Курсовая работа - Расчет железобетонного неразрезного пролетного строения, образуемого из коробчатых сборных элементов - файл n1.doc

Курсовая работа - Расчет железобетонного неразрезного пролетного строения, образуемого из коробчатых сборных элементов
скачать (1213.5 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc1214kb.11.06.2012 05:53скачать

n1.doc

  1   2   3



Пояснительная записка к курсовой работе

Расчет железобетонного неразрезного пролетного строения, образуемого из коробчатых сборных элементов”

1. Исходные данные

Русловая часть автодорожного моста на дороге III технической категории выполнена в виде неразрезного пролетного строе­ния по схеме м. В поперечном сечении про­летное строение состоит из одной ко­робки с наклонными стенками (рис. 1). Мост имеет габарит

Г-10 и два тротуара по 1,0 м. Пешеходы движутся непосредственно по верхней плите коробки, тротуары отделены от проезжей части барьерами безопас­ности полужесткого типа. Верхней плите придан уклон 20% от середины пролетного строения к краям, чтобы обеспечить водоотвод без увеличения толщины слоя покрытия проезжей части.

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.

Рис. 1. 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 каналах d=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).


Рис. 2. 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:

lp= l0 + hf = 5,0 + 0,22 = 5,22 м,

где l0 = 5,0 - пролет плиты в све­ту между вутами;

hf = 0,22 м - тол­щина плиты.

Постоянная нагрузка на плиту со­стоит из веса слоев дорожной одежды и собственного веса. Ее подсчет вы­полнен в табл. 1. Рассмотрим воздействие временной нагрузки.

Нагрузка А-11. При ширине колеи b = 0,6 м полосовой нагрузки и дорожной одежде толщиной Н = 0,15 м ширина распределения на­грузки вдоль расчетного пролета пли­ты:

b1 = b + 2H = 0,6 + 2·0,15 = 0,9 м.

Табл.1 интенсивность полосовой на­грузки вдоль пролета плиты шириной 1 м:


Наименование нагрузки и ее подсчет

Нормативное

значение,

кН/м

Коэффициент надежности, gf

Расчетное значение, кН/м

Асфальтобетон проезжей части толщиной 7 см (g = 2,3 т/м3).

1·1·0,07·2,3·10

1,61

1,5

2,42

Защитный слой толщиной 4 см (g = 2,4 т/м3).

1·1·0,04·2,4·10

0,96

1,3

1,25

Гидроизоляция толщиной 1 см (g = 1,5 т/м3).

1·1·0,01·1,5·10

0,15

1,3

0,2

Выравнивающий слой толщиной 3 см (g = 2,4 т/м3).

1·1·0,03·2,4·10

0,72

1,3

0,94

Железобетонная плита толщиной 22 см (g = 2,5 т/м3).

1·1·0,22·2,5·10

5,5

1,1

6,05

Итого

gn = 8,94




g = 10,86
Постоянная нагрузка на плиту

6,11 кН/м.

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

апр = а + 2Н + = 0,2+2·0,15+ = 2,24 м,

но не менее · 5,22 = 3,48 м.

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

апр = 1,5 + 0,2 + 2Н + = 1,5 + 0,2 + 2·0,15 + = 3,74 м > 3,48 м.

Окончательно принимаем апр = 3,74 м. При этом:

P = 2 кН,

а с учетом распределения нагрузки дорожной одеждой вдоль пролета:

qАт,n = кН/м.
Ширина площадки распределения давления колеса тележки у опоры плиты (в месте примыкания плиты к стенке коробки):

аоп = а + 2Н, но не менее , т.е.: аоп = 0,2 + 2 · 0,15 = 0,5 м > = 1,74 м.

Так как 1,74 > 1,5, рассматриваем воздействие обеих осей тележки. Таким образом,

аоп = 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. 3.



Рис. 3. 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 ( = lp < 30 м): f = 1,5 - 0,01 = 1,5 - 0,01 · 5,22 = 1,45.

Динамический коэффициент ( = lp):

(1 + ) = 1 +

Тогда расчетные значения нагрузки:

qA = f (1 + ) qA,n = 1,2 · 1,295 · 6,11 = 9,495 кН/м.

qАт = f (1 + ) qАт,n = 1,45 · 1,295 · 122,22 = 229,499 кН/м.

Нагрузка НК-80. При ширине колеса b = 0,8 м и распределении давления дорожной одеждой Н = 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 апр = 3,28 м. Учитывая, что вдоль движения расстояние между осями НК-80 равно 1,2 м, принимаем размер площадки распределения для четырех колес НК-80.

апр = 3 · 1,2 + 0,2 + 2 · 0,15 + = 5,84 м.

Аналогично, у опорного сечения:

апр = 3 · 1,2 + 0,2 + 2 · 0,15 = 4,1 м > 1,74 м = = .

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

qK,n = кН/м.

Коэффициент надежности по нагрузке f = 1.

Динамический коэффициент при lp = 5,22 м  5 м: (1 + ) = 1,1 (при ).

Тогда расчетная нагрузка:

qK = f (1 + ) qK,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. 4. 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: SА = ;

от собственного веса: S = qc,

где q, qi, qА - интенсивность постоянной и временной нагрузок; i - площадь участка линии влияния под нагрузкой; c - площадь всей линии влияния; аi - ширина площадки распределения временной нагрузки поперек пролета плиты.

Определяем усилия (изгибающие моменты М и поперечные силы Q) в середине пролета плиты как в балке на двух опорах шириной b = 1 м от собственного веса:

нормативные:

Мn = 8,94 · 3,406 = 30,45 кНм; Qn = 8,94 · 2,61 = 23,33 кН.

Здесь площадь линии влияния (рис. 4) изгибающего момента:


c = 0,5 · 5,22 · 1,305 = 3,406 м,

а поперечной силы c = 0,5 · 1 · 5,22 = 2,61 м;

расчетные:

М =10,86 · 3,406 = 36,99 кНм; Q =10,86 · 2,61 = 28,34 кН.


Усилия от нагрузки А-11 (рис. 4):

нормативные:

Мn = qA,n (1 + 2 + 3) + qАт,n
= 6,11·(0,68 + 1,07 + 0,31) + 122,22·(0,18 + 0,29 + 0,085) = 80,91 кН·м;

Qn = qA,n (4 + 5 + 6) + qАт,n

= 6,11 · 1,62 + 122,22 · 0,50 = 71,01 кН;

расчетные:

M = 9,50 · 2,06 + 229,50 · 0,56 = 19.57 + 128,52 = 148,09 кН·м;

Q = 9,50 · 1,62 + 229,50 · 0,50 = 15,39 + 114,75 = 130,14кН.

Усилия от нагрузки НК-80 (рис. 4, б):

нормативные:

Мn = qK,n 363,64·2·0,55·(1,03+1,305)/(2·5,84)=79,97 кН·м;

Qn = qK,n =363,64·(1,1·0,89/5,2+1,1·0,38/5,84)=94,94 кН;

расчетные:

M = 400 · 0,22 = 88 кН·м; Q = 400 · 0,26 = 104 кН.

Сравнивая изгибающие моменты и поперечные силы от разных временных нагрузок, видим, что значения их больше от нагрузки НК-80. 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:

М0,n = 30,45 + 80,91 = 111,36 кН·м; Q0,n = 23,33 + 71,01 = 94,34 кН;

расчетные:

М0 = 36,99 + 148,09 = 185,08 кН·м; Q0 = 28,34 + 130,14 = 158,48 кН.

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

Моп = - 0,8 М0; Мпр = + 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: Мпр,n = 0,5 · 111,36 = + 55,68 кН·м;

расчетный: Мпр = 0,5 · 185,08 = + 92,54кН·м;

моменты у опор:

нормативный: Моп,n = - 0,8 · 111,36 = - 89,088 кН·м;

расчетный: Моп = - 0,8 · 185,08 = - 148,064 кН·м;

поперечные силы у опор:

нормативная: Qn = 1,1 · 94,34 = 103,774 кН;

расчетная: Q = 1,1· 158,48 = 174,328 кН.
3. Расчет на прочность нормальных сечений плиты на стадии эксплуатации.

Блоки пролетного строения выполняются из бетона класса В35. Характеристики бетона (прил. 9 [1]): Rb = 17,5 МПа, Rbt = 1,2 МПа, Rbn = 25,5 МПа. Армирование плиты производится стержневой арматурой класса A-III. Для нее при диаметре стержней d = 16 мм: Rs = 360 МПа, Rsn = 400 МПа (прил. 7 [1]) и Es = 2·105 МПа (прил. 8 [1]).

При толщине плиты hf = 22 см рабочая высота сечения:

hd = hf - 2 - = 19,2 см.

Плечо внутренней пары приближенно:

z  0,87 · hd = 0,87 · 19,2 = 16,7 см.

Расчет производится для сечения шириной b = 100 см. Требуемая площадь арматуры:

в середине пролета в нижней зоне (Мпр = 92,54 кН·м):

As см2;

принимаем 8  16 A-III с As = 16,085 см2;

у опор в верхней зоне (Моп = - 148,064 кН·м):

As = см2;

принимаем 13  16 A-III с As = 26,138 см2.

Проверка принятого армирования в середине пролета:

напряжения в нижней арматуре:

=15,5 ·= 855,149 МПа > 400 МПа = Rsn,

т.е. имеем первый расчетный случай и s = Rs = 360 МПа;

высота сжатой зоны:

3,309 см < 13,44 см = 0,7 hd;

несущая способность сечения:

M = Rb·b·x= 17,5·102·100·3,309·=101,6·105Н·см=101,6 кН·м > 92,54 кН·м

Проверка принятого армирования в сечении на опоре.

Напряжения в верхней арматуре:

a = 15.5 ·= 670,836 МПа > 400 МПа = Rsn,

т.е. тоже первый расчетный случай и s = Rs = 360 МПа;

высота сжатой зоны:

= 5,38 см < 13,44 см = 0,7 hd.

Несущая способность сечения:

M = 17,5 · 102 · 100 · 5,38 · = 155,44 кН·м > 148,064 кН·м = Моп.

Расчет плиты на прочность на действие поперечной силы.

Проверяем ограничение главных сжимающих напряжений по условию:

Q  0,3Rbbhd = 0,3·17,5·102·100·19,2 = 1008·103 Н = 1008 кН > 174,328 кН.

Условие удовлетворяется, следовательно, напряжения допустимы.

Несущая способность сечения плиты без поперечного армирования:

Qпред =,

где с - длина проекции наиболее выгодного наклонного сечения.

Принимая (§ 1.5 [1]) с = 1,65 · hd, имеем:

Qпред = = 209,4 кН > 174,328 кН,

т.е. несущая способность плиты по поперечной силе обеспечивается бетоном без поперечного армирования.
  1   2   3


Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации