Проектирование металлического моста

Вариант 1.dwg

Неразрезной металлический мост с ортотропной плитой проезжей части.
Вариантное проектирование
ВАРИАНТ 1: НЕРАЗРЕЗНОЙ МОСТ С МЕТАЛЛИЧЕСКИМ КОРОБЧАТЫМ
Расход матариала на пролетное строение
укрепления насыпи условно не показаны.
Конструкция дорожной одежды:
ортотропная плита; 2. антикорозийное покрытие; 3. подгрунтовка и оклеичная изоляция; 4. литой асфальтобетон 05 мм толщиной 20 мм + черный щебень 510 мм; 5. литой асфальтобетон 012 мм толщиной 40 мм + черный щебень 816 мм.
Перильное и барьерное ограждение

2 Анализ исходных данных.doc

1. АНАЛИЗ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ
В данном курсовом проекте необходимо запроектировать варианты металлического моста на основе данных проектирования. Мост расположен на автомобильной дороге II технической категории характеристики которой сведены в таблице 1.1.
Характеристики автомобильной дороги II технической категории
Категория автомобильной дороги
Общее число полос движения
Ширина расчетного автомобиля м
Ширина полос безопасности м
Ширина проезжей части м
Габарит моста Г – 115+2×10 м.
Класс реки по судоходству – VI. Характеристики данного класса водного пути сведены в таблице 1.2.
Характеристики реки VI класса судоходства
Высота подмостового габарита
Ширина подмостового габарита м
Сталь используемая при строительстве моста 15ХСНД.

1 Содержание.doc

Анализ исходных данных . .
Эскизное проектирование .. .. ..
Вариантное проектирование . ..
1.Описание варианта №1 ..
2.Описание варианта №2
3.Описание варианта №3 ..
Технико-экономическое сравнение вариантов . .
1.Экономический показатель
2.Эксплуатационный показатель .. ..
3.Технический показатель
4.Архитектурный показатель
Расчет конструкции моста .
Расчет главной балки пролетного строения .
1.1.Сбор постоянных нагрузок на балку жесткости .
1.2.Определение КПУ .
1.3.Определение нормативных и расчетных усилий от постоянных нагрузок ..
1.4.Определение нормативных и расчетных усилий от временных нагрузок
1.5.Определение полных внутренних усилий в балке жесткости от постоянной и временной нагрузок ..
2.Определение эффективной ширины поясов балки
3.Определение геометрических характеристик сечения
4.Проверка прочности главной балки пролетного строения .
4.1.Проверка прочности по нормальным напряжениям .
4.2.Проверка прочности по касательным напряжениям .
4.3.Проверка прочности по приведенным напряжения
5.Проверка местной устойчивости стенки балки .
5.1.Проверка сжатого отсека стенки балки на устойчивости .
5.2.Проверка общей устойчивости главной балки
5.3.Определение прогиба главной балки .
6.Расчет ортотропной плиты .
6.1.Расчет листа настила .. ..
6.2.Расчет продольного ребра .. .
6.3.Расчет поперечной балки ..
7.Расчет монтажного стыка на высокопрочных ботах
7.1.Расчет монтажного стыка поперечной балки
7.2.Расчет нижнего пояса монтажного стыка .
Библиографический список . . ..
Металл – наиболее совершенный из материалов применяемый для постройки современных мостов.
Относительно невысокая стоимость прочность однородность качество и возможность использования в конструктивных различных формах сделали металл самым распространенным материалом при строительстве мостов.
Благодаря высокой прочности современных строительных сталей металлические мосты не смотря на объемный вес стали оказываются наиболее легкими что позволяет использовать металл для перекрытия пролетов значительно превосходящих пролеты мостов из других материалов.
Существенное преимущество металлических мостов заключается в индустриальности их изготовления и сборки. Все элементы металлических конструкций изготовляют на хорошо оборудованных специализированных заводах. Сборку металлических мостов осуществляют механизированным методом с применением современных кранов и другого оборудования позволяющих вести монтажные работы быстрыми темпами.
Многие системы металлических мостов могут быть легко собраны навесным способом установлены на место надвижкой или доставкой на плаву готовых пролетных строений. Это облегчает постройку мостов через глубокие горные лощины и многоводные реки с интенсивным судоходством
В эксплуатационном отношении металлические мосты значительно лучше деревянных т.к. требуют меньше расходов по содержанию и ремонту а также отличается более продолжительным сроком службы однако уступают немного в этом отношении железобетонным мостам.
Большой недостаток металлических мостов – это ржавление (коррозия) металла от действия влаги сернистых газов и других вредных воздействий. Для защиты от коррозии элементы металлических мостов покрывают стойкими красками. Необходим также постоянный надзор за состоянием металла конструкций в процессе службы моста.
Благодаря прекрасным качествам металла как материала для строительных конструкций металлические мосты получили широкое применение во всех странах. Для мостов больших пролетов металл является единственным пригодным материалом. Для мостов средних и даже малых пролетов металл во многих случаях успешно конкурирует с железобетоном.
В соответствии с заданием требуется запроектировать мост для II технической категории дороги с габаритом Г – 115+2×10 м под нагрузки: А14 НК-100 и пешеходная нагрузка на тротуарах. Также необходимо произвести технико-экономический анализ выбранных вариантов и выбрать наиболее оптимальный.
Для выбранного варианта необходимо произвести:
-Расчет главной балки;
-Расчет ортотропной плиты проезжей части;
-Расчет монтажного стыка поперечной балки.
Также необходимо: произвести сметно-финансовый расчет строительства моста. И наконец необходимо разработать положения по безопасности технологического процесса и положения по охране окружающей среды при строительстве моста.

6 Расчет конструкции моста.doc

5.1. РАСЧЕТ ГЛАВНОЙ БАЛКИ ПРОЛЕТНОГО СТРОЕНИЯ
1.1. Сбор постоянных нагрузок на балку жесткости
Сбор постоянных нагрузок:
Конструктивные элементы
Поперечные связи Диафрагмы
Смотровые приспособления
Покрытие проезжей части
Барьерное ограждение
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 тележки А14;
- КПУ для полосовой нагрузки.
1.3. Определение нормативных и расчетных усилий
от постоянных нагрузок
Силовые факторы Мl2 Ql2 Mоп Qоп R будем определять по линиям влияниям построенных по программе NERA 7.
Значение площадей линий влияния сведены в таблицу:
Значение w(+) положительных участков
Значение w(-) отрицательных
Усилия от постоянной нагрузки определяем по формуле:
где: Σq – интенсивность постоянной нагрузки
w(сум) – суммарная площадь линии влияния.
Расчет усилий приводится в табличной форме:
Усилия от постоянной нагрузки
Нормативное значение
Расчетное усилие при
1.4. Определение нормативных и расчетных усилий
от временных нагрузок
Временными нагрузками на пролетное строение являются: А14 НК100 и толпа на тротуарах.
Ординаты под колесами нагрузок с линий влияния
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;
кНм – 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 196 кПа – вертикальная равномерно распределенная нагрузка на тротуарах;
м – ширина тротуара;
– коэффициент поперечной установки для толпы;
– коэффициент надежности для толпы.
Таблица для определения усилий от нагрузки А 14 + толпа
Нормативные и расчетные значения изгибающих моментов
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.
Нормативные и расчетные значения изгибающих моментов от НК-100
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+ Sрврем – расчетное значение усилий в балке жесткости.
Сводная таблица полных внутренних усилий.
АК + толпа расчетное
2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОЙ ШИРИНЫ ПОЯСОВ БАЛКИ
Приводим коробчатое сечение главной балки к равновеликому двутавровому сечению при этом эффективную ширину поясов определяем по формуле:
Разбиваем коробку на характерные участки. Значение редукционных коэффициентов – принимаем по табл. [2] или по табл. 1 приложения 1.
Для =0 – коэффициент ортотропности Х=0 расстояние до сечения (опорное сечение) отношение BL где В - ширина пояса L - наибольшее значение расчетного пролета.
Для =0 - коэффициент ортотропности Х=05l
3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК
ПРИВЕДЕННОГО СЕЧЕНИЯ
Рис. 5.2. Приведенное сечение главной балки
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:
Рис. 5.3. Приведенное сечение в середине пролета
4. ПРОВЕРКА ПРОЧНОСТИ ГЛАВНОЙ БАЛКИ ПРОЛЕТНОГО СТРОЕНИЯ
Производятся три проверки прочности: по нормальным по касательным и по приведенным напряжениям.
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;
– 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.
При одновременном действии в сечении момента М и поперечной силы Q коэффициент определяем по формулам п. 4.26:
при 025 tm Rs =1155 · 1 ·; при этом 0 1;
- 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 = 7164029 Кн – максимальная перерезывающая сила в опорном сечении пролета от действия постоянной и временной нагрузок.
33>42325 МПа – условие не выполнено.
Тогда имеем случай когда 025·Rs tm Rs
325 МПа 5033 МПа 1693 МПа;
Для определения 1 из табл. 61[1] необходимо определить соотношения площадей:
А = 064 м2 – площадь всего сечения балки;
Аw = 01423 м2 – площадь сечения стенки;
По таблице 61[1] принимаем значение 1 =10645.
Qu – предельная поперечная сила определяемая по формуле:
причем 2 определяется по формуле:
где tminef tmaxef - 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:
Qd = 1008733 кН – максимальная перерезывающая сила в середине пролета от действия постоянной и временной нагрузки.
1 МПа42325 МПа – условие выполнено.
А = 057 м2 – площадь всего сечения балки;
Аw = 000999 м2 – площадь сечения стенки;
По таблице 61[1] принимаем значение 1 =106154.
4.2. проверка прочности по касательными напряжениям
Проверка производится по формуле 159 [1]:
Касательные напряжения в опорном сечении:
Касательные напряжения для сечения в середине пролета:
Условия выполняются.
4.3. Проверка прочности стенок балки по приведенным напряжениям
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:
m – коэффициент условий работы равный 1.
Рис. 5.4. Распределение давления от колеса
где: P2 = 1225 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=5033 МПа – среднее касательное напряжение.
Условие выполняется.
Аналогично проводим расчет в сечении в середине пролета:
ху= m=101 МПа - среднее касательное напряжение.
5. ПРОВЕРКА БАЛКИ НА МЕСТНУЮ УСТОЙЧИВОСТЬ
5.1. Проверка сжатого отсека стенки балки на устойчивость
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;
хCR yCR – критические нормальные напряжения соответственно продольное и поперечное МПа;
хуCR – критическое нормальное напряжение МПа;
w1 – коэффициент принимаемый по таблице 2 приложения 16[1].
Нормальные продольные напряжения определяем по формулам:
где Jc = 141 м4 – момент инерции балки в середине пролета;
y1 = 2178 м и y2 = 1091 м – расстояние от нейтральной оси до верхней и нижней границ сжатого отсека соответственно;
Md = 17194324 кН·м – расчетный момент в середине пролета;
= 106154 – был найден;
Поперечное нормальное напряжение определяем по формуле:
где Р2 = 1225 кН – давление на ось НК-100
tw = 0028 м – толщина стенки;
а’ = 034 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 γ равного:
где = 2 – коэффициент принимаемый по таблице 1 приложения 16 [1];
t = 0014 м — толщина проверяемой пластинки;
hef = 11 – расчетная ширина пластинки;
t1 в1 – толщина и расчетная ширина листа и :
по таблице 4 приложения 16[1] принимаем = 1275;
– коэффициент принимаемый по таблице 5 [1];
Е – модуль упругости стали = 20610-5 МПа.
Для определения коэффициента необходимо определить следующие величины:
где – минимальное и максимальное продольные напряжения.
По таблице 5 [1] определяем коэффициент = 5564 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].
z = 7526 = 12638 = 1 – при нагрузке распределенной по всей длине пластинки.
Приведенное критическое касательное напряжение:
где d – меньшая сторона отсека d = hef = 11 м;
– коэффициент равный так как а = 15 м > hef 1 = 136;
– коэффициент упругого защемления стенки принимаемый равным единице для элементов с болтовыми соединениями и принимаемый по табл. 9 прил. 16 [1] – для сварных элементов = 1209.
Критические напряжения хCR yCR хуCR 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=105:
Условие устойчивости для сжатого отсека выполняется.
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
где Jc = 161 м4 – момент инерции балки в опорном сечении;
y1 = 1591 м и y2 = 0504 м – расстояние от нейтральной оси до верхней и нижней границ сжатого отсека соответственно;
Md = 11607025 кН·м – расчетный момент в опорном сечении;
= 10438 – был найден:
tw = 004 м – толщина стенки;
hef = 1104 м – расчетная ширина пластинки;
по таблице 4 приложения 16[1] принимаем = 1276;
По таблице 5 [1] определяем коэффициент = 6865 тогда:
–коэффициент упругого защемления стенки принимаемый по табл. 7 прил. 16 [1];
z = 7522 = 11265 = 1 – при нагрузке распределенной по всей длине пластинки.
где d – меньшая сторона отсека d = hef = 1104 м;
– коэффициент равный так как а = 15 м > hef 1 = 1359;
– коэффициент упругого защемления стенки принимаемый равным единице для элементов с болтовыми соединениями и принимаемый по табл. 9 прил. 16 [1] – для сварных элементов = 121.
гдеm = 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 = 10817:
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 = 745 м
Условие выполняется т.е. общая устойчивость обеспечена.
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 = 141 м4 – момент инерции приведённого сечения балки в середине пролёта;
– эквивалентная нагрузка в рассматриваемом пролёте определяется по формуле:
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]=02625 м
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).
6.1. Расчет листа настила.
Толщину листа настила определяем исходя из 4-х факторов:
-из условия совместной работы листа и покрытие проезжей части;
-из условия прочности листа как неразрезной балки на жестких опорах при ее работе между двумя смежными продольными ребрами;
-из условия прочности листа как неразрезной балки на упругих опорах при ее работе между двумя смежными продольными ребрами;
-учитываются требования технологии изготовления ортотропных плит.
Минимальная толщина настила по условиям технологии изготовления – 12 мм.
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.
где Ry=295 МПа Ryn=340 МПа – расчетное и нормативное сопротивление металла продольного ребра;
m = 1 – коэффициент условия работы;
= 11 – коэффициент влияния собственных остаточных напряжений;
– коэффициент принимаем по п. 4.28 табл. 63[1].
m1 и m2 – коэффициенты условия работы принимаемые по табл. 2 прил. 18 [1];
m1 = 03415 m2 = 1561.
175072429 + 03415111545941 = 79225 МПа 295 МПа
72429 + 1545941 = 205318 МПа 3401516 = 53074 МПа
где и - коэффициенты принимаемые по п.п. 4.28 и 4.26 [1] = 10438 и =01345;
= 09– коэффициент влияния собственных остаточных напряжений
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:
Условие по прочности поперечной балки выполнено.
7. РАСЧЕТ МОНТАЖНОГО СТЫКА НА ВЫСОКОПРОЧНЫХ БОЛТАХ
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
Qнк = 285808·(1+070)+13825·45=548086 кН
QА14=199041·(1+0789)+18714·(0667+0456)+13825·450=628454 кН.
Момент действующий в опорном сечении поперечной балки рассчитан по программе "PORT-F".
Мпост = 85194 кН·м; МА14 = 726169 кН·м; Мнк = 628313 кН·м;
Мd = 85194+726169 = 811363 кН·м.
Учитывая наиболее невыгодное сочетание нагрузок принимаем изгибающий момент Md и перерезывающую силу Qd:
Используя данные расчётов программы "PORT-F" получаем:
Jп б. = 0002812 м4; WВ = 00183 м3; WН = 0004927 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;
Δ2 – 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 = 07·Rвип – усилие болта растяжению МПа:
Rвип – наименьшее временное сопротивление ВПБ разрыву (1100 Мпа);
Rвh = 07·1100 = 770 Мпа;
Авh – площадь сечения болта 22 мм – 254 мм2;
Мвh – коэффициент условия работы (095).
Р = 770·254·095·10-5=185801кН
Усилие воспринимаемое одним болтоконтактом определяется по формуле:
где – коэффициент трения для стали при пескоструйной
обработке = 058 (таблица 57 [1]);
Усилие от перерезывающей силы определяется по формуле:
где n-число болтов в полунакладке n = 18.
Усилие от изгибающего момента определяется по формуле:
Σyi – 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:
Σyi = 2(03922+03212+02502+01792+01092+00382+01762+01052+
Проверка прочности монтажного стыка производится по формуле:
где n – число площадок трения 2шт.
S=150544 кН201806 кН
Условие прочности выполняется принимаем 36 болтов в монтажном стыке.
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 0249 м;
Af – площадь сечения листа пояса м2.
Аf = 0014·03 = 00042 м2
Nм = (8113630002812)·0249·00042 = 464784 кН
Количество болтов в полунакладке нижнего пояса определяется по формуле:
Принимаем 4 болта 18 мм в нижней полунакладке.

3 Эскизное проектирование.doc

2. ЭСКИЗНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ МОСТА
Краткое описание восьми вариантов
Вариантом представлен металлический балочный мост с ортотропной плитой проезжей части. Система моста неразрезная. Схема разбивки на пролеты: 84+2×105+84 м. Полная длина моста равна 378 м.
Рис.2.1. Схема моста по варианту №1
Вариантом представлен металлический балочный мост с ортотропной плитой проезжей части. Система моста разрезная. Схема разбивки на пролеты: 4×42+63+4×42 м. Полная длина моста равна 399 м.
Рис.2.2. Схема моста по варианту №2
Вариантом представлен сталежелезобетонный мост разрезной системы. Схема разбивки на пролеты: 42+5×63+42 м. Полная длина моста равна 399 м.
Рис.2.3. Схема моста по варианту №3
Вариантом представлен разрезной мост комбинированной системы (металлическая ферма с жестким нижним поясом и СТЖБ балки пролетного строения). Схема разбивки на пролеты: 2×33+3×84+2×33 м. Полная длина моста равна 384 м.
Рис.2.4. Схема моста по варианту №4
Вариантом представлен мост конструкция которого представляет собой металлическую ферму с параллельными поясами. Система моста разрезная. Схема разбивки на пролеты: 84+2×105+84 м. Полная длина моста равна 378 м.
Рис.2.5. Схема моста по варианту №5
Вариантом представлен железобетонный мост коробчатой системы. Система моста неразрезная. Схема разбивки на пролеты: 2×42+4×63+2×42 м. Полная длина моста равна 420 м.
Рис.2.6. Схема моста по варианту №6
Вариантом представлен мост разрезной системы. Используются пролетные строения двух типов: СТЖБ и железобетонные балки. Схема разбивки на пролеты: 3×33+3×63+3×33 м. Полная длина моста равна 387 м.
Рис.2.7. Схема моста по варианту №7
Вариантом представлен металлический балочный мост с ортотропной плитой проезжей части. Система моста неразрезная. Схема разбивки на пролеты: 126+147+126 м. Полная длина моста равна 399 м.
Рис.2.8. Схема моста по варианту №8

4 Вариантое проектирование.doc

3.1. Описание варианта № 1
Металлический мост с ортотропной плитой проезжей части система моста неразрезная. Схема разбивки на пролеты: 84+2×105+84 м.
Отметка ездового полотна: ЕП = 1155+95+05+36+007 = 12917 м.
Полная длина моста (по концам открылков) – 388 м.
Рис. 3.1. Поперечное сечение пролетного строения по варианту №1
Конструкция пролетного строения:
Пролетное строение представлено в виде цельнометаллической коробчатой балки высотой 36 м состоящей из двух наклонных стенок а также верхней и нижней ортотропной плиты. Марка стали для конструкции моста принимается 15ХСНД. Стенки главной балки имеют переменную толщину: в середине пролета - 14 мм; на опоре - 20 мм. Для обеспечения местной устойчивости стенок балок их усиливают тремя продольными ребрами по всей длине моста которые изготовляются из полосовой стали 20014 мм. Также необходима установка поперечных ребер 40014 мм вдоль пролета через 15 м. Верхняя ортотропная плита состоит из покрывающего листа толщиной 12 мм продольных и поперечных ребер жесткости. Продольные ребра проходят непрерывно по всей длине сооружения и имеют размеры 20014 мм шаг между продольными ребрами 300 мм. Продольные ребра представлены в виде полосовой стали приваренной к листу настила. Поперечная балка имеет перевернутое тавровое сечение высота балки 700 мм толщина 14 мм и ширина полки 300 мм. Поперечные балки устанавливаются вдоль моста через 3 м. Нижняя ортотропная плита состоит из листа настила переменного по толщине: в пролете - 20 мм на опоре - 30 мм. Продольные ребра выполняются из полосовой стали 20020 мм с шагом ребер 500 мм и поперечных ребер 40014 мм с шагом 15 м. Пролетное строение собирается из блоков ортотропных плит длиной 105 м и шириной от 1250 - 2500 мм. Для обеспечения жесткости и неизменяемости конструкции по длине пролета через 6 м устраиваются поперечные связи из сдвоенных элементов уголкового профиля 20020010 мм а в опорном сечении устраивается диафрагма.
Бордюрное ограждение:
Бордюрное ограждение принимается полужесткое состоит из стоек и горизонтального элемента.
Рис.3.2. Бордюрное ограждение полужесткое: 1 - стойка 2 - буферная подкладка 3 - профилированная планка 4 - опорная пластинка 5 - закладная пластинка 6 - поручень
Стойки выполняются из прокатного двутавра №14 шаг расстановки стоек 3 м. Горизонтальный элемент в виде профилированной стальной пластинки толщиной 3 мм и шириной 350 мм устанавливается непрерывно по всей длине моста.
Перильное ограждение:
Перильное ограждение запроектировано металлическое и включает в себя: поручень стойки горизонтальное заполнение. Все элементы ограждения изготовлены из трубок прямоугольного очертания. Высота ограждения 1100 мм.
Рис.3.3. Перильное ограждение
Отвод воды с покрытия проезжей части осуществляется приданием поперечного уклона проезжей части 20. Удаление воды с поверхности осуществляется через водоотводные трубки расположенные через 6 м вдоль моста и лотки.
Для металлических пролетных строений принимается деформационный шов MAURER-Swivel Joist (односторонний). Принимается два деформационных шва установленные в начале и конце моста.
Температурное перемещение вдоль оси моста определяется по формуле:
– изменение температуры за год
– коэффициент температурного расширения.
Следовательно принимаются два деформационных шва типа DS240.
Характеристика деформационного шва DS240
Зазор между пролетами
Эти опорные части предназначены для применения в автодорожных и городских мостовых сооружениях в районах строительства с расчетными температурами не выше плюс 50°С. И не ниже минус 50°С.
В качестве элементов скольжения в этих опорных частях используют фторопласт и полированную нержавеющую сталь для сферической поверхности скольжения – фторопласт и полированное твердохромированное покрытие.
– скользящая плита с кольцевым фиксатором; 4 – фторопластовый диск; 5 – ушки для транспортных болтов; 6 – транспортный болт; 7 – гнездо для крепления такелажных деталей; 8 – гнездо для визирной шпильки; 9 – футляр; 10 – проклодная плита; 11 – слезник; 12 – болты крепления нижнего балансира к прокладной плите.
Гидроизоляция и дорожное покрытие проезжей части:
Толщина покрытия проезжей части - 7 см тротуаров - 4 см.
Дорожное покрытие проезжей части
Литой асфальтобетон 1680 кгм2 + черный щебень
Литой асфальтобетон 1250 кгм2 + черный щебень
Подгрунтовка и оклеичная гидроизоляция 50 кгм2
Антикоррозийное покрытие расход 3 кгм2
Дорожное покрытие тротуаров
Литой асфальтобетон + черный щебень
Подгрунтовка и оклеичная гидроизоляция
Антикоррозийное покрытие
Конструкция промежуточных опор.
Запроектирован свайный фундамент с высоким ростверком. В качестве свай принимается шесть буростолбов 15 м. Столбы имеют на конце уширенную пяту 30 м. Сваи жестко заделываются в плиту ростверка на 15 м. Буростолбы заглубляются в грунт на 25 м. Буровой столб состоит из арматурного каркаса из стержней периодического профиля (продольная арматура 30 мм спираль 10 мм) и бетонной смеси (бетон В30). Ростверк сооружается монолитным (бетон В25). Ростверк имеет фигуру шестигранника с закругленными углами основные размеры 1598935 м. Надростверковая часть имеет размеры 104410 м. Тело опор высотой представлено в виде двух сборно-монолитных столбов круглого очертания бетон тела опоры В20. Расстояние между столбами в осях 455 м.
Конструкция береговых опор:
Запроектирован обсыпной устой козлового типа со сплошными вертикальными стенками. В качестве фундамента принимаются восемь буростолбов. Сваи заглубляются в грунт на 20 м диаметр каждой сваи 15 м. Буровой столб состоит из арматурного каркаса из стержней периодического профиля (продольная арматура 30 мм спираль 10 мм) и бетонной смеси (бетон В30). Ростверк сооружается железобетонным (бетон В25) в виде прямоугольника 1505625 м для армирования ростверка используется арматура 30 мм и 16 мм в плите ростверка устраиваются гнезда в которые устанавливаются вертикальные стойки. Стойки сооружаются из монолитного железобетона (бетон В25) и арматурного каркаса (арматура 30 мм и 16 мм.). Стойки по верху объединяются между собой с помощью ригеля в котором предусмотрены технологические отверстия где стойки объединяются арматурой и омоноличиваются бетоном.
Сопряжение моста с насыпью:
Сопряжение осуществляется с помощью переходных плит сооружаемых на подходной насыпи. Переходные плиты изготовляются из железобетона с размерами 70098015 м в поперечном сечении устраивается восемь плит опертых на стенку промежуточной опоры.
Рис. 3.7. Сопряжение моста с насыпь
Укрепление откосов насыпи:
В качестве укреплений принимаются железобетонные плиты омоноличенные по контуру. Плиты изготовляются из предварительно напряженного железобетона (гидротехнический бетон марки 300 и стальная арматура в виде стальных сеток и напрягаемых стержней из стали марки 35ГС). Размеры плит 3025015 м. Плиты укладываются на трехслойный ленточный фильтр (крупный щебень мелкий щебень крупный песок) толщиной 45 см. Укрепление сопрягается с неукрепленным дном с помощью рисбермы в виде каменной призмы с монолитным бетонным упором.
2. Описание варианта № 2
Разрезной мост комбинированной системы (металлическая ферма с жестким нижним поясом и СТЖБ балки пролетного строения).
Мост выполнен по схеме 2×33+3×84+233 м.
Отметка ездового полотна ЕП = 12737 м.
Полная длина моста (по концам открылков) – 394 м.
В плане мост расположен на прямой и пересекает реку под прямым углом.
Рис. 3.8. Поперечное сечение варианта пролетного строения по варианту № 2
Сталежелезобетонные балки расположены на крайних пролетах по 33 м. В поперечном сечении расположены четыре главные балки двутаврового сечения высотой 145 см и расстоянием в осях 248+65+248 м. Сечение поясов постоянное по всей длине балок: верхнего – 210×20 мм нижнего – 320×30 мм.
Плита проезжей части – железобетонная толщиной 20 см включена в совместную работу с металлическими главными балками с помощью металлических уголков – упоров приваренных к верхним поясам балок.
Пролеты по 84 м перекрыты металлическими пролетными строениями с двумя сегментными фермами с ездой понизу комбинированной системы состоящей из жесткой балки и гибкой арки дополнительной работой вспомогательных элементов – наклонных подвесок. Балка жесткости имеет высоту 1856 см по длине балка состоит из 11 блоков объединенных монтажными стыками на заклепках.
Стрела подъема арки –
Сечение верхнего пояса (гибкой арки) выполнено из горизонтально ориентированных сварных двутавров присоединенных к узловым фасонкам на заклепках. Узлы верхнего пояса расположены по окружности на равных расстояниях. Наклонные подвески также имеют двутавровое сечение они присоединены к балке жесткости с помощью парных фасонок прикрепляемых к верхнему поясу балки сварными швами.
Поперечное объединение ферм в пролетное строение выполнено с помощью горизонтальных связей между верхними поясами и поперечными балками проезжей части расположенными через 416 м по длине пролета. Поперечные балки двутаврового симметричного сечения с полками 380×30 мм и стенкой 710×20 мм. Монолитная железобетонная плита проезжей части толщиной 20 см включена в совместную работу с поперечными балками с помощью упоров.
Тротуары устроены на металлических консолях привариваемых к вертикальным ребрам жесткости крайних балок. Ширина прохожей части тротуаров балочных пролетных строений – 10 м. Конструкция тротуаров – металлические ортотропные плиты.
Бордюрное ограждение и перила:
Принимаются аналогично варианту 1 но для их установки при сооружении плиты проезжей части предусматривается установка закладных деталей.
Отвод воды с проезжей части и тротуаров осуществляется поперечным уклоном 20 вода попадает в водоотводные трубки 150 мм расположенные через 6 м по которым в продольном направлении отводятся за пределы моста в очистные сооружения.
Деформационные швы над устоями – заполненного типа на промежуточных опорах – швы перекрытого типа из скользящих металлических листов.
Гидроизоляция и дорожное покрытие плиты проезжей части:
Толщина дорожного покрытия проезжей части - 7 см тротуаров - 4 см. Поперечный двухсторонний уклон проезжей части - 20 тротуара - 15 .
Литой аб 012 мм толщиной 40 мм + черный щебень 816 мм
Литой аб 016 мм толщиной 40 мм + черный щебень 510 мм
Литой аб 05 мм толщиной 20 мм + черный щебень 510 мм
Подгрунтовка и оклеичная гидроизоляция
Литой аб 05 мм + черный щебень 510 мм
Опорные части металлические: подвижные – катковые и неподвижные – балансирные секторные из стального литья.
Конструкция промежуточных опор:
Запроектирован свайный фундамент с высоким ростверком. Фундамент опор на призматических сваях сечением 4040 м четыре ряда по двенадцать свай. Сваи заглубляются в грунт на 15 м. Ростверк сооружается монолитным (бетон В25) основные размеры 172382 м. Тело опор представлено в виде двух монолитных столбов связанные между собой железобетонным ригелем.
Устои моста – сборно-монолитные козлового типа расположенные в теле насыпи с откосами. В основании устоев – восемь рядов по восемь призматических свай сечением 4040 см. Призматические сваи объединены ростверком с размерами 145×76×2 м. Сборно-монолитное тело устоя состоит из призматических свай-стоек сечением 4040 см. Сваи расположены в два ряда по 8Расстояние между рядами 1300мм между сваями в ряду 3000мм. Уклон свай ряда №2 (ближе к промежуточным опорам) составляет 7:1. Бетон класса В25.
Сопряжение моста с насыпью и укрепление откосов конусов насыпи запроектированы аналогично варианту №1
3. Описание варианта № 3
Сталежелезобетонный балочный мост разрезной системы. Схема разбивки на пролеты 42+563+42 м.
Отметка ездового полотна: ЕП = 1287 м.
Полная длина моста (по концам открылков) – 409 м.
Рис.3.9. Поперечное сечение пролётного строения о варианту №3
Пролетное строение состоит из двух металлических двутавровых балок высотой в пролетах по 63 м – 3400 м а в пролетах по 42 м – 3000 м и железобетонной плиты проезжей части. Двутавровая балка состоит из сварного вертикального листа толщиной в пролете - 16 мм а на опоре - 20 мм и верхнего и нижнего горизонтальных поясов толщиной - 32 мм.
Для большей устойчивости стенки балки устраиваются продольные и поперечные ребра жесткости. Вертикальные ребра устраиваются с шагом 3 м.
Двутавровые балки расположены между собой на расстоянии 67 м и связаны между собой поперечными связями состоящими из спаренных уголков 120×120×10 мм.
Плита проезжей части изготавливается монолитной толщиной 25 см. Материал несущих металлоконструкций – 10ХСНД а материал железобетонной плиты проезжей части - В35.
Для совместной работы плиты проезжей части с главной балкой устраиваются на верхнем поясе балки жесткие металлические упоры состоящие из металлического листа и наваренных на нем металлических штырей.
Принимаются аналогично варианту №1 но для их установки при сооружении плиты проезжей части предусматривается установка закладных деталей.
Деформационный шов:
Деформационный шов запроектирован аналогично варианту № 2.
Толщина дорожного покрытия проезжей части - 7 см тротуаров - 4 см. Поперечный двухсторонний уклон проезжей части - 20 тротуара - 15.
бетонная поверхность
Конструкция промежуточных опор и устои запроектированы аналогично варианту №2.
Сопряжение моста с насыпью укрепление откосов конусов насыпи запроектировано аналогично варианту №1.

Вариант 2.dwg

Примечания: 1.1:200. 2. Все размеры даны в м. 3. Уклоны в %. 4. РСУ по данным Волго-Донского государственного бассейнового Управления водных путей и судоходства в Балтийской системе высот равен 53
5. Сечения 1-1 и 2-2 см. чертеж 2.
Общий вид моста через Волго-Донской канал км 105+525 ад «Западный обход г. Волгограда»
Неразрезной металлический мост с ортотропной плитой проезжей части.
Вариантное проектирование
ВАРИАНТ 2: РАЗРЕЗНОЙ МОСТ КОМБИНИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ
Переходные плиты и укрепления насыпи
условно не показаны.
Конструкция дорожной одежды:
подгрунтовка и оклеичная гидроизоляця
литой асфальтобетон

Вариант 3.dwg

Неразрезной металлический мост с ортотропной плитой проезжей части.
Вариантное проектирование
ВАРИАНТ 3: РАЗРЕЗНОЙ МОСТ СО СТАЛЕЖЕЛЕЗОБЕТОННЫМ
Переходные плиты и укрепления насыпи
условно не показаны.
ПРОЛЕТНЫМ СТРОЕНИЕМ
Конструкция дорожной одежды:
0;1. бетонное основание; 2. подгрунтовка и оклеичная гидроизоляця; 3. литой асфальтобетон 05 мм толщиной 20 мм + черный щебень 510 мм; 4. литой асфальтобетон 016 мм толщиной 40 мм + черный щебень 510 мм; 5. литой асфальтобетон 012 мм толщиной 40 мм + черный щебень 816 мм."

Библиографический список.doc

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
СНиП 2.05.03-84. Мосты и трубы. - М.: ЦИТП Госстроя СССР 1985.-200с.
Методические рекомендации по определению нормативных нагрузок расчётных схем нагружения и габаритов приближения автомобильных дорог общего пользования – М.2003.
СНиП 2.02.03-85. Свайные фундаменты. - М.: ЦИТП Госстроя СССР 1985.-200с.
ГОСТ 12.0.003-74* ССБТ. Опасные и вредные производственные факторы. Классификация.
ГОСТ 17.2.1.01-76*. Охрана природы. Атмосфера. Классификация выбросов по составу.
СНиП 12-04-2002. Безопасность труда в строительстве. Госстрой СССР. – М.: ЦИТП Госстрой СССР 2002.-352с.
СНиП 2.01.02-85*. Противопожарные нормы. - М.:1991.-13с.
Правила техники безопасности при строительстве ремонте и содержании автомобильных дорог. – М.: Транспорт1979.-175с.
Гибшман М.Е. Проектирование транспортных сооружений. М.: Транспорт 1980. 391 с.
Гибшман Е.Е. Проектирование металлических мостов. - М.: Транспорт 1969. - 415 с.
Проектирование металлических мостов: Учеб. пособие для вузов Под ред. А.А. Петропавловского. - М.: Транспорт 1982. - 320 с.
Мосты и сооружения на дорогах: Учеб. пособие для вузов. Ч. 2. Под ред. П.М. Саламахина. - М.: Транспорт 1991. - 448 с.
Современные конструкции деформационных швов автодорожных мостов методические указания – СГТУ 2001 г.
Расчет промежуточной опоры методические указания – СГТУ 2000 г.
Ильясевич С.А. Металлические коробчатые мосты. - М.: Транспорт 1970.
С.С. Сайдаминов Основы охраны окружающей среды учебник для вузов – Т. 1989 г.

5 Технико-экономич сравнение.doc

4. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ СРАВНЕНИЕ ВАРИАНТОВ
В данном разделе проекта производится сравнение вариантов по следующим показателям:
Сравнение вариантов по экономическому показателю заключается в выборе самого дешевого. Стоимость вариантов определяется в табличной форме. Единичная стоимость в таблицах дана в ценах 1984 года и чтобы перейти к стоимости 2002 года необходимо стоимость указанную в таблицах умножить на коэффициент пересчета равный 15.
В эксплуатационном показателе учитываются: безопасный пропуск по мосту автомобилей и пешеходов безопасный пропуск ледохода под мостом и удобства ремонта и осмотра конструкций пролетных строений и опор.
В техническом показателе учитываются: жесткость прочность и устойчивость конструкций моста.
В производственном показателе варианты оцениваются с точки зрения максимальной степени готовности простоты и сокращение сроков сборки.
В архитектурном показателе основным критерием является эстетический вид моста его вписываемость в окружающий ландшафт.
1. Экономический показатель
Объёмы и стоимость по варианту №1
Металлоконструкции 15ХСНД
Металл перил барьеров
Монолитный жб ростверка
Сборный жб тела опоры
Монолитный жб заполняющий тело опоры
Монолитный жб тела устоя
Объёмы и стоимость по варианту №2
Монолитная жб плита проезжей части
Монолитный жб тела опоры
Сборный жб тела устоя
Объёмы и стоимость по варианту №3
–Вариант № 1: 197846 тыс. руб.
–Вариант №2: 194948 тыс. руб.
–Вариант № 3: 118680 тыс. руб.
Сводные значения объемов работ по вариантам
2. Эксплуатационный показатель
Прежде всего следует отметить что все три варианта удовлетворяют требованию соблюдения габарита приближения конструкций. На удобство пропуска автотранспорта влияет как изменение типа пролетного строения так и количество деформационных швов. Так с точки зрения безопасности движения все три варианта равноценны. С точки зрения плавности проезда опять же все три варианта идентичны. С точки зрения безопасности пропуска пешеходов также все три варианта равноценны из-за идентичности конструкции тротуаров. Варианты также идентичны и с точки зрения безопасного пропуска ледохода. Однако с точки зрения удобства осмотра пролетных строений наиболее предпочтителен вариант № 1 так как конструкция его однокоробчатого пролетного строения позволяет беспрепятственно осуществить тщательный осмотр всех узлов как главных балок так и ортотропных плит без использования вспомогательной техники тогда как в варианте № 2 и №3 процесс осмотра осложняется из-за меньшей
приспособленности конструкции пролёта к осмотру в связи с этим требуется дополнительное оборудование для осмотра. Так же вариант №2 сложнее в эксплуатации из-за разных конструкций пролётного строения.
При эксплуатации вариант №1 является более неприхотливым по сравнению с остальными.
Оптимальным считается вариант №1.
3. Технический показатель
По данному показателю варианты №1 и №3 почти не имеют различий. Вариант №2 имеет более сложную конструктивную схему.
Оптимальным считается вариант №1 и № 3.
4. Производственный показатель
С точки зрения максимальной степени заводской готовности лидирует вариант № 1. Простота и сокращение сроков сборки в этом варианте явно выражены. Дополнительное время на сборку пролетного строения в варианте № 3 и № 2 затрачивается на сооружение монолитной железобетонной плиты проезжей части. Так же вариант № 2 менее предпочтительнее из-за разных конструкций пролетного строения.
5. Архитектурный показатель
Все варианты выполнены по нормам проектирования являются симметричными выдерживаются соотношение между размерами но с точки зрения архитектурного показателя предпочтение отдадим варианту № 2. Этот вариант выглядит более эстетично по сравнению с другими вариантами.
Оптимальным считается вариант №2.
На основании данных технико-экономического анализа составим сводную таблицу:
Сводная таблица результатов технико-экономического сравнения вариантов
Вывод: Для дальнейшего расчета выбираем вариант № 1 – мост неразрезной системы однокоробчатого сечения с ортотропной плитой проезжей части.