XIV Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2022

Введение.

Современные автомобильные дороги представляют собой сложные инженерные сооружения. Они должны обеспечивать возможность движения потоков автомобилей с высокими скоростями. На своем протяжении автомобильные дороги пересекают на местности различные препятствия: реки, овраги, суходолы, горные хребты и др. Чтобы провести дорогу через такие препятствия, устраивают различные искусственные сооружения, представляющие собой технически наиболее сложную часть строящейся дороги.

Для пропуска дороги над водотоком (пересечение в разных уровнях) служат мосты.

1.Варианты моста.

Варианты разрабатываются с целью отыскания и обоснования наиболее рациональной схемы моста. Вариантом моста является не любое возможное решение, а одно из конкуренто-способных.

Наивыгоднейшей разбивкой моста на пролеты является такая, при которой стоимость одного пролетного строения без проезжей части равна стоимости одной промежуточной опоры. Длина пролета, соответствующая такой разбивке, называется экономически выгодной.

Определим экономически выгодный пролет по формуле:

где l_эк – экономически выгодный пролет;

В – ширина моста;

ΔV – потребность железобетона на 1 м² площади пролетного строения;

С_П – стоимость 1 м³ пролетного строения;

V_o и V_ф – соответственно объемы опоры и фундамента;

С_o и С_ф – соответственно стоимость 1 м³ опоры и фундамента.

В=Г+2Т+2*0,3+2*0,1=11,8м

l_эк*ΔV*В*С_П= V_o*С_o+V_ф*С_ф;

l_э = (V_o*С_o+V_ф*С_ф )/( ΔV*В*С_П)

V_o=239,29965

С_o=665

V_ф*С_ф =21828

ΔV=0,28

С_П =170

l_эк =(239,29965*665+21828)/(11,8*0,28*170) =33м.

Принимаем экономически выгодный пролет l_эк =33 м.

1.1 .Технико-экономическое сравнение вариантов моста

Определение стоимости вариантов моста

Элементы моста	Кол-во		Стоимость, р
			единицы			всего
Вариант 1 Железобетонный балочный L = 126м
1.Промежуточные массивно-столбчатые на свайном фундаменте,м3	4
а) ж/б сваи.м3	150,93		170		25658,1
б)сборные элементы тела опор,м3	27,13		110		2984,3
2.Козловой устой:	2
а) сборные элементы устоев.м3	60,23		131		7890,13
3. Железобетонные балочные пролётные строения с напряжённой арматурой,м3	1354,5		180		243738
4. Покрытие проезжей части,м2	1462,5		7		10237,5
5. Покрытие тротуаров, на 100м2	1,26		81		102,06
6. Перила металлические. м	261		40		10440
Итого:					301050,09
Вариант II Железобетонный балочный L = 129m
1. Массивно-столбчатые на свайном фундаменте,м3		8
а) ж/б сваи.м3		153,93		170	26168,1
б)сборные элементы тела опор,м3		27,43		110	3017,3
2. Козловой устой:		2
а) сборные элементы устоев,м3		60,53		131	7929,43
3. Железобетонные балочные пролётные строения с напряжённой арматурой,м3		1384,5		180	249210
4. Покрытие проезжей части,м2		1492,5		7	10447,5
5. Покрытие тротуаров, на 100м2		1,29		81	104,49
6. Перила металлические.м		264		40	10560
Итого:					307436,82

1.2 Компоновка пролетного строения и назначение сечения

балок.

Балочные пролетные строения могут иметь в поперечном сечении различное количество балок, определяемое габаритом моста и шириной тротуаров.

Расстояние между осями балок принимаем равное 1,7 м., ширина монолитного стыка – 0,3 м. Полная длина пролетного строения l_п=33 м, высота , высота плиты проезжей частиh_f=12 cм., толщина ребра в середине балки b=13 см., на концевых участках ширина нижнего пояса ширина плиты проезжей части b`_f=d=1,7 м..При расчетах действительное сечение балки заменяется расчетным в форме двутавра. Тогда расчетная высота плиты находится по формуле:

h_f’=h_f+(A₁)/(0,5*(d-b))=12+400/(170-13)=14,5

Приведенная высота нижнего пояса определяется по формуле:

Высота ребра балки:

h₂=h-h_f-h₁=150-14,5-32=103,5

2.Расчет пролетного строения.

2.1.Расчет главных балок.

2.1.1.Определение коэффициентов поперечной

установки.

Коэффициенты поперечной установки (КПУ) определяют методом внецентренного сжатия по линиям влияния, которые загружают временными нагрузками А-14, толпой и Н-14. При расчете главных балок рассматривают два случая воздействия нагрузки А-14: 1 - невыгодное размещение нагрузки на проезжей части, в которую не входят полосы безопасности с загружением тротуаров; 2 - при незагруженных тротуарах невыгодное размещение только двух полос нагрузки на всей ширине ездового полотна, в которое входят полосы безопасности.

Ординаты линии влияния под крайними балками определяются по формуле:

Y₍₁₎₍₆₎=(1/n)±(a₁²)/(2(a₁²+a₂²+a₃²))

Y₍₁₎=1/6+8,499²/(2(8,499²+5,099²+1,7²)=0,52

Y₍₆₎=1/6-0,35715486=-0,19

где n - число главных балок, а₁ - расстояние между крайними балками, a_i -расстояние между попарно симметричными балками. При расчетах по предельным состояниям второй группы рассматривается только первый случай воздействия нагрузки А-14.

КПУ_р для тележек А-14 вычисляется по формуле:

КПУ_p=0,5*(0,52+0,43+0,28+0,19)=0,71

КПУ_v=0,5*(0,52+0,43+0,6*(0,28+0,19))=0,616

От нагрузки толпы на тротуарах КПУ вычисляем 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.

КПУ_Т=0,62

От нагрузки Н-14

КПУ_н-14=0,5*(0,45+0,22)=0,335

Н

15

лист

агрузка Н-14 устанавливается таким образом, чтобы край обода колеса не выходил за пределы проезжей части.

2.1.2.Определение расчетных усилий в главных балках.

Расчетные усилия (изгибающиеся моменты и поперечная сила) определяются в характерных сечениях загружением 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 определяется по формуле:

Изгибающий момент в сечении 1-1

,

М₁=93,331*1109,378+1,095(1,2*0,71*140(8,16+8,16)+1,1*0,616*14*1109,378)+1,2* *0,62*3,27*1*1109,378=119893,707кН*м

Поперечная сила в сечении 2-2

,

Q₂=18,48*136,12+1,095(1,2*071*140*1+1,1*0,616*14*136,12)+1,2*0,62*2*1*136,12=

=4262,61696

ω₁=1109,378

ω₂=136,12

;

, где

;

(1+µ)_A-14=1+(45- λ )/126=1,09

;

;

;

g=g_б*γ_f+(2*g_т*γ_f+Σg_j^H *γ_f)/n_б,кН/м

g=18,48*1,1+(2*5,7*1,1+2*0,42*1,2+11,5*5,7)/6=93,331

где - интенсивность собственного веса балки, -интенсивность собственного

веса тротуаров, - интенсивность собственного веса металлических перил.

Усилия от нагрузки Н – 14

Изгибающий момент в сечении 1-1

M _H-14 = g*ω₁+(1+ µ)*КПУ_н-14*P_н-14*Σz_ip, кН*м,

M _H-14 = 18,48*1109,378+1,1*0,335*252(8,16+8,16)=22016,9132

Поперечная сила в сечении 2-2

Q_H-14=g* ω₂+(1+ µ)*КПУ_н-14*P_H-14* Σ^`z_{ip, кН,}

Q_H-14=18,48*136,12+1,1*0,335*252(8,16+8,16)=4031,006

2.1.3 Назначение требуемой площади напрягаемой арматуры и её размещение.

В зависимости от длины балки приближенно назначается расстояние от нижней грани растянутой зоны, до центра тяжести напрягаемой арматуры: примем , , при .

В предположении, что высота сжатой зоны бетона не более высоты плиты, предварительно находится требуемая площадь напрягаемой арматуры.

;

A_p^mp=119893,707/(1055*10 * ³(1,34-0,49))=0,23

Где - наибольший расчётный изгибающий момент; - рабочая высота

сечения; - расчётное сопротивление растяжению напрягаемой арматуры для автодорожных и городских мостов при расчётах по предельным состояниям первой группы.

Площадь одного пучка из 36 проволок диаметром 5 мм составляет:

,

Требуемое количество пучков обычно принимают с запасом на 1 больше:

n=((A_p^mp)/1000)/(A_pt, пучков

n=0,00023/(0,942*10^-3)+1=1,24 ; округляем до 2пучков, из конструктивных соображений принимаем 8 пучков.

Находится фактическая площадь напрягаемой арматуры

;

A_p=2*0,942*10^-3=1,848*10^-3

Диаметр пучка из 36 проволок . Диаметр канала .

; ;

После размещения напрягаемой арматуры уточняются фактические значения величин

; ;

a_p=(1*0,083+1*0,208)/2=0,15 м

h₀=h- a_p =1,5-0,15=1,35 м.

3.Технология производства работ.

 Основные размеры пролетных строений и опор новых мостов, а также труб следует назначать с соблюдением принципов модульности и унификации в строительстве.

При разработке типовых проектов железнодорожных мостов и труб следует предусматривать возможность использования их при строительстве вторых путей и замене пролетных строений на эксплуатируемой сети.

Расчетные пролеты или полную длину пролетных строений автодорожных и городских мостов на прямых участках дорог при вертикальных и перпендикулярных оси моста опорах следует назначать равными 3, 6, 9, 12, 15, 18, 21, 24, 33 и 42 м, а при больших размерах пролетов - кратными 21 м.

Приведенные размеры следует принимать в качестве полной длины для разрезных пролетных строений: до 42 м включ. - из железобетона, до 33 м включ. - из других материалов. Во всех остальных случаях, а также для пролетных строений со сквозными главными фермами приведенным размерам должны соответствовать расчетные пролеты.

Отступление от указанных размеров допускается при технико-экономическом обосновании при проектировании: мостов, возводимых вблизи существующих; многопролетных путепроводов через железнодорожные станционные пути; деревянных мостов пролетами менее 9 м, а также отдельных пролетов мостов сложных систем (неразрезных, рамно-подвесных, рамно-консольных).

При применении в конструкциях сооружений типовых элементов или стандартных деталей необходимо учитывать установленные для них допустимые отклонения в геометрических размерах. Для сборных элементов, изготовляемых применительно к данной конструкции моста или трубы, в проекте при соответствующем обосновании могут быть установлены свои величины этих отклонений.

Массу и размеры элементов сборных конструкций следует, как правило, назначать исходя из возможности использования при монтаже и перевозке общестроительных и специализированных кранов и транспортных средств серийного производства.

Конструкция деформационных устройств (опорных частей, шарниров, деформационных швов, уравнительных приборов, сезонных уравнительных рельсов) и их расположение должны обеспечивать необходимую свободу для предусматриваемых взаимных перемещений (линейных, угловых) отдельных частей (элементов) сооружения.

Проектная документация должна содержать указания по установке деформационных устройств с учетом степени готовности сооружения и температуры во время замыкания конструкции согласно требованиям.

На мостовых переходах при необходимости регулирования направления потока и предотвращения подмывов (размывов) надлежит предусматривать струенаправляющие и берегоукрепительные сооружения.

Струенаправляющие дамбы следует предусматривать при пойменном расходе воды не менее 15 % расчетного расхода или при средних расчетных скоростях течения воды под мостом до размыва свыше 1 м/с, а также при соответствующих ситуационных особенностях перехода (прижимных течениях, перекрытиях проток и т.п.).

Для труб и малых мостов на основании гидравлических расчетов следует предусматривать углубление, планировку и укрепление русел, устройства, препятствующие накоплению наносов, а также устройства для гашения скоростей протекающей воды на входе и выходе.

При использовании принципа строительства с сохранением вечной мерзлоты возведение струенаправляющих и берегоукрепительных сооружений не должно вызывать нарушения условий протекания грунтовых вод, местных застоев воды и других значительных изменений бытового режима водотока, а также изменения состояния вечномерзлых грунтов в основании.

Отверстие (и высоту в свету) труб следует назначать, как правило, не менее:

1,0 - при длине трубы (или при расстоянии между смотровыми колодцами в междупутье на станциях) до 20 м;

1,25 - при длине трубы 20 м и более.

Отверстия труб на автомобильных дорогах ниже II категории допускается принимать равными, м:

1,0 - при длине трубы до 30 м;

0,75 - при длине трубы до 15 м;

0,5 - на съездах при устройстве в пределах трубы быстротока (уклон 10 ‰ и более) и ограждений на входе.

В обоснованных случаях на улицах и дорогах местного значения, а также в районах орошаемого земледелия, в поселках и сельских населенных пунктах на автомобильных дорогах ниже II категории по согласованию с минавтодорами республик допускается применение труб отверстием 0,5 м при длине трубы до 15 м, устройстве в пределах трубы быстротока (уклон 10 ‰ и более) и ограждения на входе.

Отверстия труб на внутрихозяйственных автомобильных дорогах при длине трубы 10 м и менее допускается принимать 0,5 м.

Отверстия труб на железных дорогах общей сети и автомобильных дорогах общего пользования в районах со средней температурой наружного воздуха наиболее холодной пятидневки ниже минус 40 °С следует назначать не менее 1,5 м независимо от длины трубы.

Отверстия труб и малых мостов допускается увеличивать для использования их в качестве пешеходных переходов, скотопрогонов, а в случае технико-экономической целесообразности - для пропуска автомобильного транспорта (низких, узкозахватных сельскохозяйственных машин) с обеспечением соответствующих габаритов.

Водопропускные трубы следует, как правило, проектировать на безнапорный режим работы. Допускается предусматривать полунапорный и напорный режимы работы водопропускных труб, располагаемых на железных дорогах общей сети для пропуска только наибольшего расхода, на всех остальных дорогах - расчетного расхода. При этом под оголовками и звеньями следует предусматривать фундаменты, а при необходимости также противофильтрационные экраны. Кроме того, при напорном режиме следует предусматривать специальные входные оголовки и обеспечивать водонепроницаемость швов между торцами звеньев и секциями фундаментов, надежное укрепление русла, устойчивость насыпи против напора и фильтрации.

Для труб, расположенных в районах со средней температурой наружного воздуха наиболее холодной пятидневки ниже минус 40 °С, не допускается предусматривать полунапорный и напорный режимы работы, за исключением случаев расположения труб на скальных грунтах.

Водопропускные трубы, как правило, следует проектировать с входными и выходными оголовками, форма и размеры которых обеспечивают принятые в расчетах условия протекания воды и устойчивость насыпи, окружающей трубу.

Металлические гофрированные трубы допускается проектировать без устройства оголовков. При этом нижняя часть несрезаемой трубы должна выступать из насыпи на уровне ее подошвы не менее чем на 0,2 м, а сечение трубы со срезанным концом должно выступать из тела насыпи не менее чем на 0,5 м.

Применять трубы не допускается при наличии ледохода и карчехода, а также, как правило, в местах возможного возникновения селей и образования наледи.

В местах возможного образования наледи в виде исключения может быть допущено применение прямоугольных железобетонных труб (шириной не менее 3 м и высотой не менее 2 м) в комплексе с постоянными противоналедными сооружениями.

При этом боковые стенки трубы должны быть массивными бетонными.

Для пропуска селевых потоков следует предусматривать однопролетные мосты отверстиями не менее 4 м или селеспуски с минимальным стеснением потока.

В проектной документации должны быть предусмотрены мероприятия по необходимой защите элементов и частей мостов и труб от повреждений при отсыпке насыпи и укреплении откосов, от засорения и загрязнения, вредных воздействий агрессивных сред, высоких температур, блуждающих токов и т.д.

Для вновь проектируемых мостов расстояния между соседними главными фермами (балками) следует назначать из условия обеспечения осмотра, текущего содержания и окраски отдельных частей конструкций. При раздельных пролетных строениях (под каждый путь или проезжую часть одного направления движения транспортных средств) расстояние в свету между смежными главными фермами (балками) следует назначать не менее 1,0 м.

В конструктивных решениях, принимаемых при проектировании малых железнодорожных мостов с ездой на балласте, должна быть предусмотрена возможность подъема пути при его капитальном ремонте.

Библиографический список используемой литературы

Волков А.А. Основы проектирования, строительства, эксплуатации зданий и сооружений [Электронный ресурс]: учебное пособие/ Волков А.А., Теличенко В.И., Лейбман М.Е.—

Электрон. текстовые данные.— М.: Московский государственный строительный университет, ЭБС АСВ, 2015.—492 c.— Режим доступа: http://www.iprbookshop.ru/30437.html.

Опарин С. Г. Здания и сооружения. Архитектурно-строительное проектирование [Электронный ресурс]: Учебник и практикум Для СПО / Опарин С. Г., Леонтьев А. А. - Москва : Издательство Юрайт, 2019. - 283. - (Профессиональное образование). - ISBN 978-5-534-02359-6 : 689.00.
URL: https://www.biblio-online.ru/bcode/437309

Хлистун Ю. В. Архитектурно-строительное проектирование. Проектирование архитектурных, конструктивных и объемно-планировочных решений зданий, строений, сооружений [Электронный ресурс]: Сборник нормативных актов и документов / сост. Ю. В. Хлистун. - Саратов : Ай Пи Эр Медиа, 2015. - 412 с. - ISBN 978-5-905916-12-0.
URL: http://www.iprbookshop.ru/30285.html

Ананьин М. Ю. Архитектура зданий и строительные конструкции: термины и определения[Электронный ресурс] : Учебное пособие Для СПО / Ананьин М. Ю. - Москва : Издательство Юрайт, 2020. - 130. - (Профессиональное образование). - ISBN 978-5-534-10282-6 : 259.00.
URL: https://www.biblio-online.ru/bcode/456533

Журавлева И. В. Эксплуатация зданий, сооружений и инженерных систем [Текст] : методические указания к практическим занятиям для студентов, обучающихся по направлению 08.03.01 "Строительство" профиля "Водоснабжение и водоотведение" всех форм обучения / Воронеж. гос. техн. ун-т, каф. гидравлики, водоснабжения и водоотведения ; сост. : И. В. Журавлева. - Воронеж : Воронежский государственный технический университет, 2017 (Воронеж : Отдел оперативной полиграфии ВГТУ, 2017). - 33 с.

Колодежнов С. Н. Расчет и проектирование несущих конструкций стального каркаса здания [Электронный ресурс] : Учебно-методическое пособие для СПО / С. Н. Колодежнов [и др.]. - Расчет и проектирование несущих конструкций стального каркаса здания ; 2029-09-06. - Саратов : Профобразование, 2019. - 94 с. - Гарантированный срок размещения в ЭБС до 06.09.2029 (автопролонгация). - ISBN 978-5-4488-0533-2.
URL: http://www.iprbookshop.ru/87276.html

Код для цитирования: Скопировать