Курсовой проект - Проектирование металлического моста - файл n6.doc

приобрести
Курсовой проект - Проектирование металлического моста
скачать (3956.6 kb.)
Доступные файлы (10):
n1.doc80kb.19.04.2011 06:42скачать
n2.doc32kb.19.04.2011 06:44скачать
n3.doc211kb.19.04.2011 06:47скачать
n4.doc3133kb.19.04.2011 06:50скачать
n5.doc103kb.19.04.2011 06:56скачать
n6.doc1084kb.19.04.2011 06:59скачать
n7.doc25kb.20.06.2008 10:48скачать
n8.dwg
n9.dwg
n10.dwg

n6.doc



5.1. РАСЧЕТ ГЛАВНОЙ БАЛКИ ПРОЛЕТНОГО СТРОЕНИЯ

5.1.1. Сбор постоянных нагрузок на балку жесткости

Сбор постоянных нагрузок:

Таблица 5.1

Конструктивные элементы

qн(кН/м)

f>1

qр(кН/м)

f<1

qр'(кН/м)

1-ая часть нагрузки
















Главные балки

42,77

1,1

47,047

0,9

38,49

Поперечные связи, Диафрагмы

0,39

1,1

0,429

0,9

0,351

Высокопрочные болты

0,4

1,1

0,44

0,9

0,36

ИТОГО: (1-ая часть)

43,56




47,916




39,2

2-ая часть нагрузки
















Смотровые приспособления

0,50

1,1

0,55

0,9

0,45

Покрытие проезжей части

21,05

1,5

31,57

0,9

18,94

Покрытие тротуаров

1,6

1,5

2,4

0,9

1,44

Барьерное ограждение

1,70

1,1

1,87

0,9

1,53

Перила

1,90

1,1

2,09

0,9

1,71

Водоотвод

0,07

1,1

0,08

0,9

0,06

ИТОГО: (2-ая часть)

26,82




38,56




23,13

Всего:

70,38




86,476




62,33



5.1.2. Определение коэффициентов поперечной установки


Так как в поперечном сечении моста только одна главная балка, то в каком бы месте поперек моста не находилась нагрузка, она полностью будет восприниматься только этой балкой, т.е. линия влияния давления представляет собой прямоугольник с ординатой равной 1. Линия влияния загружается двумя видами нагрузок: А14; А14 + толпа и НК-100.

Коэффициенты поперечной установки определяю по методу внецентренного сжатия.


Рис. 5.1. Схема к определению КПУ


- КПУ для пешеходной нагрузки;

- КПУ для НК-100;

- КПУ для тележки А14;

- КПУ для полосовой нагрузки.

5.1.3. Определение нормативных и расчетных усилий

от постоянных нагрузок


Силовые факторы Мl/2, Ql/2, Mоп, Qоп, R будем определять по линиям влияниям, построенных по программе NERA 7.

Значение площадей линий влияния сведены в таблицу:

Таблица 5.2.


Усилие


Размерность

Значение w(+) положительных участков

Значение w(-) отрицательных

участков

Суммарное значение

w(сум.)

Мl/2

м2

843,01

-353,498

489,512

Ql/2

м2

18,477

-18,74

-0,263

Mоп

м2

156,075

-1030,86

-874,79

Qоп

м2

59,073

-6,837

52,236


Усилия от постоянной нагрузки определяем по формуле:

S=?q w(сум)

где: ?q – интенсивность постоянной нагрузки

w(сум) – суммарная площадь линии влияния.
Расчет усилий приводится в табличной форме:

Таблица 5.3.


Усилие


Размерность

Суммарное значение

w(сум.)

Усилия от постоянной нагрузки

Нормативное значение

Расчетное усилие при

?f >1

?f =0,9

Мl/2

кНм

489,512

34451,85

42331,04

30511,28

Ql/2

кН

-0,263

-18,51

-22,74

-16,39

Mоп

кНм

-874,79

-61567,72

-75648,34

-54525,66

Qоп

кН

52,236

3676,37

4517,16

3255,87

5.1.4. Определение нормативных и расчетных усилий


от временных нагрузок

Временными нагрузками на пролетное строение являются: А14, НК100, и толпа на тротуарах.

Таблица 5.4.

Ординаты под колесами нагрузок с линий влияния



Линии влиян.

Нагрузка

Ординаты л.в.



Сумма ординат,

Лини влиян.

Нагруз.

Ордина

ты л.в



Сумма ординат,



, кНм

АК

-9,182

-9179

-18361



, кН

АК

-0,1078

-0,1077

-0,2155

НК

-9,175

-9,182

-9,18

-9,17


-36,707

НК

-0,1075

-0,1078

-0,10779

-0,1076


-0,4307



, кНм

АК

2,468

2461

4,929



, кН

АК

0,5037

0,4867

0,9904

НК

2,464

2,468

2,462

2,457


9,851

НК

0,5037

0,49

0,479

0,463


1,9327



, кНм

АК

-3,206

-3,199

-6,405



, кН

АК

-0,496

-0,479

-0,975

НК

-3,2

-3,206

-3,201

-3,196


-12,803

НК

-0,496

-0,482

-0,468

-0,455


-1,901



, кНм

АК

17,9

17,79

35,69



, кН

АК

1,0001

0,998

1,9981

НК

17,82

17,9

17,83

17,62


71,17

НК

1

1,0001

0,999

0,9979


3,997



, кН

АК

1

0,989

1,989



, кН

АК

-0,1375

-0,1373

-0,2748

НК

1

0,99

0,983

0,975


3,948

НК

-0,137

-0,1375

-0,1374

-0,1372


-0,5491


НОРМАТИВНЫЕ И РАСЧЕТНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ ИЗГИБАЮЩИХ МОМЕНТОВ

ОТ НАГРУЗКИ А14 + ТОЛПА

Нормативные значения усилий в балке от нагрузки А14 + толпа определяются по формуле:




Расчетные значения усилий от нагрузки А14 + толпа определяются по формуле:




где, кН – осевая нагрузка тележки;

– сумма ординат с линии влияния;

– коэффициент поперечной установки для тележки;

– коэффициент надежности для тележки А14;

– динамический коэффициент для тележки А14;

, м – длина загружения линии влияния;

кН/м – интенсивность распределенной нагрузки;

, м – наибольшее (по модулю) значение площади линии влияния;

– коэффициент поперечной установки для полосовой нагрузки;

– коэффициент надежности для распределенной нагрузки А14;

, кПа, но не менее 1,96 кПа – вертикальная равномерно распределенная нагрузка на тротуарах;

м – ширина тротуара;

– коэффициент поперечной установки для толпы;

– коэффициент надежности для толпы.
Таблица 5.5.

Таблица для определения усилий от нагрузки А 14 + толпа



Линии влияния

, м

, м









, кПа

,кНм

273

-1030,86

-18,361

2,0

1,6

2,0

1,96

,кНм

105

156,075

4,929

2,0

1,6

2,0

1,96

,кНм

189

-353,498

-6,405

2,0

1,6

2,0

1,96

,кНм

189

843,01

35,69

2,0

1,6

2,0

1,96

, кН

273

59,073

1,989

2,0

1,6

2,0

1,96

, кН

105

-6,837

-0,2155

2,0

1,6

2,0

1,96

, кН

220,5

18,477

0,9904

2,0

1,6

2,0

1,96

, кН

157,5

-18,74

-0,975

2,0

1,6

2,0

1,96



Таблица 5.6.

Нормативные и расчетные значения изгибающих моментов

от А14 + толпа


Линии влияния

Нормативные условия









Расчетные усилия

,кНм

-3227331

1,2

1,2

1,2

1,05

-40421,915

,кНм

5488,014

1,2

1,2

1,2

1,1

7170,75

,кНм

-11097,462

1,2

1,2

1,2

1,0

-13316,956

,кНм

3218,22

1,2

1,2

1,2

1,0

38617,46

, кН

2111,71

1,2

1,2

1,2

1,05

2646,869

, кН

-240,29

1,2

1,2

1,2

1,1

-313,968

, кН

763,622

1,2

1,2

1,2

1,06

966,116

, кН

-766,236

1,2

1,2

1,2

1,08

-985,993

НОРМАТИВНЫЕ И РАСЧЕТНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ ИЗГИБАЮЩИХ МОМЕНТОВ


ОТ НАГРУЗКИ НК-100

Нормативные значения усилий от нагрузки НК-100 определяются по формуле:


Расчетные значения усилий от нагрузки НК-100 определяются по формуле:


где, – динамический коэффициент для НК-100;

кН – давление на ось нагрузки НК-100;

– коэффициент надежности для НК-100;

– коэффициент поперечной установки для НК-100.

Таблица 5.7.
Нормативные и расчетные значения изгибающих моментов от НК-100


Линии влияния



Нормативные условия







Расчетные усилия

,кНм

-36,707

-9250,16

1,0

1,1

1,0

-10175,176

,кНм

9,851

2482,45

1,0

1,1

1,0

2730,695

,кНм

-12,803

-3226,35

1,0

1,1

1,0

-3548,985

,кНм

71,17

17934,84

1,0

1,1

1,0

19728,32

, кН

3,948

994,89

1,0

1,1

1,0

1094,379

, кН

-0,4307

-108,54

1,0

1,1

1,0

-119,394

, кН

1,9327

487,04

1,0

1,1

1,0

535,744

, кН

-1,901

-479,05

1,0

1,1

1,0

-526,955

5.1.5. Определение полных внутренних усилий в балке жесткости от постоянной и временной нагрузок


Полные внутренние усилия определяются:
Sн = Sнпост+ Sнврем нормативное значение усилий в балке жесткости;

Sр = Sрпост+ Sрвремрасчетное значение усилий в балке жесткости.
Таблица 5.8.

Сводная таблица полных внутренних усилий.


Линия влияния

АК + толпа норм.

АК + толпа расчетное

НК норм.

НК расчетное

Суммарные усилия

норм.

расчет.

,кНм

-3227331

-40421,915

-9250,16

-10175,176

-93841,03

-116070,25

,кНм

5488,014

7170,75

2482,45

2730,695

-56079,7

-47354,91

,кНм

-11097,462

-13316,956

-3226,35

-3548,985

23354,39

17194,324

,кНм

3218,22

38617,46

17934,84

19728,32

66633,07

80948,5

, кН

2111,71

2646,869

994,89

1094,379

5788,08

7164,029

, кН

-240,29

-313,968

-108,54

-119,394

3436,08

2941,902

, кН

763,622

966,116

487,04

535,744

745,112

949,726

, кН

-766,236

-985,993

-479,05

-526,955

784,746

-1008,733




5.2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОЙ ШИРИНЫ ПОЯСОВ БАЛКИ

ПРОЛЕТНОГО СТРОЕНИЯ

Приводим коробчатое сечение главной балки к равновеликому двутавровому сечению, при этом эффективную ширину поясов определяем по формуле:

bef = ??bi
Разбиваем коробку на характерные участки. Значение редукционных коэффициентов – ?, принимаем по табл. [2] или по табл. 1 приложения 1.

Опорное сечение.

Для ?=0 – коэффициент ортотропности, Х=0 расстояние до сечения (опорное сечение), отношение B/L, где В - ширина пояса, L - наибольшее значение расчетного пролета.

, , следовательно, ,

, следовательно, ,

Сечение в пролете.

Для ?=0 - коэффициент ортотропности, Х=0,5l

, , следовательно, ,

, следовательно,

5.3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК

ПРИВЕДЕННОГО СЕЧЕНИЯ

ОПОРНОЕ СЕЧЕНИЕ



Рис. 5.2. Приведенное сечение главной балки

над опорой

Площадь поперечного сечения:



Расстояние от оси 0-0 до центра тяжести сечения:



Момент инерции главной балки:



Момент сопротивления для расчета верхнего растянутого пояса:



Момент сопротивления для расчета нижнего сжатого пояса:



Минимальный статический момент отсеченной части сечения:



Максимальный статический момент отсеченной части сечения:


СЕРЕДИНА ПРОЛЕТА



Рис. 5.3. Приведенное сечение в середине пролета

Площадь поперечного сечения:



Расстояние от оси 0-0 до центра тяжести сечения:



Момент инерции главной балки:



Момент сопротивления для расчета верхнего растянутого пояса:



Момент сопротивления для расчета нижнего сжатого пояса:



Минимальный статический момент отсеченной части сечения:



Максимальный статический момент отсеченной части сечения:




5.4. ПРОВЕРКА ПРОЧНОСТИ ГЛАВНОЙ БАЛКИ ПРОЛЕТНОГО СТРОЕНИЯ

Производятся три проверки прочности: по нормальным, по касательным и по приведенным напряжениям.
5.4.1. Проверка прочности по нормальным напряжениям

Проверка прочности по нормальным напряжениям производится согласно п. 4.26[1], по формуле:

,

где, – наибольший расчетный изгибающий момент в сечении;

– момент сопротивления сечения;

ж – коэффициент, учитывающий ограниченные пластические деформации в сечении;

Ry = 295 МПа - расчетное сопротивление металла балки (сталь марки 15 ХСНД по ГОСТ 6713-91) при изгибе, принимаемое по табл. 50[1];

т = 1 – коэффициент условия работы, принимаем п. 4.19 таблице 60.
ОПОРНОЕ СЕЧЕНИЕ

При одновременном действии в сечении момента М и поперечной силы Q коэффициент ж определяем по формулам п. 4.26:

при m 0,25·Rs ж = ж 1;

при 0,25 m Rs , ж =1,155 · ж 1 ·; при этом 0  жж 1;

ж - принимаем для двутавровых, коробчатых и тавровых сечений по таблице 61[1];

Rs – расчетное сопротивление металла балки на сдвиг принимаемое по табл. 48 [1]:


Определим среднее касательное напряжение в стенке балки:



– высота стенки балки приведенного сечения;

– толщина стенки балки;

Qd = 7164,029 Кн – максимальная перерезывающая сила в опорном сечении пролета от действия постоянной и временной нагрузок.



50,33>42,325 МПа – условие не выполнено.

Тогда имеем случай, когда 0,25·Rs <m Rs

42,325 МПа <50,33 МПа 169,3 МПа;

, при этом 0 ж ж 1.

Для определения ж1 из табл. 61[1], необходимо определить соотношения площадей:

А = 0,64 м2 – площадь всего сечения балки;

Аw = 0,1423 м2 – площадь сечения стенки;

Аf,min = 0,162 м2 – площадь сечения полки (нижней);

По таблице 61[1] принимаем значение ж1 =1,0645.

Qu – предельная поперечная сила, определяемая по формуле:

,

причем ж 2 определяется по формуле:

ж 2 = 1,25 - 0,25·;

где tmin,ef , tmax,ef - значения минимальных и максимальных напряжений в сечении стенки, вычисленные в предположении упругой работы.

В данном случае, сечения имеем:







Подставляем полученные значения в формулу:





В соответствие с этим напряжения в верхнем поясе:



Напряжения в нижнем поясе:



Условия прочности выполняются.





СЕЧЕНИЕ В СЕРЕДИНЕ ПРОЛЕТА

Проводим аналогичную проверку в сечении в середине пролета.

Находим среднее касательное напряжение в стенке балки:



– высота стенки балки приведенного сечения;

– толщина стенки балки;

Qd = 1008,733 кН – максимальная перерезывающая сила в середине пролета от действия постоянной и временной нагрузки.



10,1 МПа42,325 МПа – условие выполнено.

Тогда ж = ж 1 .

Для определения ж1 из табл. 61[1], необходимо определить соотношения площадей:

А = 0,57 м2 – площадь всего сечения балки;

Аw = 0,0,0999 м2 – площадь сечения стенки;

Аf,min = 0,1188 м2 – площадь сечения полки (нижней);

По таблице 61[1] принимаем значение ж1 =1,06154.
В соответствие с этим напряжения в верхнем поясе:



Напряжения в нижнем поясе:



Условия прочности выполняются.


5.4.2. проверка прочности по касательными напряжениям
Проверка производится по формуле 159 [1]:

t =

Касательные напряжения в опорном сечении:


Касательные напряжения для сечения в середине пролета:



Условия выполняются.
5.4.3. Проверка прочности стенок балки по приведенным напряжениям

ОПОРНОЕ СЕЧЕНИЕ

По приведенным напряжениям проверяются точки конструкции в которых действуют одновременно sx, sy и txy по формуле 161[1]:

,

где ?х – нормативное (положительное при сжатии) напряжение в проверяемой точке срединной стенки, параллельные оси балки;

?х – такие же напряжения, перпендикулярные оси балки, определяемые согласно прил. 18 [1].

g/ – коэффициент, зависящий от напряжения sy:

при sy ?0, g/ = 1.1,

при sy = 0, g/ = 1,15;

m – коэффициент условий работы, равный 1.



Рис. 5.4. Распределение давления от колеса

где: P/2 = 122,5 кН – сосредоточенная сила от 1 колеса А 14;

а’ – распределение давления от колеса А 14 через покрытие проезжей части.





для сечения в середине пролета:

?ху= ?m=50,33 МПа – среднее касательное напряжение.





Условие выполняется.
В СЕРЕДИНЕ ПРОЛЕТА

Аналогично проводим расчет в сечении в середине пролета:



для сечения в середине пролета:

?ху= ?m=10,1 МПа - среднее касательное напряжение.





Условие выполняется.


5.5. ПРОВЕРКА БАЛКИ НА МЕСТНУЮ УСТОЙЧИВОСТЬ

5.5.1. Проверка сжатого отсека стенки балки на устойчивость
СЕЧЕНИЕ В СЕРЕДИНЕ ПРОЛЕТА

Производим расчет на местную устойчивость верхнего отсека балки, расположенного в середине пролета между сжатым поясом и продольным ребром жесткости. Схема отсека приведена на рис. 5.6.



Рис. 5.5 Схема к расчету местной устойчивости
Сжатый отсек на устойчивость проверяем по формуле:



где ?х, ?у – нормальные напряжения продольные и поперечные, МПа;

?ху касательное напряжение МПа;

?х,CR, ?y,CRкритические нормальные напряжения соответственно продольное и поперечное, МПа;

?ху,CR критическое нормальное напряжение, МПа;

w1 – коэффициент, принимаемый по таблице 2 приложения 16[1].

Нормальные продольные напряжения определяем по формулам:



где, Jc = 1,41 м4 – момент инерции балки в середине пролета;

y1 = 2,178 м и y2 = 1,091 м – расстояние от нейтральной оси до верхней и нижней границ сжатого отсека соответственно;

Md = 17194,324 кН·м – расчетный момент в середине пролета;

ж = 1,06154 – был найден;





Поперечное нормальное напряжение определяем по формуле:



где Р/2 = 122,5 кН – давление на ось НК-100

tw = 0,028 м – толщина стенки;

а’ = 0,34 м – площадка распределения давления на стенку балки.



Касательное напряжение определяем по формуле:



Для определения критических напряжения необходимо определить приведенные критические напряжения.

Приведенное нормальное критическое продольное напряжение:



? – коэффициент упругого защемления стенки, принимаемый по табл. 4 прил. 16 [1], в зависимости от коэффициента ?, равного:



где, ? = 2 – коэффициент, принимаемый по таблице 1 приложения 16 [1];

t = 0,014 м — толщина проверяемой пластинки;

hef = 1,1 – расчетная ширина пластинки;

1, в1 – толщина и расчетная ширина листа, и :

,

по таблице 4 приложения 16[1] принимаем ? = 1,275;

– коэффициент, принимаемый по таблице 5 [1];

Е – модуль упругости стали = 2,06·10-5 МПа.

Для определения коэффициента ? необходимо определить следующие величины:

, где – минимальное и максимальное продольные напряжения.



Отсюда получаем:

, .

По таблице 5 [1] определяем коэффициент ? = 5,564, тогда:

.

Приведенное критическое нормальное поперечное напряжение:



где ? = 1 – коэффициент, при нагрузке распределенной по всей длине пластинки и принимаемый по табл. 6 [1] – при сосредоточенной нагрузке;

? – коэффициент упругого защемления стенки, принимаемый по табл. 7 прил. 16 [1];

z – коэффициент, принимаемый по табл. 8 прил. 16 [1].

Отсюда получаем:

z = 7,526, ? = 1,2638, ? = 1 – при нагрузке распределенной по всей длине пластинки.



Приведенное критическое касательное напряжение:



где, d – меньшая сторона отсека d = hef = 1,1 м;

?1 – коэффициент, равный ?, так как а = 1,5 м > hef , ?1 = 1,36;

? – коэффициент, упругого защемления стенки принимаемый равным единице для элементов с болтовыми соединениями и принимаемый по табл. 9 прил. 16 [1] – для сварных элементов, ? = 1,209.



Критические напряжения ?х,CR, ?y,CR, ?ху,CR определяем по формулам табл. 3 прил. 16 [1], марка стали 15 ХСНД:







где, m = 1 – коэффициент условия работы, принимаемый по таблице 60[1].

Производим проверку устойчивости сжатого отсека, для этого определяем коэффициент w1 по таблице 2 прил. 16 [1], w1=1,05:

;

Условие устойчивости для сжатого отсека выполняется.

СЕЧЕНИЕ НА ОПОРЕ

Производим расчет на местную устойчивость нижнего отсека балки, расположенного на опоре между сжатым поясом и продольным ребром жесткости. Схема отсека приведена на рис. 5.6.



Рис. 5.6. Схема к расчету местной устойчивости
Нормальные продольные напряжения определяем по формулам:



где, Jc = 1,61 м4 – момент инерции балки в опорном сечении;

y1 = 1,591 м и y2 = 0,504 м – расстояние от нейтральной оси до верхней и нижней границ сжатого отсека соответственно;

Md = 116070,25 кН·м – расчетный момент в опорном сечении;

ж = 1,0438 – был найден:





Поперечное нормальное напряжение определяем по формуле:



где, Р/2 = 122,5 кН – давление на ось НК-100

tw = 0,04 м – толщина стенки;

а’ = 0,34 м – площадка распределения давления на стенку балки.



Касательное напряжение определяем по формуле:


Для определения критических напряжения необходимо определить приведенные критические напряжения.

Приведенное нормальное критическое продольное напряжение:



? – коэффициент упругого защемления стенки, принимаемый по табл. 4 прил. 16 [1], в зависимости от коэффициента ?, равного:



где, ? = 2 – коэффициент, принимаемый по таблице 1 приложения 16 [1];

t = 0,014 м — толщина проверяемой пластинки;

hef = 1,104 м – расчетная ширина пластинки;

1, в1 – толщина и расчетная ширина листа, и :

,

по таблице 4 приложения 16[1] принимаем ? = 1,276;

– коэффициент, принимаемый по таблице 5 [1];

Е – модуль упругости стали = 2,06·10-5 МПа.

Для определения коэффициента ? необходимо определить следующие величины:

, где – минимальное и максимальное продольные напряжения.



Отсюда получаем:

, .

По таблице 5 [1] определяем коэффициент ? = 6,865, тогда:

.

Приведенное критическое нормальное поперечное напряжение:



где ? = 1 – коэффициент, при нагрузке распределенной по всей длине пластинки и принимаемый по табл. 6 [1] – при сосредоточенной нагрузке;

? –коэффициент упругого защемления стенки, принимаемый по табл. 7 прил. 16 [1];

z – коэффициент, принимаемый по табл. 8 прил. 16 [1].

Отсюда получаем:

z = 7,522, ? = 1,1,265, ? = 1 – при нагрузке распределенной по всей длине пластинки.



Приведенное критическое касательное напряжение:

,

где, d – меньшая сторона отсека d = hef = 1,104 м;

?1 – коэффициент, равный ?, так как а = 1,5 м > hef , ?1 = 1,359;

? – коэффициент, упругого защемления стенки принимаемый равным единице для элементов с болтовыми соединениями и принимаемый по табл. 9 прил. 16 [1] – для сварных элементов, ? = 1,21.



Критические напряжения ?х,CR, ?y,CR, ?ху,CR определяем по формулам табл. 3 прил. 16 [1], марка стали 15 ХСНД:







где, m = 1 – коэффициент условия работы, принимаемый по таблице 60[1].

Производим проверку устойчивости сжатого отсека, для этого определяем коэффициент w1 по таблице 2 прил. 16 [1], w1 = 1,0817:

;

Условие устойчивости для сжатого отсека выполняется.
5.5.2. Проверка общей устойчивости главной балки

Общая устойчивость балки зависит от соотношения между растянутыми узлами связи lef и ширины сжатого пояса bf.



Рис. 5.7. Схема к расчету на общую устойчивость

Если , то считают, что устойчивость обеспечена;

Если , то требуется проверка на устойчивость.

lef = lp = 105 м, bf = 7,45 м

Условие выполняется, т.е. общая устойчивость обеспечена.

5.5.3. Определение прогиба главной балки


Расчет производится по II-му предельному состоянию.

Прогиб определяется от временных нормативных нагрузок А 14+толпа по формуле:

,

где, Lp = 105 м – расчетный пролет;

Е = 2.06·105 МПа – модуль упругости стали;

I = 1,41 м4 – момент инерции приведённого сечения балки в середине пролёта;

– эквивалентная нагрузка в рассматриваемом пролёте, определяется по формуле:

,


кН/м

кН/м

М1 = 0,

кНм,


Полученный фактический прогиб не должен превышать допустимого для неразрезного пролетного строения, который определяют по формуле:



Проверка главной балки по прогибу:

f=0.016 м < [f]=0,2625 м

Условие выполнено.
5.6. РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ ОРТОТРОПНОЙ ПЛИТЫ ПО ПРОЧНОСТИ

Точный расчет ортотропной плиты связан с решением дифференциальных уравнений и представляет значительную сложность, поэтому в инженерных расчетах используют упрощенную методику, разбивая весь расчет на расчет трех элементов: листа настила, продольного ребра и поперечной балки. Расчет на ЭВМ в приложении (PORT).
5.6.1. Расчет листа настила.

Толщину листа настила определяем исходя из 4-х факторов:

Минимальная толщина настила по условиям технологии изготовления – 12 мм.


5.6.2 Расчет продольного ребра.

Проверку на прочность ребра ведем в двух точках Ан и Вв. Независимо от знака, напряжения в продольном ребре суммируются, для проверки прочности с напряжениями соответствующего знака в тех же зонах при рассматривании ортотропной плиты и продольных ребер верхнего пояса главной балки.

Рис. 5.8. Расчетная схема продольного ребра.
Проверку прочности растянутого при изгибе ортотропной плиты крайнего нижнего волокна продольного ребра выполняют в зоне отрицательных моментов неразрезных главных балок по формуле.

В СЕРЕДИНЕ ПРОЛЁТА



где, Ry=295 МПа, Ryn=340 МПа – расчетное и нормативное сопротивление металла продольного ребра;

m = 1 – коэффициент условия работы;

?1 = 1,1 – коэффициент влияния собственных остаточных напряжений;

? – коэффициент принимаем по п. 4.28 табл. 63[1].

? = 0,417.

m1 и m2 – коэффициенты условия работы, принимаемые по табл. 2 прил. 18 [1];

, отсюда

m1 = 0,3415, m2 = 1,561.

0,417·50,72429 + 0,3415·1,1·154,5941 = 79,225 МПа < 295 МПа

50,72429 + 154,5941 = 205,318 МПа < 340·1,516 = 530,74 МПа

Условие выполнено.

В ОПОРНОМ СЕЧЕНИИ



где ? и ж - коэффициенты принимаемые по п.п. 4.28 и 4.26 [1], ж = 1,0438 и ? =0,1345;

?2 = 0,9– коэффициент влияния собственных остаточных напряжений,



Условие выполнено.
5.6.3. Проверка прочности поперечной балки ортотропной плиты.

Проверку прочности крайнего нижнего волокна поперечной балки следует выполнять в сечении посредине ее пролета по формуле:



Проверка условия прочности поперечной балки:

295 МПа,

Условие по прочности поперечной балки выполнено.
5.7. РАСЧЕТ МОНТАЖНОГО СТЫКА НА ВЫСОКОПРОЧНЫХ БОЛТАХ

5.7.1. Расчёт монтажного стыка поперечной балки

К расчёту принимаем поперечную балку, рассматривая её как разрезную балку на жёстких опорах.

На основе данных из программы "PORT-F" определяем опорные реакции, возникающие от загружения поперечной балки нагрузками А14 и НК-100.

Значения перерезывающей силы, возникающей от данных нагрузок в опорном сечении определяется по формулам:





где ? – площадь линии влияния, …

qс.в. – вес поперечной балки с учётом покрытия


Рис. 5.9 Схема к определению перерезывающей силы в стыке



qс.в = 13,825 кН/м,

Qнк = 285,808·(1+0,70)+13,825·4,5=548,086 кН,

QА14=199,041·(1+0,789)+187,14·(0,667+0,456)+13,825·4,50=628,454 кН.

Момент, действующий в опорном сечении поперечной балки рассчитан по программе "PORT-F".

Мпост = 85,194 кН·м; МА14 = 726,169 кН·м; Мнк = 628,313 кН·м;

Мd = Мпоствр;

Мd = 85,194+726,169 = 811,363 кН·м.

Учитывая наиболее невыгодное сочетание нагрузок принимаем изгибающий момент Md и перерезывающую силу Qd:

Qd = 628,454 кН,

Md = 811,363 кН·м.

Используя данные расчётов программы "PORT-F" получаем:

Jп б. = 0,002812 м4; WВ = 0,0183 м3; WН = 0,004927 м3,

определим и по формулам:



где W – статические моменты инерции поперечной балки, м3;

Jп б. – момент инерции поперечной балки, м4.

, .

Изгибающий момент Md распределяется между поясами и стенкой пропорционально их моментам инерции.



где Aw – площадь сечения стенки балки, м2;

?2 – расстояние между моментом инерции поперечной балки и моментом инерции стенки балки.



Момент, действующий в сечении определяется по формуле:



Усилие натяжения болта определяется по формуле:



где Rвh = 0,7·Rвип – усилие болта растяжению, МПа:

Rвип – наименьшее временное сопротивление ВПБ разрыву (1100 Мпа);

Rвh = 0,7·1100 = 770 Мпа;

Авh – площадь сечения болта, Ш22 мм – 254 мм2;

Мвh – коэффициент условия работы (0,95).

Р = 770·254·0,95·10-5=185,801кН

Усилие, воспринимаемое одним болтоконтактом определяется по формуле:



где ? – коэффициент трения для стали при пескоструйной

обработке, ? = 0,58 (таблица 57 [1]);

iвh = 1,068 –коэффициент надёжности, принимаемый по таблице 83 [1];

Усилие от перерезывающей силы определяется по формуле:



где n-число болтов в полунакладке, n = 18.

Усилие от изгибающего момента определяется по формуле:



где ymax – расстояние от нейтральной оси балки до наиболее удалённого ряда болтов, м;

?yi – расстояние от каждого ряда болтов до нейтральной оси поперечной балки.

Общее усилие от действия момента Mw и перерезывающей силы Qd определяется по формуле:



Определим усилие, воспринимаемое одним болтоконтактом:



Определим усилие от перерезывающей силы Qd:



Определим усилие от изгибающего момента:

?yi = 2∙(0,3922+0,3212+0,2502+0,1792+0,1092+0,0382+0,1762+0,1052+

+0,0352) = 0,816 м,



Проверка прочности монтажного стыка производится по формуле:

(5.48)

где n – число площадок трения, 2шт.

S=150,544 кН<201,806 кН

Условие прочности выполняется, принимаем 36 болтов в монтажном стыке.
5.7.2. Расчёт нижнего пояса монтажного стыка

Усилие, возникающее в нижнем поясе поперечной балки определяется по формуле:



где yf – расстояние от центра тяжести нижнего листа поперечной балки до нейтральной оси, 0,249 м;

Af – площадь сечения листа пояса, м2.

Аf = 0,014·0,3 = 0,0042 м2

Nм = (811,363/0,002812)·0,249·0,0042 = 464,784 кН

Количество болтов в полунакладке нижнего пояса определяется по формуле:



Принимаем 4 болта Ш18 мм в нижней полунакладке.

5.1. РАСЧЕТ ГЛАВНОЙ БАЛКИ ПРОЛЕТНОГО СТРОЕНИЯ
Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации