Состав проекта

Курсовой проект железобетонного моста выполняется на двух листах чертежей формата А1 (594х841 мм). На первом листе вычерчивается не менее трех вариантов моста со сте­пенью деталировки, показанной в прил. 1. На втором листе вычерчивается конструкция пролетного строения и опоры с необходимыми деталями

Курсовой проект состоит из трех разделов, выполняемых в такой последовательности:

I — составление и анализ вариантов моста с выбором наи­лучшего решения (25% проекта);

II — расчет проезжей части и главных балок одного из пролетных строений, а также эскизный расчет одной из опор моста (40%);

III — конструирование пролетного строения, опорной час­ти и опоры моста с оформлением пояснительной запис­ки (35%).

Проекты по усложненным заданиям или с элементами УИРС или НИРС имеют примерно такие же общие объемы, но с иным удельным весом каждого из разделов (по согласо­ванию с преподавателем).

СОСТАВЛЕНИЕ ВАРИАНТОВ МОСТА

Изучение исходных данных

Для выбора оптимальной схемы сооружения следует разработать и сравнить несколько вариантов мостового перехода, отличающихся между собой величинами пролетов, системами пролетных строений, конструкциями опор и фундаментов.

При этом следует ориентироваться на наиболее прогрессивные технические решения и индустриальные методы строительства, на широкое применение типовых конструкций.

Для того, чтобы наиболее полно удовлетворить указанным требованиям, необходимо внимательно проанализировать задание на проектирование, изучить § 2.2 гл. 1; гл. 5; § 6.1, 6.2, 6.3, 6.4 и 6.5 гл. 6; § 9.1 и 9.2 гл. 9 [3] и разд. 1 СНиП 2.05.03-84 [5]. Рекомендуется также ознакомиться с типовыми проектами сборных железобетонных пролетных строений под железную дорогу с инв. № 556, 557 серии 3.501.18.

Основная характеристика, которой определяется длина моста, — это его отверстие L₀.Оно равно расстоянию в свету между передними стенками устоев или конусами насыпей по расчетному уровню высоких вод (РУВВ) за вычетом суммарной толщины промежуточных опор.

Для перекрытия заданного отверстия могут быть применены пролетные строения балочной, рамной, арочной и комбинированных систем. Однако в настоящее время проектирование малых (длиной до 25 м) и средних мостов (длиной до 100 м) ведется, как правило, по балочно-разрезной схеме, так как она позволяет широко использовать типовые конструкции пролетных строений и опор. Благодаря этому повышается уровень сборности, обеспечивается индустриалъность строительства и снижается стоимость сооружения.

Общие положения и последовательность работ

Порядок разработки может быть рекомендован таким. Прежде всего необходимо правильно назначить величину перекрывающих пролетов. Наибольшая длина типовых железобетонных балок под железную дорогу равна 27,6 м (см. прил. 2, 3). Стандартные опорные части железобетонных пролетных строений длиной от 7,3 до 27,6 м для железнодорожных мостов приведены в прил. 4.

На судоходных реках величины пролетов определяются подмостовыми габаритами в соответствии с заданным классом водного пути (см. ГОСТ 26775-97). Для несудоходных водотоков с ледоходом величина пролетов назначается в первую очередь из условия беззаторного пропуска льда под мостом. Опыт проек­тирования показывает, что это условие может быть обеспечено применением пролетных строений длиной 10...15 м при слабом ледоходе (толщина льда h_л < 0,5 м), 15...20 м при среднем (0,5 < h_л < 1,0 м) и 20...30 м при сильном ледоходе (h_л > 1,0 м). И только тогда, когда можно предполагать, что минимальная стоимость моста может быть достигнута при пролетах, больших, чем максимальная длина типовых пролетных строений, или когда заданы особые условия (преодолеваемое препятствие — ущелье, дорога или архитектурные требования и т. п.), может понадобиться разработка варианта моста балочно-неразрезной, арочной или рамной системы.

Далее производится разбивка моста на пролеты методом попыток. Для этого выбирается типовое пролетное строение полной длиной l _п, отвечающее указанным выше рекомендациям, и применение которого в многопролетной схеме обеспечит перекрытие заданного отверстия.

Графическую работу по составлению вариантов моста начинают с вычерчивания профиля перехода в масштабе 1:100...1:200. На чертеже указываются уровни воды и льда, отметки бровки земляного полотна (БЗП) и подошвы рельса (ПР). Последняя возвышается над БЗП на 90 см. Если БЗП не задана, то БЗП опреде­ляется из условий:

ПР ≥ НК + h_стр;

ПР ≥ ОП + h_{стр, оп},

где НК— отметка низа пролетного строения;

ОП — отметка верха подферменной плиты;

h_стр, h_{стр, оп} — строительная высота балки в пролете и на опоре (отсчитывается соответственно от подошвы рельса до низа конструкции и до опорной площадки).

Отметки НК и ОП для водотоков без судоходства назначают по нормируемым минимальным возвышениям над расчетным или наибольшим уровнем воды или наивысшим уровнем ледохода (см. табл. 1.2, [5]).

На судоходных реках НК вычисляют по формуле

НК = РСУ + Н_г + Δ,

где РСУ — расчетный судоходный уровень воды;

Н_г— высота подмостового габарита [3];

Δ = 0,1...0,2 м — запас на осадку фундаментов, прогибы пролетного строения и т. п.

Следует отметить, что условие ПР ≥ ОП + h_{стр , оп} для судоходных рек обычно выполняется автоматически. После окончательного назначения ПРуточняются отметки низа конструкций балок и опорной площадки.

Суммарная длина пролетных строений, которая соответствует заданному отверстию моста, может быть ориентировочно подсчитана по формуле:

L _n= L ₀ +n A,

если устои необсыпные (высота подходных насыпей меньше 5...6 м),

и по формуле:

L _n = L ₀+ (n - 1) А + 2·1,5 ( ОП - РУВВ - 0,6),

если устои обсыпные (высота подходных насыпей более 5...6 м),

где n — количество балок длиной l _n, перекрывающих заданное от­верстие моста; А — толщина опоры, определяемая в зависимости от ее высоты и длины пролетного строения l _n.

Высота опоры вычисляется, как разность отметок подферменной плиты и обреза фундамента. Отметка последнего принимается в первом приближении ниже уровня меженных вод на 0,5 м.

Если длина пролетного строения l _n(при количестве пролетов n) подобрана верно, то должно выполняться условие:

.

В противном случае следует перейти к балке другой длины. Если не удается выполнить условие ни при каких типовых значениях l _n, то необходимо рассмотреть схему с пролетными строениями разной длины (рекомендуется не более двух типоразмеров).

Пролетные строения на чертеже следует расположить так, чтобы под мостом обеспечивался наиболее благоприятный пропуск как меженных, так и высоких вод, т. е. конструкции большей длины должны перекрывать наиболее глубокую часть русла реки. Между торцами балок, а также шкафными стенками устоев необходимо предусмотреть деформационные зазоры. При пролетах до 30 м их величина принимается равной 5 см.

После определения положения пролетных строений переходят к конструированию опор и фундаментов (см. прил. 5). Устои могут быть сборными или монолитными. Промежуточные опоры чаше всего выполняются массивными сборно-монолитной конструкции, причем ниже уровня высоких вод им придается обтекаемая форма. Если толщина льда не превышает 0,5 м, то опора может быть выполнена из железобетонных стоек (свай), при толщине льда от 0,5 до 0,7 м — из железобетонных оболочек диаметром 1,6...2,0 м, заполняемых бетоном.

В первом варианте моста можно принять монолитную конструкцию устоев и сборно-монолитную — промежуточных опор. Основные размеры опор определяются в зависимости от их высоты и длины опирающихся на них пролетных строений. При этом, если высота насыпи не превышает 5...6 м, экономичнее применять необсыпной устой, если больше, то обсыпной.

Вычертив все опоры (без фундаментов) и проведя линии конусов насыпей, необходимо по чертежу определить фактическое отверстие моста. Если оно отличается от заданного более чем на 5%, схему моста следует переработать. При выполнении этого условия можно переходить к конструированию фундаментов опор.

Прежде всего устанавливаются глубины размыва дна водотока у опор вследствие стеснения его живого сечения мостом:

h _р = h (р - 1) + Δ_loc,

где h — глубина воды у опоры до размыва, отсчитываемая от РУВВ;

р — расчетный коэффициент общего размыва (задается);

Δ_loc — местный размыв дна водотока у опоры.

Величина Δ_loc зависит от скорости воды, физико-механических параметров грунта, формы поперечного сечения опоры и определяется сложными соотношениями, однако при курсовом проектировании разрешается принять ее равной ширине фундамента А_ф — при прямоугольной или А_ф при обтекаемой форме фундамента опоры. Параметр А_ф можно считать большим, чем толщина опоры А, на 1 м.

Затем необходимо определить положение обреза фундамента (ОФ) опоры. Если опора находится в пределах русла, то обычно обрез фундамента располагают ниже уровня низкого ледостава (УНЛ) с учетом толщины льда:

ОФ ≤ УНЛ - h _л - 0,25,

где h_л — толщина льда.

Однако нормы допускают расположение ОФ в пределах колебаний уровней льда и воды, если фундаменту придана обтекаемая форма и на его обрезе устроена фаска 50 х 50 см. В этом случае

ОФ ≤ УМВ - (0,3...0,5).

Для пойменных опор обрез фундамента должен быть расположен ниже линии размыва на 0,3...0,5 м, но не ниже отметки, рассчитанной по формулам выше. Отметку обреза фундамента необсыпных устоев назначают из тех же условий, а обсыпных — на любой высоте, определяемой их конструкцией.

Наиболее предпочтительный тип фундамента — высокий ростверк на железобетонных сваях или оболочках. Массивные фундаменты следует устраивать, как правило, тогда, когда по грунтовым условиям свайные фундаменты невозможны. Конструкцию массивных и свайных фундаментов следует разрабатывать в соответствии с [5, п. 3.174 – 3.181]. Количество свай (оболочек) в ростверке или площадь подошвы фундамента определяются в зависимости от расчетных нагрузок на фундамент, несущей способности сваи (оболочки), рекомендации по методике определения которых приведены в [5, прил. 3], и расчетного сопротивления грунта, определяемого по значению условного сопротивления в соответствии с [5, прил. 24].

При конструировании свайного ростверка следует обратить внимание на размещение свай в соответствии со СНиП 2.02.03-85 [4], а также учесть, что при определении несущей способности длина сваи отсчитывается от линии размыва, причем она должна быть не менее 4 м.

Подошва массивного фундамента должна быть ниже линии размыва не менее чем на 2,5 м, а при отсутствии размыва не менее 1,0 м от дневной поверхности.

Если опора находится вне пределов воздействия водотока, то подошва фундамента (плиты ростверка) на пучинистых грунтах должна быть ниже глубины промерзания не меньше чем на 0,25 м.

В процессе работы над вариантом необходимо определять принципиальную схему производства работ по сооружению моста в соответствии с принятыми конструкциями пролетных строений и опор. При этом полезно предварительно ознакомиться с соответствующими разделами книги [1].

Стоимость варианта складывается из стоимостей пролетных строений, опор, фундаментов, включая стоимость работ, по их сооружению. Укрупненные расценки работ даны в прил. 7.

Перед тем, как перейти к разработке следующего варианта, необходимо проанализировать технико-экономические показатели составленного. Как правило, оптимальной по стоимости схеме моста соответствует величина отношения стоимостей пролетных строений и опор в пределах 1,2... 1,5. В зависимости от того, больше или меньше фактическое значение этого соотношения, следует соответственно уменьшать или увеличивать величину пролета в следующем варианте. Необходимо также попытаться уменьшить расход материалов, повысить сборность элементов, снизить трудоемкость работ по сооружению моста.

Практически трех вариантов достаточно для определения оптимальной схемы балочно-разрезной конструкции моста. Однако если оптимальность достигается при пролетах, превышающих максимальные в типовых пролетных строениях, то следует рассмотреть также схему моста балочно-неразрезной, арочной или рамной системы.

При разработке вариантов путепроводов прежде всего следует определить положение габаритов приближения строений [2] на продольном профиле перехода, а затем подобрать типовое пролетное строение, обеспечивающее перекрытие заданного габарита. Отметка низа конструкции пролетного строении зависит от высоты габарита H_г и равна:

НК = УП + H_г + Δ,

где УП — уровень ездового полотна или головки рельса пересекаемой дороги; Δ = 400...500 мм — резерв на возможное в перспективе повышение уровня головки рельсов.

Отметка ПР определяется по формуле ПР ≥ НК + h_стр. Могут быть рассмотрены следующие схемы: однопролетная балочная с необсыпными или обсыпными устоями; трехпролетная балочно-разрезная с опорами рамно-стоечной конструкции при обсыпных устоях; балочно-неразрезная; рамная.

Анализ вариантов и выбор наилучшего решения

После составления всех вариантов необходимо сравнить их по следующим технико-экономическим показателям:

Ø строительной стоимости;

Ø расходу основных материалов;

Ø уровню сборности (отношение объема сборного бетона и железобетона к общему объему кладки);

Ø трудоемкости строительства;

Ø продолжительности строительства, определяемой, прежде всего, количеством опор;

Ø условиям эксплуатации;

Ø архитектурным качествам сооружения.

При этом главный показатель — стоимость моста, однако при небольших различиях в стоимости важное значение приобретают расход материалов и уровень сборности. Оценка влияния остальных показателей в курсовом проекте носит качественный характер, однако и они в некоторых случаях могут иметь решающее значение (как, например, трудоемкость и сроки строительства).

Дата добавления: 2015-10-13