Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Саратовский государственный технический университет им. Гагарина Ю.А.

Кафедра “Транспортные строительство”

Пояснительная записка

к курсовому проекту на тему:

Проектирование железобетонного неразрезного предварительно напряженного пролетного строения, образуемого из коробчатых сборных блоков

Выполнил: студент гр. МТТ-4

Проверил:

Саратов 2013

Содержание

Содержание 2

1 Описание исходных данных по заданному варианту. 3

2 Расчет плиты проезжей части 5

3 Расчет на прочность нормальных се­чений плиты на стадии эксплуатации 11

4 Расчет плиты на трещиностойкость на стадии эксплуатации. 13

5 Расчет балки пролетного строения. 15

6 Литература 38

1. Описание исходных данных по заданному варианту.

Русловая часть автодорожного моста на дороге III технической категории выполнена в виде неразрезного пролетного строения по схеме 84+84+84+84+84 м (рис. 1.1). В поперечном сечении про­летное строение состоит из одной ко­робки с наклонными стенками (рис. 1.2). Мост имеет габарит Г-11.5 и два тротуара по 0.75 м. Пешеходы движутся непосредственно по верхней плите коробки, тротуары отделены от проезжей части барьерами безопас­ности полужесткого типа. Верхней плите придан уклон 2% от середины пролетного строения к краям, чтобы обеспечить водоотвод без увеличения толщины слоя покрытия проезжей части.

Рисунок 1.1 Схема неразрезного полетного строения

По длине пролетное строение состав­ное из блоков заводского изготовле­ния цельного поперечного сечения размером 2,5 м. Высота сечения по оси коробки возрастает с 270 см на участках у середины пролетов до 310 см у опор за счет утолщения ниж­ней плиты. У опор утолщаются и стенки коробки.

Рисунок 1.2 Поперечное сечение пролетного строения: а - в пролете; б - на опоре

Монтаж пролетного строения предполагается выполнить навесным спо­собом. Блоки пролетного строения проектируются из бетона класса В35.Основная рабочая арматура - пучки из 12 семипроволочных прядей (84 проволоки). Диаметр проволок d= 5 мм. Пучки проходят в закрытых каналахd =9 см. Натяжение арма­туры осуществляется домкратами двойного действия грузоподъемностью 2300 кН на бетон по мере монтажа пролетного строения. Обычная арма­тура принята класса А-III. Конструкция дорожной одежды при­нята по традиционной схеме (см. ниже). Пролетное строение опирается на комбинированные опорные части в обойме с фторопластом.

2. Расчет плиты проезжей части

Так как диафрагмы в коробчатом пролетном строении установлены толь­ко в опорных сечениях, на местную на­грузку плита проезжей части работа­ет как балочная в направлении по­перек пролета моста. Учитывая, что в месте сопряжения плиты с наклон­ными стенками коробчатой балки уст­роены мощные вуты, а также, что кон­тур коробки практически не дефор­мируется благодаря высокой жестко­сти на кручение, расчетную схему плиты проезжей части принимаем; как балку шириной 1 м, защемленную в вутах в пределах между стенками коробки и как консольную в пределах ее консольной части (рис. 2.1).

Рисунок 2.3 Статическая схема работы плиты проезжей части: слева - в пределах консольной части коробки; справа - на участке между стенками коробки

Ниже приводится расчет только средней час­ти плиты.

Расчетный пролет плиты принима­ется:

l_p=l₀ +h_f = 4.5 + 0.22= 4.72 м, где

l₀ = 4.5 - пролет плиты в све­ту между вутами;

h_f =0.22 м - тол­щина плиты.

Постоянная нагрузка на плиту со­стоит из веса слоев дорожной одежды и собственного веса. Ее подсчет вы­полнен в табл. 2.1.

Рассмотрим воздействие временной нагрузки.

Нагрузка А-11. При ширине колеи b= 0.6 м полосовой нагрузки и дорожной одежде толщинойН = 0.15 м ширина распределения на­грузки вдоль расчетного пролета пли­ты:

b₁=b+ 2H = 0.6 + 2·0.15 = 0.9 м.

Тогда интенсивность полосовой на­грузки вдоль пролета плиты шириной 1 м

Таблица 2.1 Постоянная нагрузка на плиту

Наименование нагрузки и ее подсчет	Нормативное значение, кН/м	Коэффициент надежности, f	Расчетное значение, кН/м
Асфальтобетон проезжей части толщиной 7 см. (т/м3). 1·1·0.07·2,3·10	1.61	1,5	2.42
Защитный слой толщиной 4 см. (т/м3). 1·1·0.04·2,4·10	0.96	1,3	1.25
Гидроизоляция толщиной 1 см. (т/м3). 1·1·0.01·1,5·10	0.15	1,3	0.20
Выравнивающий слой толщиной 3 см. (т/м3). 1·1·0.03·2,4·10	0.72	1,3	0.94
Железобетонная плита толщиной 22 см. (т/м3). 1·1·0.22·2,5·10	5.5	1,1	6.05
Итого	gn = 8.94		g = 10.84

Давление одного колеса тележки действует на длине а =0,2 м. Поперек пролета плиты размер площадки рас­пределения

в середине пролета:

но не менее

Расстояние между осями тележки 1,5 м. При воздействии обеих осей тележки:

Окончательно принимаем а_пр = 3,57 м. При этом:

а с учетом распределения нагрузки дорожной одеждой вдоль пролета:

Ширина площадки распределения давления колеса тележки у опоры плиты (в месте примыкания плиты к стенке коробки):

а_оп=а+ 2Н, но не менее, т.е.:

а_оп= 0.2 + 2 · 0.15 = 0.5 м <= 1.57м.

Так как 1.57 > 1,5, рассматриваем воздействие обеих осей тележки. Та­ким образом,

а_оп= 1.5 + 0.2 + 2 · 0.15= 2 м.

На промежуточных участках пли­ты между опорным сечением и середи­ной пролета распределение нагрузки принимаем в соответствии с рис. 2.2.

Рисунок 2.4 Схемы к определению усилий в плите проезжей части: а - от нагрузки А-11; б - от собственного веса и нагрузки НК-80

Коэффициент надежности для поло­совой распределенной нагрузки _f= 1,2, а для тележки (=l_p< 30 м):

_f = 1,5 - 0,01 = 1,5 - 0,01 · 4.72= 1.45.

Динамический коэффициент (=l_p):

Тогда расчетные значения нагрузки:

q_A=_f (1 +)q_A,n = 1,2 · 1.30 · 6,11 = 9,53 кН/м.

q_Ат =_f (1 +) q_Ат,n = 1.45 · 1.30 · 122,22 = 230,4 кН/м.

Нагрузка НК-80. При шири­не колеса b =0,8 м и распределении давления дорожной одеждойН= 0.15 м под углом 45°:

b₁ =b + 2H = 0,8 + 2 · 0.15 = 1.1 м.

Вдоль движения ширина площадки распределения нагрузки НК-80 сов­падает с шириной площадки для ко­леса тележки А-11 и должна быть принята в середине пролета а_пр = 3.15 м. Учитывая, что вдоль дви­жения расстояние между осями НК-80 равно 1,2 м, принимаем размер площадки распределения для четырех колес НК-80.

Аналогично, у опорного сечения:

При этом Р= 4 · 100 = 400 кН, а с учетом распределения вдоль про­лета плиты:

Коэффициент надежности по на­грузке _f = 1. Динамический коэффициент приl_p = 4.72 м5 м: (1 +) = 1.1.

Тогда расчетная нагрузка:

q_K =_f (1 +)·q_K,n = 1 · 1.1· 363.64 = 400 кН/м.

Определение изгибающих моментов и поперечных сил в плите проезжей части производится следующим образом. Снача­ла рассматриваем плиту как простую разрезную балку на двух опорах, а за­тем вводим поправочные коэффициен­ты, учитывающие ее защемление в стенках. Линии влияния внутренних усилий в плите и схемы установки нагрузки приведены на рис. 2.2. Вре­менная нагрузка располагается так, чтобы вызывать максимальные уси­лия в плите: при определении изги­бающих моментов - колесо в сере­дине пролета (над максимальной орди­натой линии влияния), при определе­нии поперечных сил - колесо над опорой плиты. Остальные колеса раз­мещены в соответствии со схемой на­грузки. Оси смежных полос нагрузки А-11 установлены так, чтобы расстоя­ние между ними было не менее 3 м. При этом учтено, что при расчете плиты проезжей части временная на­грузка может занимать любое положе­ние по ширине моста. Изгибающие моменты и поперечные силы от временной нагрузки:

от тележки АК и НК-80: S=;

от полосовой нагрузки АК: S_А=;

от собственного веса: S=q_c,

где q,q_i,q_А - интенсивность постоянной и временной нагрузок;_i- площадь участка линии влияния под нагрузкой;_c- площадь всей линии влияния;а_i- ширина площадки распределе­ния временной нагрузки поперек про­лета плиты.

Определяем усилия (изгибающие мо­менты Ми поперечные силыQ) в се­редине пролета плиты как в балке на двух опорах ширинойb =1 м от соб­ственного веса:

нормативные:

М_n= 8.94 · 2.785 = 24.90 кНм;

Q_n = 8.94 · 2.360 = 21.10 кН.

Здесь площадь линии влияния (рис. 2.2) изгибающего момента:

_c= 0,5 · 4.72 · 1.18= 2.785 м,

а по­перечной силы _c= 0,5 · 1 · 4.72= 2.360 м;

расчетные:

М =10.84 · 2.785 = 30.20 кНм;

Q =10.84 · 2.360 = 25.59 кН.

Усилия от нагрузки А-11 (рис. 2.2):

нормативные:

= 66.43 кН

расчетные:

M = 9.52 · 2.12 + 230.54 · 0.61 = 160.09 кН·м;

Q = 9.52 · 1.68 + 230.54 · 0.52 = 135.86 кН.

Усилия от нагрузки НК-80 (рис. 2.2, б):

нормативные:

расчетные:

M = 400 · 0.202 = 80.85 кН·м;

Q = 400 · 0.247 = 98.91 кН.

Сравнивая изгибающие моменты и поперечные силы от разных времен­ных нагрузок, видим, что расчетные значения их больше от А-11. Так как нагрузка НК-80 не учитывается в расчетах трещиностойкости, в даль­нейшем используются только усилия от нагрузки А-11. Тогда суммарные усилия от постоян­ной и временной нагрузок как в балке на двух опорах:

нормативные:

М_0,n = 24.90 + 85.83 = 110.73 кН·м;

Q_0,n= 21.10 + 66.43 = 87.52 кН;

расчетные:

М₀= 30.20 + 160.09 = 190.29 кН·м;

Q₀ = 25.59 + 135.86 = 161.45 кН.

Учет защемления плиты в стенках коробки выполняется в запас проч­ности с использованием поправочных коэффициентов, как для однопролетной бал­ки при минимальном значении n₁:

М_оп= - 0,8 М₀;

М_пр= + 0,5 М₀.

Учитывая более высокую жесткость коробчатого сечения при кручении, чем ребристых балок, принимаем Q = 1,1Q₀. Тогда усилия в плите проезжей части с учетом ее защемления в реб­рах:

моменты в середине пролета:

нормативный: М_пр,n= 0,5 · 110.73 = + 55.36 кН·м;

расчетный: М_пр= 0,5 · 190.29 = + 95.14 кН·м;

моменты у опор:

нормативный: М_оп,n= - 0,8 · 110.73 = -88.58 кН·м;

расчетный: М_оп = - 0,8 · 190.29 = -152.23 кН·м;

поперечные силы у опор:

нормативная: Q_n = 1,1 · 87.52 = 96.28 кН;

расчетная: Q = 1,1· 161.45 = 177.59 кН.