Исследованный район располагается во II дорожно-климатической зоне, по степени увлажнения относится к 1, 2 и 3 типу местности.

В геологическом строении принимают участие породы четвертичного, юрского и каменноугольного возраста.

Мостовой переход расположен в пределах поймы реки. Поверхность поймы ровная слабо наклоненная в сторону реки, отметки поверхности изменяются незначительно, от 109,5м до 113,7м.

Подземные воды на участке мостового перехода вскрыты в аллювиальных песках и в каменноугольных отложениях. Грунтовые воды в аллювиальных песках на пойме реки залегают на глубине от 0,4м до 4,7м. Уровень воды имеет тесную гидравлическую связь с водой в реке. Напорные трещинные воды отмечены в прослоях в коре выветривания известняка и по трещинам в известняке на глубине 20,3-29,7м. Высота напора достигает 17,9м.

5. По химическому составу подземные воды в основном гидрокарбонатно – натриево – кальциевые и гидрокарбонатно-кальциео-натриевые, пресные, умеренно жесткие. Степень агрессивного воздействия воды на бетон марки W4, согласно таблицам 5,6,7,26 СНиП 2.03.11-85, оценивается как слабоагрессивная по содержанию агрессивной углекислоты; к арматуре железобетонных конструкций – неагрессивная, и металлоконструкциям – как сильноагрессивная (СНиП 2.03.11-85). Коррозионная агрессивность воды по отношению к свинцовой оболочке изменяется от низкой до средней, к алюминиевой оболочке кабеля – средняя, согласно таблицам 3,5 ГОСТ 9.602-2005.

Нормативная глубина сезонного промерзания суглинистых грунтов – 1,4м, песчаных – 1,7м.

Грунты, залегающие с поверхности, обладают высокой степенью коррозионной активности по отношению к свинцу, средней – к алюминию и стали и не агрессивны к бетону, согласно ГОСТ 9.602-2005.

8. Для расчета оснований сооружения по деформациям и по несущей способности рекомендуется пользоваться расчетными значениями характеристик грунтов, приведенными в таблицах “ Нормативные и расчетные характеристики грунтов по ИГЭ ”.

 

 

II. Описание вариантов

1 вариант: несимметричная система с одним пилоном.

 

Схема моста: 218,84 м + 144,2 м

Пилон. Пилон представляет собой наклонную стоечную металлическую конструкцию. Высота пилона над пролетным строением 80,16 м. Ширина ноги пилона в поперечном сечении составляет 2 м, в продольном 3 м. Пролетное строение установлено на шарнирно-неподвижных опорах на 2-е наклонные стойки высотой 4,765 м, выходящих из массивной части фундамента пилона. Фундамент пилона представляет собой двухступенчатый ростверк, причем верхняя ступень высотой 3 м высотой и размерами 6х6 м. Нижняя ступень ростверка высотой 3,05 м и размерами 10,6х10,6 м. Опоры фундамента представляют собой 25 буровых столбов диаметром 1,2 м и длиной 12 м. Сваи расположены с шагом 2,2 м в плане. Со стороны большего пролета к пилону анкеруются 8 вант с шагом 3 м; cо стороны меньшего пролета - 5 вант; от верха пилона с шагом 3 м между первыми 2-мя и по 6 м остальные. Точка анкеровки самой верхней ванты находится на 3 м ниже самой верхней точки пилона.

Ванты. Диаметр ванты составляет 450 мм. Ядро ванты состоит из 19 высокопрочных канатов Фрейсине. Внешние два слоя ванты образованы Z-образной проволокой. Длина самой короткой ванты составляет 62,56 м. Длина самой длинной ванты 209,88 м. Угол примыкания вант к балке варьируется: со стороны большего пролета от 22° до 47°; со стороны меньшего пролета от 37° до 65°. Система вантовой фермы радиальная(бинарная?), мало-вантовая, имеет название «пучок».

Балка пролетного строения. Представляет собой неразрезную металлическую коробку с ортотропной плитой, и длинной панели 20 м. Блоки объединяются между собой при помощи высокопрочных болтов. Ширина балки составляет 21,1 м; высота балки 1,5 м. Концы балки опираются на промежуточные опоры эстакадной части. Ванты анкеруются к главным стенкам коробчатой балки.

 

2 вариант: симметричная система с одним пилоном.

 

Схема моста: 20 м + 20 м + 160 м + 160 м.

Пилон. Пилон представляет собой железобетонную конструкцию высотой 60 м. Расстояние между ногами пилона на опоре составляет 22 м. Ноги пилона сходятся в верхней части на расстоянии 13 м от верха пилона. Расстояние между ногами пилона в верхней части составляет 4 м. В верхней части ноги пилона объединены балкой жесткости высотой 5 м. Толщина ноги пилона – 2 м. Наклон ноги: 6,7:1. Т.к. бетон хорошо работает на сжатие, то анкеры будут располагаться крест накрест. Точка закрепления самой длинной ванты отстоит от верхушки пилона на 6 м. Количество анкеров с одной стороны ноги пилона – 7 штук. Они расположены с шагом 6 м. Пилон опирается на массивную опорную часть шириной 23,5 м и толщиной 5 м, которая в свою очередь опирается на ростверк шириной 21,5 м, толщиной 15,5 м и высотой 3 м. Фундамент состоит из буронабивных свай диаметром 0,6 м, которые располагаются в поперечном направлении в количестве 10 штук с шагом 2,1 м и в продольном направлении – в количестве 9 штук с шагом 1,6 м.

Ванты. Диаметр ванты составляет 450 мм. Ядро ванты состоит из 19 высокопрочных канатов Фрейсине. Внешний слой ванты образован Z-образной проволокой. Длина самой короткой ванты составляет 23,63 м. Длина самой длинной ванты – 147,488 м. Угол примыкания вант к балке варьируется от 20° до 38°. Ванты расположены по системе «веер».

Балка пролетного строения. Она представляет собой сталежелезобетонную конструкцию из блоков длиной 20 м. Блоки объединяются между собой при помощи высокопрочных болтов. Высота главной балки 2 м, ширина – 13,4 м. Высота железобетонной балки проезжей части составляет 25 см. Крайние балки моста опираются на устои, которые представляют собой опоры диаметром 4 м, опирающиеся на ростверк шириной 10 м и высотой 1,5 м. Фундамент устоя в продольном направлении состоит из 8 забивных свай диаметром 0,35м и длиной 6 м, которые располагаются с шагом 1,12м. Ванты анкеруются к балке при помощи серьги и проушины. В левой части моста предусмотрены две промежуточные опоры, на которые опираются два пролета длиной 20 м каждый. Опоры состоят из массивного ригеля высотой 10 м, который опирается на ростверк высотой 3 м и шириной 9 м. Фундамент состоит из 6 рядов забивных свай диаметром 350 мм. Расстояние между сваями 1680 мм.

 

3 вариант: симметричная система с одним главным пролетом.

Схема моста: 50 м + 50 м + 160 м + 50 м + 50 м.

Пилон. Пилон представляет собой массивную сталежелезобетонную конструкцию, которая располагается посередине балки пролетного строения. Высота пилона составляет 50 м. Ширина пилона – 3 м, толщина – 10 м. Фундамент пилона представляет собой массивный ростверк конической формы высотой 9,7 м, шириной по верху 10,9 м, по низу – 14,9 м. Ростверк опирается на ригель шириной 16,9 м и высотой 2,5 м. Фундамент состоит из 5 рядов свай-оболочек диаметром 1,2 м в поперечном направлении и 4 рядов – в продольном направлении. Глубина забивки свай 12 м. Шаг свай: в продольном направлении – 2,5 м, в поперечном – 3,37 м. Ванты анкеруются в массивной верхней части пилона, высота которой составляет 15 м и отстоит от верхушки пилона на 5 м. С левой стороны пилона количество анкеров составляет 13 штук в каждом ряду. Они располагаются с шагом 1 м по вертикали и 1,125 м – по горизонтали. С правой стороны количество анкеров – 10 штук в каждом ряду.

Ванты. Диаметр ванты составляет 450 мм. Она состоит из 19 высокопрочных канатов Фрейсине. Длина самой короткой ванты составляет 40,6 м, самой длинной – 151,5 м. Угол примыкания вант к балке варьируется от 17° до 52°. С левой стороны ванты расположены по системе «веер». С правой стороны все 10 вант выполняют роль оттяжки. Они располагаются параллельно друг другу и анкеруются на устое.

Балка пролетного строения. Она представляет собой сталежелезобетонную конструкцию из блоков длиной 10 м. Блоки объединяются между собой при помощи высокопрочных болтов. Высота главной балки 3 м, ширина – 10,25 м. Высота железобетонной балки проезжей части 0,3 м, ширина – 20,05 м. Ванты анкеруются в середине пролетного строения, тем самым образуя разделительную полосу шириной 4 м. Устой, на который опирается крайняя балка и анкеруютя ванты, имеет массивный ростверк, опирающийся на ригель шириной 22 м и высотой 4 м. Фундамент состоит из 6 рядов свай-оболочек диаметром 1,2 м с шагом 3,76 м и глубиной забивки 12 м. С левой стороны пролетное строение опирается на устой на устои, который представляет собой опору диаметром 4 м, опирающуюся на ростверк шириной 10 м и высотой 1,5 м. Фундамент устоя в продольном направлении состоит из 8 забивных свай диаметром 0,35м и длиной 6 м, которые располагаются с шагом 1,12м. С левой стороны предусмотрены 2 промежуточные опоры, на которые опираются 2 пролета длиной 50 м. Также одна опора расположена посередине справа. Пролеты там также по 50 м. Опоры состоят из массивного ригеля высотой 10 м, который опирается на ростверк высотой 3 м и шириной 9 м. Фундамент состоит из 6 рядов забивных свай диаметром 350 мм. Расстояние между сваями 1680 мм.

 

· Экономическое сравнение вариантов

 

1 вариант

№ п/п Наименование сооружения Наименование материала Ед. измерения Количество
Пилон металл т 10904,4
анкеры шт
1 ступень фундамента бетон м3
арматура т
2 ступень фундамента бетон м3
арматура т
Балка металл т  
деформац. швы м 49,33
опорные части шт
анкеры шт
  Устои бетон м3
арматура т 393,4
бетон свай м3 623,5
арматура свай т
Ванты металл м/т  

 

2 вариант

№ п/п Наименование сооружения Наименование материала Ед. измерения Количество
  Пилон бетон м3
сваи фундамента м3 1221,5
арматура т 244,3
анкеры шт
Ростверк пилона бетон м3
арматура т
Опоры пилона бетон м3
арматура т
    Балка бетон м3 1599,3
арматура т 159,93
металл т 2952,3
деформац. швы м 35,54
опорные части шт
анкеры шт
  Устои бетон м3
арматура т
бетон свай м3 591,1
арматура свай т 118,2
Ванты металл м/т 2386,8/358,02
  Промежуточные опоры бетон м3
арматура т 410,4
бетон свай м3 332,5
арматура свай т 33,25

 

3 вариант

№ п/п Наименование сооружения Наименование материала Ед. измерения Количество
  Пилон бетон м3
сваи фундамента м3 90,5
арматура т 18,09
анкеры шт
Ростверк пилона бетон м3 467,5
арматура т 93,5
Опоры пилона бетон м3 1212,5
арматура т 242,5
    Балка бетон м3
арматура т 207,9
металл т 3452,3
деформац. швы м 40,1
опорные части шт
анкеры шт
  Устой бетон м3
арматура т
бетон свай м3 295,6
арматура свай т 118,251
Ванты металл м/т 4912,4/614,05
  Промежуточные опоры бетон м3
арматура т 410,4
бетон свай м3 332,5
арматура свай т 33,25
    Устой с оттяжкой анкеры шт
бетон м3
арматура т
бетон свай м3
арматура свай т 781,7

 

· Построение линий влияния.

 

Для определения геометрических характеристик сечения балки, пилона и вант необходимо построить линии влияния. Линии влияния строятся путем создания плоской стержневой модели в программе Nastran.

 

Необходимо построить линии влияния следующих факторов:

1. В балке:

1) Линии влияния вертикальных прогибов в 0,25, 0,3, 0,5 длины пролета

2) Линии влияния моментов в 0,25, 0,3, 0,5 длины пролета

3) Линии влияния поперечных сил в приопорных сечениях и местах крепления вант

4) Линии влияния продольных сил в сечении возле пилона

5) Линии влияния напряжений в 0, 0,3, 0,5 длины пролета в верхней и нижней точках сечения балки.

2. В пилоне:

1) Линии влияния смещения верха и середины пилона

2) Линии влияния моментов заделки

3) Линии влияния поперечных сил в заделке

4) Линии влияния продольных сил в заделке

5) Линии влияния реакции в заделке

3. В вантах:

1) Линии влияния продольных сил.

 

3.1 Линии влияния в балке.

1. Линии влияния вертикальных прогибов.

По графику можно определить, что наибольшее усилие от временной нагрузки на левом пролете будет возникать в точке 23, т.е. примерно в 0,3 от длины пролета. Максимальная ордината составляет -0,0121 (-0,000000121), площадь линии влияния составляет -0,6728 (-0,000006728).

Наибольшее усилие в правом пролете возникают в точке 64, т.е. также как и в левом пролете в 0,3 от длины пролета. Максимальная ордината в точке составляет -0,0168 (-0,000000168). Она немного больше, чем в левом пролете. Это объясняется тем, что системе несимметрична и когда временная нагрузка находится в левом пролете, то ее небольшая часть воспринимается промежуточными опорами. Когда же нагрузка находится на правом пролете, то эта часть гораздо меньше. Площадь линии влияния составляет -1,0496 (-0,000010496).

 

Поскольку мост загружался силами, равными 100000, то все полученные значения линии влияния необходимо делить на 100000. Эти значения будут указаны в скобках.

 

 

2. Линии влияния моментов.

 

Максимальное значение ординаты линии влияния в левом пролете находятся в элементе 25, что является серединой пролета. Ордината составляет 1246290 (12,46). Площадь этой линии влияния составляет 84455920 (844,56).

Максимальное значение ординаты линии влияния в правом пролете находится в элементе 65. Он находится на 0,3 длины пролета. Значение ординаты 1712345 (17,12). Площадь линии влияния составляет 120002720 (1200,03). На этом графике наблюдается максимальные ординаты в разных точках пролета с каждой стороны. Это связано с тем, что со стороны левого пролета имеются промежуточные опоры. Кроме того на графике линии влияния элементов 16 и 56 не имеют ярко выраженной максимальной ординаты. Этот эффект возникает из-за того, что в программе Nastran выводить значения моментов можно только для элементов, а не для узлов.

 

 

3. Линии влияния поперечных сил в приопорных сечениях и в сечениях возле крепления вант.

На трех схемах показаны линии влияния для сечений с 1 по 25, с 29 по 49 и с 53 по 72 соответственно. На 1-й схеме имеются 2 точки не характерные для вантовых мостов. Их номера 1 и 5. Эти точки расположены между промежуточных опор, и имеют отличные от других линии влияния, поэтому их учитывать не будем.

Для левого пролета максимальная отрицательная поперечная сила будет возникать в элементе 9. Она находится между опорой и крайней вантой в самом начале пролета. Ордината линии влияния будет составлять -94556 (-0,945). Максимальная положительная поперечная сила в левом пролете возникает в элементе 37. Она будет иметь ординату линии влияния, равную 58443 (0,58). Эта точка находится в левом пролете рядом с вантой, которая находится рядом с пилоном. Амплитудное значение составляет 152999 (1,53).

Для правого пролета максимальное значение отрицательной поперечной силы будет в элементе 41, которая находится рядом с пилоном. Оно составит -83072 (-0,83). Максимальное положительное значение ординаты линии влияния для правого пролета будет иметь элемент 72, которая находится между крайней вантой и устоем. Ее значение составит 83894 (0,84). Амплитудное значение для правого пролета будет равно 166966 (1,67).

 

 

4. Линии влияния продольных сил в сечении у пилона.

В элементах, расположенных у пилона будут возникать большие продольные силы, возникающих от силы натяжения вант. Самые близкие к пилону элементы имеют номера 40 слева и 41 справа. Поскольку система несимметричная, то и значения этих сил будут разные. Причем значение силы в элементе 41 будет несколько больше, чем в элементе 40. Значение ординаты для точки 40 будет равно -142918 (-1,43), площадь -17526933 (-175,27), а для точки 41 – 179142 (-1,79), площадь -18457600 (-184,58).

 

5. Линии влияния напряжений.

Линии влияния напряжений строятся для элементов, находящихся у опор и в 0,3 и 0,5 длины пролета. Кроме того, линии влияния строятся 2 раза: для верхней и для нижней точек сечения балки.

Для верхней точки максимальное отрицательное значение линии влияния для левого пролета будет иметь элемент 19. Он находится в 0,3 длины пролета. Его значение равно -2787083 (-27,87) Площадь -222966640 (-2229,67). Помимо этого, элемент 9 будет иметь большое положительное значение 2797298 (27,97) Площадь 248737600 (2487,38). Он находится в рядом с опорой. Для правого пролета максимальное отрицательное значение будет иметь элемент 62. Он находится в 0,3 длины пролета и имеет значение -2908891 (-29,09) Площадь -232711280 (-2327,11). Положительные значения для правого пролета незначительны. Максимальное для элемента 19 имеет значение всего 280766 (2,81), площадь 22461280 (224,61).

Для нижней точки сечения линии влияния имеют практически зеркальное отражение относительно нуля. В левом пролете максимальное отрицательное значение имеет элемент 9. Оно составляет -4325524 (-43,26), площадь -346043360 (-3460,43). Максимальное отрицательное значение имеет элемент 19. Оно составляет 4279548 (42,80), площадь 342363840 (3423,64). В правом пролете максимальное положительное значение имеет элемент 62. Оно составляет 4369337 (43,69), площадь 349546960 (3495,47). Максимальное положительное значение также очень небольшое. В 25 элементе оно составляет 725050 (7,25), площадь 58004000 (580,04).

3.2 Линии влияния в пилоне

1. Линии влияния смещения верха и середины пилона.

Линии влияния перемещения в пилоне строятся для верха и середины пилона. Это необходимо для того, чтобы определить, какой вид изгиба имеет пилон. Точка 83 имеет максимальное перемещение -0,00291 (-0,0000000291), площадь -0,259 (-0,00000259) для левого пролета и 0,00371 (0,0000000371), площадь 0,330 (0,0000033) для правого пролета. Точка 88 имеет максимальное перемещение -0,00162 (-0,0000000162), площадь -0,144 (-0,00000144) для левого пролета и 0,00199 (0,0000000199), площадь 0,177 (0,00000177) для правого пролета.

Это говорит о том, что пилон изгибается равномерно, нет S-образного изгиба.

 

2. Линия влияния моментов заделки пилона.

 

Линии влияния моментов пилона строятся для нижнего и верхнего элемента пилона. В верхнем элементе (76) ординаты линии влияния незначительны по сравнению с элементом 73. В элементе 76 ординаты линии влияния имеют координаты 156311 (1,56) для левого пролета и -165519 (-1,66) для правого пролета. В элементе 73 ординаты линия влияния равны -3225115 (-32,25) для левого пролета и 3803988 (38,04) для правого пролета. Подбор сечения пилона будет производиться по элементу 73. Площадь положительной части линии влияния составляет 338132266 (3381,32). Площадь отрицательной части линии влияния составляет -286676888 (-2866,77). Площадь всей линии влияния составляет 51455378 (514,55).

 

 

4. Линия влияния продольной силы в заделке пилона.

Максимальная ордината линии влияния продольной силы будет тогда, когда нагрузка находится между 2-й и 3-й вантами правого пролета и составляет -106794 (-1,07). Площадь линии влияния составляет -22499740 (-225).

 

.3 Линии влияния вант

1. Линии влияния продольных сил в вантах.

Для вант строятся только линии влияния продольной силы, поскольку других сил в вантах не возникает. Это нужно для определения самых загруженных вант и подборки соответствующего сечения. Первый график соответствует вантам, расположенных в левом пролете. Второй график соответствует вантам, расположенным в правом пролете.

В левом пролете самой загруженной является ванта 93. Ордината линии влияния составляет 8516230 (85,16). Площадь линии влияния составляет 681298400 (6812,98). Помимо того, когда нагрузка переходит середину левого пролета, то в ванте 89 появляются сжимающие напряжения, и она выключается из работы. Когда нагрузка находится в левом пролете ванта 88 вообще не работает. Она включается в работу только тогда, когда нагрузка перемещается на правый пролет. Но когда нагрузка находится на правом пролете, то из работы выключаются ванты 94, 93 и частично 92.

В правом пролете линии влияния вант практически симметричны линиям влияния вант в левом пролете. Они имеют ординаты немного больше, чем ванты в левом пролете. Самая загруженная ванта 97. Ордината линии влияния 8949337 (89,49). Площадь линии влияния составляет 715946960 (7159,47). Ванта 101 практически не работает, когда нагрузка находится в правом пролете. Ванта 100 также имеет отрицательные значения напряжения, когда нагрузка переходит половину пролета. Когда нагрузка переходит на левый пролет, то нерабочими являются ванты 95, 96 и частично 97.

Для того, чтобы все ванты были включены в работу не зависимо от расположения временной нагрузки, будет производиться натяжение вант.

 

4. Обоснование принятых размеров поперечного сечения главных балок по условиям прочности и жесткости

 

4.1. Вычисление расчетных силовых факторов в середине пролета и на опоре

 

а) построение поперечной линии влияния нагрузки и вычисление коэффициентов поперечной установки.

 

 

КПУ для балки:

А14-I тележка КПУ = 0,5х(1+1+1+1) = 2

А14-I распределенная КПУ = 0,5х(1+1+0,6(1+1)) = 1,6

А14-II тележка КПУ = 0,5х(1+1+1+1+1+1+1) = 3

А14-II распределенная КПУ = 0,5х(1+1+0,6(1+1)+0,6(1+1)) = 2,2

НК – 80 КПУ = 0,5х(1+1) = 1

толпа КПУ=3

Далее происходит загружение линий влияния временной нагрузкой.

 

Линию влияния моментов загружаем:

Для АК: полосовой нагрузкой и тележкой.

Координаты л.в. для ак будут равны: +17,12 и +16,47; -2,12 и -2,11.

Для НК: +16,08; +16,6; +17,12; +16,53

В отрицательной части: -2,11; -2,12; -2,11; -2,11.

 

Для поперечной силы ординаты для нагрузки будут равны:

АК: +0,945; +0,932.

Отрицательные: -0,839; 0,816

НК: +0,945; +0,935; +0,925; +0,915.

Отрицательные: -0,839; -0,821; -0,803; -0,785.

 

Изгибающие моменты от временных нагрузок определяются по формулам:

Сечение в середине среднего пролета:

для нагрузки А14:

- первый случай загружения:

Расчетные значения моментов:

для нагрузки А14:

- второй случай загружения:

для нагрузки НК-80:

Нормативные значения моментов:

для нагрузки А14:

- второй случай загружения:

для нагрузки НК-80:

Поперечная сила от временных нагрузок определяются по формулам:

для нагрузки А14:

расчетные значения поперечной силы:

- первый случай загружения:

- второй случай загружения:

Для нагрузки НК-80:

 

нормативные значения поперечной силы:

- первый случай загружения:

- второй случай загружения:

Для нагрузки НК-80:

 

 

(1 + )- динамический коэффициент

(1 + )=1+15/(37.5+160)=1,076;

f – коэффициент надежности по нагрузке, для тележки А12 f=1,2, для равномерно распределенной нагрузки А11 f=1,2, для НК-80 f=1,0, для толпы на тротуаре f=1,2;

КПУ – коэффициент поперечной установки;

Р – величина осевой временной вертикальной нагрузки, для А12 Р=120кН для НК-80 Р=200кН;

– интенсивность равномерно распределенной вертикальной нагрузки, для А12 =12кН/м;

р=(400-2·160)х3/10=24кН/м2;

W=1200м2 – площадь линии влияния момента в середине пролета;

W=-68,7м2– площадь линии влияния поперечной силы на опоре;

1….а4) – ординаты линии влияния момента над осевыми нагрузками.

 

Результаты вычислений сведены в таблицу 6.1.1

 

Таблица 6.1.1

Силовые факторы в сечениях главной балки от временной нагрузки

 

Случай загружения Мсер. пролета Qопорн
Расчет.,кН×м Норм, кН ×м Расч, кН Норм, кН
1 случай -8602 -7011
2 случай -4744 -3674
3 случай -801 -744

 


4.2. Подбор сечения главных балок пролетного строения

 

а) Ранее были определены следующие величины:

- Н0 = 3200мм – высота главной балки, принята на этапе вариантного проектирования;

- dn = 25мм – толщина листа настила;

- L3 = 2500мм – шаг между продольными ребрами ортотропной плиты;

- h2 = 400мм – высота продольного ребра;

- dst2 = 25мм – толщина стенки продольного ребра;

б) По условию местной устойчивости при постановке поперечных и продольных ребер толщина стенки главной балки принимается не менее dst0 = 1/200H0 = 16мм;

в) Эффективная ширина ортотропной плиты b, включаемая в расчет поперечного сечения главной балки пролетного строения определяется с учетом неравномерности распределения нормальных напряжений по ширине поясов балок определяется ниже.

b1 = 1.5; b2 = 3.3; b3 = 3.3;

- для сечения в середине пролета:

K1=0.98Þa = smin/smax = 1.5K-0.5= 0,97;

K2=0.98Þa = smin/smax = 1.5K-0.5= 0,97;

K3=0.89Þa = smin/smax = 1.5K-0.5= 0,835;

v1-3=1;

- для сечения на опоре:

K1=0.74Þa = smin/smax = 1.5K-0.5= 0,61;

K2=0.80Þa = smin/smax = 1.5K-0.5= 0,7;

K3=0.46Þa = smin/smax = 1.5K-0.5= 0,19;

v1=0,43+0,81428х0,61=0,93;

v2=1;

v3=0,43+0,81428х0,19=0,58;

Таким образом, значение эффективной ширины пояса, включаемая в расчетное сечение балок:

г) Расчет главной балки.

 

Таблица 6.2.1

Сбор постоянных нагрузок на 1 п.м. главной балки №1

 

№п/п Наименование нагрузки Нормативноезначение qн, кН Коэффициент надежности Расчетное значение qрасч, кН
Асфальтобетон, б=2,5т/м3; q=6.5x0.09x2,5= 1,962т 14.6 1,5 21.9
Техноэластмост «С», б=1,3 т/м3; q=6.5x0.0055x1.3=0.06т 0,45 1,2 0,54
Лист настила, б=7,85т/м3; q=6.5x0.025x7.85=0.82 1.1 14,3
Продольные ребра, б=7,85т/м3; q=6.5/0.4x0.265x0.025x7.85=0.40 4.0 1.1 4.4
Поперечные ребра, б=7,85т/м3; q=1/3,5x(1,1x0.025+0,385х0,025)х5.85=0.04 0,4 1,1 0,4
Итого 2ой части нагрузки от собственного веса 25.55   33.94
Главная балка, б=7,85т/м3; q=(3,2х0,025х2+7,1х0,025+0,4х0,025х5)х5.85=10.8 10,8 1,1 11,9
Итого qн = 43,3кН   qрасч = 53,4кН

 

Загружение линий влияния постоянной нагрузкой

 

 

Таким образом, расчетные моменты и перерезывающие силы от постоянной и временной нагрузки следующие:

Таблица 6.2.2

Расчетные силовые факторы в сечениях главной балки от постоянных и временных нагрузок

 

Случай загружения Мсер. пролета Qопорн
Расчет.,кН×м Норм, кН ×м Расч, кН Норм, кН
1 случай -12271 -9986
2 случай -8413 -6649
3 случай -4470 -3719

 

Требуемый момент сопротивления

Приближение 1

Определение геометрических характеристик:

A= 0,933м2;

yц.т. = -1,112 м;

Yx = 17,79 м4;

Тогда момент сопротивления , т.к. W<Wтр Þ меняем сечение.

 

Приближение 2

Увеличим толщины стенок до 40 мм.

Определение геометрических характеристик:

A=1,366м2;

yц.т. = -1,089 м;

Yx = 26,25м4;

Тогда момент сопротивления , т.к. W<Wтр Þ Сечение подходит, но имеет большой запас.

 

Приближение 3

Уменьшим толщину стенок до 35 мм.

Определение геометрических характеристик:

A=1,2061м2;

yц.т. = -1,0883 м;

Yx = 23,17м4;

Тогда момент сопротивления , т.к. W<Wтр Þ Сечение подходит. Запас составляет 5,6%

 

5. Расчет сечения вант.

 

Необходимо подобрать 3 типоразмера сечения вант.

На графиках линий влияния имеются 3 ярко выраженные группы линий. По максимальному значению которых и будет подбираться сечение.

1) Для вант № 92, 93, 96, 97, 98 сечение будет подбираться по максимальной ординате 89,5.

2) Для вант № 91, 94, 95, 99 сечение будет подбираться по ординате 73,6.

3) Для остальных вант (№ 88, 89, 90, 100, 101) сечение будет подбираться по ординате 48,8.

 

Усилие определяется по формуле:

(1 + )- динамический коэффициент

(1 + )=1+50/(70+320)=1,128;

Площади линий влияния равны соответственно: 7956, 5888, 3718.

 

1) Продольные усилия в вантах:

для нагрузки А14:

- первый случай загружения:

Расчетные значения усилий:

для нагрузки А14:

- второй случай загружения:

для нагрузки НК-80:

 

2) Продольные усилия в вантах:

для нагрузки А14:

- первый случай загружения:

Расчетные значения усилий:

для нагрузки А14:

- второй случай загружения:

для нагрузки НК-80:

 

3) Продольные усилия в вантах:

для нагрузки А14:

- первый случай загружения:

Расчетные значения усилий:

для нагрузки А14:

- второй случай загружения:

для нагрузки НК-80:

Случай загружения N1 N2 N3
Расчет.,кН Расч, кН Расч, кН
1 случай
2 случай
3 случай
         

Расчетное значение нагрузки от собственного веса составляет qрасч = 53,4кН

Загружение линий влияния постоянной нагрузкой

Расчетные силовые факторы в сечениях главной балки от постоянных и временных нагрузок:

 

Случай загружения N1 N2 N3
Расчет.,кН Расч, кН Расч, кН
1 случай
2 случай
3 случай
         

 

Для моста применяются ванты Фрейсине. R=1860 МПа. Для пучка 15,7 мм расчетное сопротивление составит 29202 МПа. По условию усталости расчетное сопротивление составляет 0,45R=13141 кН/см2.

 

Количество пучков будет равно:

1) 1870522/13141/2=72 (для вант 92, 93, 96, 97, 98)

2) 1391791/13141/2=53 (для вант 91, 94, 95, 99)

3) 881057/13141/2=34 (для вант 88, 89, 90, 100, 101)

В соответствии с выпускаемой продукцией Фрейсине, будут применяться ванты с количеством пучков соответственно 75, 57 и 42.