Мосты

СОДЕРЖАНИЕ.

1 УСЛОВИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ МОСТА.

2 МАТЕРИАЛЫ.

3 КОНСТРУКТИВНОЕ РЕШЕНИЕ ПРОЛЕТНОГО СТРОЕНИЯ.

4 АРМИРОВАНИЕ ПЛИТЫ НАПРЯГАЕМОЙ АРМАТУРОЙ.

5 АРМИРОВАНИЕ ПЛИТЫ НЕНАПРЯГАЕМОЙ АРМАТУРОЙ.

6 МОСТОВОЕ ПОЛОТНО.

6.1Одежда.

6.2 Тротуар.

6.3 Ограждение.

6.4 Водоотвод.

7 ОПОРНЫЕ ЧАСТИ.

8 НАГРУЗКИ.

9 РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ВРЕМЕННОЙ НАГРУЗКИ МЕЖДУ ПЛИТАМИ ПРОЛЕТНОГО СТРОЕНИЯ.

10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВНУТРЕННИХ УСИЛИЙ В ПЛИТАХ.

11 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ.

1 УСЛОВИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ МОСТА.

Температура наружного воздуха.

Средняя по месяцам, ⁰С:

январь - 11,3

февраль - 11

март - 6,5

апрель 1,5

май 8,2

июнь 13,8

июль 16,8

август 14,4

сентябрь 8,8

октябрь 2,5

ноябрь - 3,2

декабрь - 8,5

Среднегодовая 2,2⁰С

Абсолютная минимальная - 44⁰С

Абсолютная максимальная 34⁰С

Средняя максимальная наиболее жаркого месяца 22,1⁰С

Наиболее холодных суток обеспеченностью:

0,98 - 38⁰С

0,92 - 35⁰С

Наиболее холодной пятидневки обеспеченностью:

0,98 - 34⁰С

0,92 - 31⁰С

Период со средней суточной температурой воздуха:

0,5Rpn= 0,5*600= 300 МПа

з= 0,1p.max- 20= 0,1*575- 20= 37,5 МПа;

от деформации анкерных устройств на упорах при натяжении арматуры с одной стороны (относительное укорочение при конусном анкере Ж l= 0,2 см и общая длина арматуры l= 18 м)

l =( Ж l / l)Ер= (0,2/ 17,5*102)*2*105= 22,86 МПа;

от температурного перепада, принимая разность между температурой арматуры и упоров, воспринимающих усилие натяжения, ввиду отсутствия точных данных по рекомендации СНиП 2.05.03 Жt0= 650C

в= 1,25Жt0= 1,25*65= 81,25 МПа.

Таким образом, к моменту окончания обжатия бетона в арматурах обеих зон

п1= з+ l + в= 37,5+ 22,86+ 81,25= 141,61 МПа.

Напряжения в предварительно напряженной арматуре после проявления потерь первой группы составят

p= ‘p= p.max- n1= 575- 141,61= 433,39 МПа.

На стадии эксплуатации проявляются потери второй группы- от ползучести и усадки бетона. Определяем их по приближенным зависимостям отдельно для сечения посередине пролета и сечения на расстоянии 1,7 м от опоры.

Для обоих сечений нормативное значение равнодействующей усилий предварительного напряжения с учетом первых потерь

N0= p(Ap+ A‘p)= 433,39*10-1(40,72+ 5,09)= 1985,36 кН.

Положение равнодействующей N0 относительно центра тяжести приведенного сечения

е0= p[Ap(yн.г.red- ap)- A‘p(yв.г.red - a‘p)]/ N0= 433,39*10-1[40,72(35,73- 6,25)- 5,09(39,27- 4)]/ 1985,36= 22,29 см.

Сечение посередине пролета.Напряжения в бетоне на уровне центра тяжести арматуры Ар и изгибающего момента от нормативного значения постоянных нагрузок (Мgn= 541,21 кН*м)

bp= N0/ Ared+ N0e0/ Ired(yн.г.red- ap)- Mgn/ Ired(yн.г.red- ap)= (1985,4*103/ 4138,575)+ +(1985,4х103*22,29/ 28,4*105)(35,73- 6,25)- (541,21*105/ 28,4*105)(35,73- 6,25)=

= 377,13 Н/ см2= 3,77 МПа.

При передаточной прочности бетона равной 70 % класса прочности бетона

R0= 0,7*35= 24,5 МПа, потери от ползучести бетона в арматуре Ар

g= 170bp/ R0= 170*(3,77/ 24,5)= 26,16 МПа.

Напряжения в бетоне на уровне центра тяжести арматуры А‘р от сил предварительного напряжения и действия постоянных нагрузок

‘bp= N0/ Ared- N0e0/ Ired(yв.г.red- a‘p)+ Mgn/ Ired(yв.г.red- a‘p)= (1985,4*103/ 4138,575)-

- (1985,4х103*22,29/ 28,4*105)(39,27- 4)+ (541,21*105/ 28,4*105)(39,27- 4)= 602,46 Н/ см2=

= 6,02 МПа.

Потери от ползучести бетона в арматуре А‘р

g= 170*(6,05/ 24,5)= 41,771 МПа.

Потери от усадки бетона класса прочности В 35, подвергнутого тепловой обработке, 1= 35 МПа.

Тогда потери второй группы составят:

для арматуры нижней зоны

п2= 26,16+ 35= 61,16 МПа;

для арматуры верхней зоны

‘п2= 41,771+ 35= 76,771 МПа.

Полные потери и предварительные напряжения на стадии эксплуатации:

для арматуры нижней зоны

п= п1+ п2= 141,61+ 61,16= 202,77 МПа;

0= p.max- п= 575- 202,77= 372,23 МПа;

для арматуры верхней зоны

‘п= 141,61+ 76,771= 218,381 МПа;

‘0= 575- 218,381= 356,619 МПа.

Сечение на расстоянии 1,7 м от опоры. Момент от нормативного значения постоянных нагрузок:

g1+ g2+ g3= 12,12+ 1,55+ 1,49= 15,16 кН/ м;

Мgn=(g1+ g2+ g3)lp/ 2*1,7-(g1+ g2+ g3)1,72/ 2=15,16(16,9/ 2)1,7-15,16(1,72/ 2)=195,86 кН*м

Напряжения в бетоне на уровне центра тяжести арматуры Ар от сил предварительного напряжения и постоянных нагрузок:

bp= (1985,4*103/ 4138,575)+(1985,4*103*22,29/ 28,4*105)(35,73- 6,25)-(195,86*105/28,4х

х105)(35,73- 6,25)= 735,61 Н/ см2= 7,36 МПа.

Потери от ползучести бетона

g= 170*(7,36/ 24,5)= 51,07 МПа.

Напряжения в бетоне на уровне центра тяжести арматуры А‘р от сил предварительного напряжения и постоянных нагрузок

‘bp= (1985,4*103/ 4138,575)-(1985,4*103*22,29/ 28,4*105)(39,27- 4)+(195,86*105/ 28,4х

х105)(39,27- 4)= 173,57 Н/ см2= 1,74 МПа.

Потери от ползучести бетона в арматуре А‘р

g= 170*(1,74/ 24,5)= 12,07 МПа.

С учетом потерь от усадки бетона 1= 35 МПа потери второй группы для этого сечения составят:

для арматуры нижней зоны п2= 51,07+ 35= 86,07 МПа;

то же, верхней п2= 12,07+ 35= 47,07 МПа.

Полные потери и предварительные напряжения на стадии эксплуатации:

для арматуры нижней зоны:

‘п= 141,61+ 86,07= 227,68 МПа;

‘0= 575- 227,68= 347,35 МПа;

для арматуры верхней зоны:

‘п= 141,61+ 47,07= 188,68 МПа;

‘0= 575- 188,68= 386,32 МПа.

Проверка плиты на прочность по изгибающему моменту на стадии эксплуатации. Предполагаем, что нейтральная ось проходит в ребре и устанавливаем расчетный случай по напряжениям в арматуре Ар.

Предварительные напряжения в напрягаемой арматуре сжатой зоны А‘р за вычетом потерь при коэффициенте надежности g= 1,1.

ре1= ‘0 g= 356,619*1,1= 392,28 МПа.

Приращение напряжений в арматуре Ар от действия внешней нагрузки

а= 15,5Г {Rbn[(bf- b)hf+ bhd]+(450- ре1)А‘р}/ Ар= 15,5Г{25,5[(100- 35)9,25+ 35* *68,751]+(450- 392,28)5,09}/ 40,72= 673,96 МПа.

Суммарные напряжения в арматуре Ар от внешней нагрузки и сил предварительного напряжения

а+ 0= 673,96+ 374,26= 1046,19 МПа

превышают Rpn= 600 МПа. Следовательно, имеем первый расчетный случай, при котором напряжения в арматуре Ар при расчете на прочность принимаются равными Rpn=500 МПа.

Напряжения в предварительно напряженной арматуре сжатой зоны

ре= Rре- ре1= 400- 392,28>0.

В этом случае принимается ре= 0.

Высота сжатой зоны бетона

х= RpАр- Rb(b‘f- b)h‘f / bRb= 500*40,72- 17,5(100- 35)9,25/ 35*17,5= 16,06>h‘f= 9,25 см.

Нейтральная ось, как было принято, проходит в ребре, и несущая способность сечения может быть найдена по формуле

М_пред= Rbbх(h_d- 0,5х)+ Rb(b‘f- b)h‘f (h_d- 0,5h‘f)=17,5*10²[35*16,06(68,75- 0,5*16,06)+

+(100- 35)9,25(68,75- 0,5*9,25)]= 1272*10⁵ Н*см= 1272 кН*м.

Прочность сечения посередине пролета по изгибающему моменту обеспечена, так как

М= 1049,864 кН*м < М_пред= 1272 кН*м.

Расчет на прочность по поперечной силе. Расчет выполняется для наклонного сечения у опоры, в котором действует максимальная поперечная сила Q= 372,29 кН.

Проверяем соблюдение обязательного условия

Q_в< 2,5R_btbh_d;

2,5*1,2*10^-1*35*68,75= 721,88 кН> Q= 372,29 кН,

то есть условие выполняется.

Проверяем необходимость постановки расчетной поперечной арматуры по условию

Q_в> 0,6R_btbh_d;

0,6*1,2*10^-1*35*68,75= 173,25 кН< Q= 372,29 кН,

то есть требуется расчетная поперечная арматура.

В соответствии с конструктивными требованиями для приопорных участков принимаем поперечное армирование в виде 3 10 А- II с шагом и_w= 20 см (рис.10.5). Площадь поперечных стержней в сечении А_sw= 0,785*3= 2,355 см².

Усилие, воспринимаемое поперечными стержнями, отнесенное к единице длины элемента,

q_w= R_swA_sw/ u_w= 215*10^-1*2,355/ 20= 2,531 кН/ см.

Положение невыгодного наклонного сечения определяем путем попыток, рассматривая три случая - = 25⁰, = 30⁰ и = 35⁰. Высота сжатой зоны в наклонном сечении принята х= 2a‘p= 2*4= 8 см. Тогда длина проекции наклонного участка на вертикаль

h₁= h- 2a‘p= 75- 8= 67 см.

Длина проекции наклонного сечения на ось элемента с и поперечная сила, воспринимаемая наклонным сечением Q_wb:

при угле наклона сечения = 25⁰:

с= h₁/ tg = 67/ 0,4663= 143,68 см;

Q_wb=q_wс+(2R_btbh_d²/ с)= 2,531*143,68+(2*1,2*10^-1*35*68,75²/ 143,68)= 640,07 кН;

при угле наклона сечения = 30⁰

с= 67/ 0,5774= 116,05 см;

Q_wb= 2,531*116,05+(2*1,2*10^-1*35*68,75²/ 116,05)= 635,92 кН;

при угле наклона сечения = 35⁰

с= 67/ 0,7002= 95,68 см;

Q_wb= 2,531*95,68+(2*1,2*10^-1*35*68,75²/ 95,68)= 657,18 кН.

Таким образом, для наиболее опасного наклонного сечения =30⁰ Q=372,29кН h= 0,75 м, равны нулю.

Главные растягивающие напряжения

_bmt= _х/ 2-Г (_х/ 2)²+ ²= 3,9/ 2-Г (3,9/ 2)²+ 1,18²= - 0,33 МПа.

Для предварительно напряженной конструкции наклонная трещина в стенке принимается под углом _x= 35⁰ (рис. 10.8).

При высоте стенки h_ст= 57 см длина наклонной трещины l_ст= h_ст/ sin = 57/ sin 35⁰= = 99,38 см, длина проекции наклонной трещины на ось элемента с= h_ст/ tg = 81,4 см.

При принятом шаге поперечных стержней и_см трещина пересекает четыре плоскости поперечных стержней по три стержня  10- 0,785 см².

Коэффициент армирования стенки

A_scos _/ bl_ст= 4*3*0,785*cos 35⁰/ 35*99,38= 0,0022.

Коэффициент, учитывающий податливость поперечной арматуры на предполагаемой наклонной трещине,

= 1/ 1+(0,5/ l_ст)= 1/ 1+(0,5/ 99,38*0,0022)= 0,3< 0,7.

Вводим в расчет _min= 0,7.

Растягивающие напряжения в поперечной арматуре стенки

_s= (_bmt/ )/ 0,0022)= 105 МПа.

Радиус армирования

R_r= l_стb/ _n_d_cos _= 99,38*35/ 1*4*3*1*cos 35⁰= 353,8.

Коэффициент раскрытия трещин

= 1,5Г R_r= 1,5Г 353,8= 28,2.

Ширина раскрытия наклонной трещины

а_cr= (_s/ E_s)= (105/ 2*10⁵)28,2= 0,015 см< 0,02 см.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ.

1. СНиП 2.01. 07- 85. Нагрузки и воздействия/ Госстрой СССР. - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1987.- 36 с.

2. СНиП 2.01. 07- 85. Нагрузки и воздействия (Дополнения. Разд.10. Прогибы и перемещения)/ Госстрой СССР.- М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1989.- 8 с.

3. СНиП 2.03.01- 84^*. Бетонные и железобетонные конструкции/ Госстрой СССР. М.: ЦИТП Госстроя СССР. 1989.- 80 с.

4. СНиП 11- 22- 81. Каменные и армркаменные конструкции/ Госстрой СССР.- М.: Стройиздат, 1983.- 40 с.

5. СНиП 11- 22- 81^*. Стальные конструкции/ Госстрой СССР.- М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1990.- 96 с.

6. СНиП 11- 25- 80. Деревянные конструкции/ Госстрой СССР. М.: Стройиздат, 1982.- 66 с.

7. СНиП 2.05.03- 84. Мосты и трубы. Государственный комитет по делам строительства.- М., 1985.- 199 с.

8. СНиП 3.03.01- 87. Несущие и ограждающие конструкции/ Госстрой СССР.- М.: АПП ЦИТП, 1991.- 192 с.

9. СНиП 2.05.02- 85. Автомобильные дороги. Госстрой СССР.- М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986.- 56 с.

10. Гибшман и др. Мосты и сооружения на автомобильных дорогах. М.: Транспорт, 1981.

11. Гибшман Е.Е. Проектирование деревянных мостов. М.: Транспорт, 1976.- 272 с.

12. Руководство по строительству сборных железобетонных малых и средних мостов. Минавтодор РСФСР. М.: Транспорт, 1976.

13. Андреев О.В. Проектирование мостовых переходов. М.: Транспорт, 1980.

14. Гайдук К.В. и др. Содержание и ремонт мостов и труб на автомобильных дорогах. М.: Транспорт, 1981.

15. Толов В.И. и др. Наплавные мосты, паромные и ледяные переправы. М.: Транспорт, 1978.

16. Власов Г.М., Устинов В.П. Расчет железобетонных мостов. М.: Транспорт, 1992.

17. Бобриков Б.В. и др. Строительство мостов. М.: Транспорт, 1987.

18. Поливанов Н.И. Проектирование и расчет железобетонных и металлических автодорожных мостов. М.: Транспорт, 1970, 516 с.

19. СНиП 21- 01- 97. Пожарная безопасность зданий и сооружений.

20. СНиП 32- 04- 97. Тоннели железнодорожные и автодорожные. Правила производства и приемки работ.

21. СНиП 3.06.07- 86. Мосты и трубы. Правила обследования и испытаний/ Госстрой СССР.- М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1987.- 40 с.

22. СНиП 3.04.03- 85. Защита строительных конструкций и сооружений от коррозии/ Госстрой СССР.- М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1987.- 32 с.

23. СНиП 3.09.01- 85. Производство сборных конструкций и изделий/ Госстрой СССР.- М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1985.-