисунок 5.3.1- Схема для определения поперечной силы между наклонной трещиной
Бетон между трещинами находится в условиях плоского напряженного состояния. На него действуют продольные и поперечные силы возникающие в хомутах.
Для железобетонных элементов с поперечной арматурой должно выполняться следующие условие обеспечивающие прочность по сжатому бетону:
(5.1)
где - расчетная поперечная сила в сечении у опоры;
- коэффициент учитывающий вид и интенсивность армирования;
; (5.2)
где - коэффициент,равный 5,при хомутах,расположенных нормально к продольной оси;
n1- отношение модулей упругости арматуры и бетона;
; (5.3)
; (5.4)
где - площадь ветвей хомутов расположенных в одной плоскости ;
b- ширина ребра балки;
Sw- расстояние между хомутами по нормали к ним;
- коэффициент учитывающий влияние прочности бетона;
, (5.5)
Принимаем хомуты Ø16 S400:
;
;
;
;
Условие выполняется.
5.4 Расчет на действие поперечной силы по наклонной трещине
Рисунок 5.4.1– Расчетная схема для определения поперечных силы по наклонной трещине
Прочность сечения по наклонной трещине будет обеспечена при выполнении следующего условия:
, (5.6)
где Asw и Asi- площадь арматуры пересекаемой наклонной трещиной в хомутах и наклонных стержнях соответственно;
α- угол наклона стержней;
Qb- поперечная сила передаваемая на бетон сжатой зоны над концом наклонной трещины;
, (5.7)
fctd- расчетная прочность бетона на растяжение;
m- коэффициент условий работы равен 1,3;
с- проекция наклонной трещины, определяется сравнительными расчетами из условия минимума поперечной силы воспринимаемой бетоном и арматурой на участках длинной 2d от опорного сечения выполнять проверку наклонных сечений с углом наклона 45º для конструкции с ненапрягаемой арматурой.
Принимаем Qb= 35,61кН, тогда
.
Условие выполняется.
6 Расчет плиты пролетного строения по II группе предельных состояний
6.1 Расчет по раскрытию трещин
Трещиностойкость характеризуется расчетной шириной раскрытия тре щин. К трещиностойкости главных балок с ненапрягаемой арматурой предъяв ляются требования категории 3в, согласно которым при действии постоянных и временных нагрузок предельное значение расчетной ширины раскрытия тре щины .
Ширину раскрытия нормальных и наклонных к продольной оси трещин , см, в железобетонных элементах, проектируемых по категориям требова ний по трещиностойкости 2б, 3а, 3б и 3в, необходимо определять по формуле
(6.1)
где - растягивающее напряжение, равное для ненапрягаемой арматуры напряжению в наиболее растянутых (крайних) стержнях, для напрягаемой - приращению напряжений после погашения обжатия бетона, МПа;
- модуль упругости для ненапрягаемой () и напрягаемой армату ры соответственно, МПа;
- коэффициент раскрытия трещин, определяемый в зависимости от радиуса армирования ;
- для гладкой стержневой арматуры, арматурных пучков из гладкой проволоки;
- для стержневой арматуры периодического профиля, проволок периодического профиля, пучков из этой проволоки, канатов класса К-7 и пучков из них, при этом радиус принимается в сантиметрах.
Радиус армирования определяется по формуле
, (6.2)
где - площадь зоны взаимодействия поперечного сечения, ограничен ная наружным контуром сечения и радиусом взаимодействия r = 6d ( для пуч ков и канатов d соответствует наружному контуру арматурного элемента, а r = 5d), см2;
- коэффициент, учитывающий степень сцепления арматурных эле ментов с бетоном (=1,0 для одиночных стержней (гладкого и периодического профиля));
п - число арматурных элементов с одинаковым номинальным диамет ром d;
d - диаметр одного стержня, включая случаи расположения стержня в группах, см.
Радиус взаимодействия r следует откладывать от крайнего, ближайшего к нейтральной оси ряда стержней. Если в крайнем ряду установлено менее по ловины площади поперечного сечения стержней по отношению к площади ар матуры в каждом из остальных рядов, то r откладывают от предпоследнего ря да с полным числом стержней. Зона взаимодействия не должна заходить за нейтральную ось.
В изгибаемых элементах с ненапрягаемой арматурой напряжения в наиболее растянутых (крайних) стержнях продольной арматуры определяют по формуле
(6.3)
где - изгибающий момент, кНм;
- высота сжатия зоны, м;
z - расстояние от центра тяжести площади поперечного сечения рас тянутой арматуры до точки приложения равнодействующей усилий в сжатой зоне сечения, м;
, - расстояние от центра тяжести площади сечения всей растяну той арматуры и от оси наиболее растянутого (ближайшего к наружной грани) ряда стержней до наиболее растянутой грани бетона соответственно, м.
Рисунок 5.2.1.1 – Схема для расчета по раскрытию трещин
см2;
см;
;
м;
м;
МПа;
см.
6.2 Определение прогибов
Для обеспечения плавности движения транспортных средств по мосту к очертанию продольного профиля пролетных строений предъявляются соответ ствующие требования, кроме того, к жесткости пролетных строений предъяв ляются требования по ограничению прогибов.
Вертикальные, упругие прогибы пролетных строений, вычисленные при действии временной нагрузки, не должны превышать l/400, где l – расчетный пролет. Прогиб балочного пролетного строения от нагрузки приблизительно можно определить по формуле
, (6.4)
где - кривизна оси пролетного строения в середине пролета, .
Кривизну элементов с ненапрягаемой арматурой, в которых пояса отне сены к категории требований по трещиностойкости 3в, следует определять по формуле
, (6.5)
где , - моменты в рассматриваемом сечении, создаваемые посто янной и временной нагрузками соответственно, ;
- жесткость сечения при действии постоянной нагрузки с учетом образования трещин и ползучести бетона, ;
- жесткость сплошного сечения при кратковременном действии временной нагрузки с учетом образования трещин,.
Жесткость сечения элемента с ненапрягаемой арматурой в стадии эксплуатации с учетом трещинообразования в растянутой зоне и ползучести бе тона при действии постоянной нагрузки определяется по формуле:
(6.6)
где - площадь сечения бетона;
- коэффициент армирования, принимаемый равным:
(6.7)
- соотношение модулей упругости арматуры и бетона;
(6.8)
- характеристика линейной ползучести бетона, определяемая по формуле
(6.9)
В предыдущей формуле удельная деформация ползучести бетона определяется по выражениям:
при (6.10)
при (6.11)
где - время, отсчитываемое с момента приложения нагрузки, сут;
- параметр, характеризующий скорость развития во времени де формаций ползучести бетона и принимаемый по таблице в зависимости от приведенной характеристики поперечного сечения m, см, (отношение площади сечения элемента к его периметру).
(6.12)
Предельное значение удельных деформаций ползучести бетона опре деляется по формуле:
(6.13)
где - нормативное значение деформаций ползучести бетона, принимаемое по таблице в зависимости от класса бетона (для бетона С 25/30 - ). Для бетона, под вергнутого тепловлажностной обработке, значение уменьшается на 10 %;
- коэффициент, принимаемый по таблице в зависимости от параметра а (передаточной прочности бетона на сжатие в долях от проектно го класса бетона). Для элементов с ненапрягаемой арматурой ;
- коэффициент, определяемый по таблице в зависимости от возраста бетона (100 сут. – 0,69);
- коэффициент, принимаемый по таблице в зависимости от m;
- коэффициент, принимаемый по таблице в зависимости от относительной влажности воздуха наиболее жаркого месяца W, % (W=70% - ).
Жесткость сечения при действии временной нагрузки опре деляется по формуле
(6.14)
;
;
;
;
При - , ;
;
Т.к. ;
;
;
;
;
;
.
7 Расчет плиты проезжей части
7.1 Определение постоянного воздействия на 1 погонный метр плиты проезжей части
В продольном направлении плита работает на сжатие в составе главных балок от общего действия нагрузки, а в поперечном направлении воспринимает местное действие временной нагрузки, а в бездиафрагменных балках участвует в распределении нагрузки между балками.
Схема для определения постоянной нагрузки на 1 м погонный плиты представлена на рисунке 7.1.1
Рисунок 7.1.1 – Схема для определения постоянной нагрузки на 1 м погонный плиты
Определим нагрузки от слоев дорожной одежды:
-от асфальтобетона
g1н=h1∙γа/б=0,071∙24=1,704 кН/м,
g1р= g1н ∙γf=1,704∙1,5=2,56 кН/м;
-от защитного слоя
g2н=h2∙γб=0,041∙25=1,03 кН/м,
g2р= g2н ∙γf=1,03∙1,3=1,33кН/м;
-от гидроизоляции
g3н=h3∙γг/и=0,005∙15=0,075 кН/м,
g3р= g3н ∙γf=0,075∙1,3=0,0975 кН/м;
-от выравнивающего слоя
g4н=h4∙γб=0,081∙25=2,025 кН/м,
g4р= g4н ∙γf=2,025∙1,3=2,63 кН/м;
-от плиты проезжей части
gплн=hпл∙γб=0,11∙25=2,75 кН/м,
gплр= gплн ∙γf=2,75∙1,3=3,58 кН/м.
Суммарная нагрузка ΣqH=7,58 кН/м, ΣqP =10,20 кН/м.
7.2 Определение изгибающих моментов и поперечной силы в плите проезжей части
Плита работает на местное действие нагрузки в поперечном направлении по отношению к оси моста. Её рассчитывают на действие постоянных и временных нагрузок.
Плита работает на местное действие нагрузки в поперечном направлении по отношению к оси моста, ее рассчитывают на действие постоянной и временных нагрузок (АК и НК).
Выбирая схему загружения плиты исходят из того, что усилия от колеса распределяются на поверхность покрытия проезжей части по прямоугольной площадке, стороны которой определяют по следующей схеме:
Рисунок 7.2.1 – Схема для определения размеров прямоугольной площадки
Эксперементально установлено, что в работу на изгиб включается участок плиты, ширина которого вдоль оси моста больше ширины a1. Эту ширину определяют по следующей формуле:
где lb- пролет плиты принимаем равным расстоянию в свету между стенками балки.
При расчете плиты рассматривают ее полосу шириной 1м. Расчетные силовые факторы в плите определяют с учетом упругого защемления плиты в ребрах балки. Для упрощения расчета изгибающие моменты в середине пролета плиты и на защемленной опоре вычисляют, как некоторую часть момента в свободно опертой однопролетной плите.
Изгибающий момент определяют по следующей формуле:
M=k·M0
где k- поправочный коэффициент;
М0- расчетный, или нормативный изгибающий момент в свободно опертой плите.
Для определения М0 используют следующую расчетную схему:
Рисунок 7.2.2 – Схема для расчета изгибающего момента
Нормативный или расчетный изгибающий момент на основе данной схемы определяют по формуле:
где – динамический коэффициент;
Р1 – равномерно распределенная нагрузка при загружении плиты одним колесом нагрузки АК или НК:
Для нагрузки АК:
P1=
где Р – давление на ось тележки нагрузки АК;
ν – интенсивность равномерно распределенной части нагрузки АК;
– коэффициенты безопасности для тележки и распределенной части нагрузки соответственно.
Для нагрузки НК-112:
P1=
где Р – давление на ось тележки нагрузки НК-112, равное 137,25 кН;
Рассчитаем данные по выше изложенным формулам:
Для нагрузки АК:
;
;
Принимаем a=0,41
Т. к. , принимаем .
;
.
;
Для нагрузки НК:
;
;
Т. к. , принимаем .
.
;
Максимальный нормативный момент от нагрузки АК
Для середины пролета
На опоре
Максимальный расчетный момент от нагрузки АК
Для середины пролета
На опоре
7.3 Определение поперечной силы в плите проезжей части
Поперечная сила в плите определяется как в разрезной балке с учетом площадки распределенной нагрузки по следующей схеме:
Рисунок 7.3.1 – Схема для расчета поперечных сил
7.4 Изгибаемые элементы прямоугольного сечения с арматурой в сжатой и растянутой зонах
Прочность сечения элемента с двойным армированием будет обеспечена при выполнении условия:
. (7.1)
Рисунок 7.4.1 – Схема для расчета площади растянутой и сжатой арматуры
;
.
.
.
3) Определяем относительную высоту сжатой зоны
;
.
4) Определяем
.
.
Т.к. площадь арматуры меньше нуля (), то арматуру в сжатую зону не устанавливаем.
.
Принимаем 10 стержней диаметром 14 мм с .
Условие экономичности выполняется.
;
- условие выполняется.
Заключение
В ходе выполнения курсового проекта по заданной марке мостового полотна, был произведен расчет несущих конструкций пролетного строения по придельным состояниям I и II группы. Выполнены расчеты по подбору поперечного сечения растянутой и сжатой арматуры в несущих элементах пролетного строения. Составлен чертеж поперечного разреза пролетного строения, а также сборочный чертеж плиты пролетного строения.
Список использованых источников
1. ТКП 45–3.03–232–2011 «Мосты и трубы. Строительные нормы проектирования».
2. СТБ ЕН 1991-1-1-2007 Еврокод 1. Воздействия на несущие конструкции. Часть 1-1. Удельный вес, постоянные и временные нагрузки.
3. ТКП 45-3.03-192-2010 «Мосты и трубы. Правила устройства».
4. МУ к практическим занятиям для студентов специальности «Автомобильные дороги» – ГУВПО «БРУ», Могилев 2005.