Главная | Обратная связь
МегаЛекции

Расчет балки по прочности наклонного сечения у опоры





Для железобетонных элементов согласно п. 3.77* /2/ должно быть соблюдено условие, обеспечивающих прочность по сжатому бетону между наклонными трещинами:

(4.45)

где Q- поперечная сила на расстоянии не ближе h0 от оси опоры;

= 1 + ηn1Asw/(bSw), при расположении хомутов нормально к продольной оси ≤1,3 ;

η =5 – при хомутах, нормальных к оси элемента;

η =10 – то же, наклонных под углом 450;

n1 – отношение модулей упругости арматуры и бетона;

Asw – площадь сечения ветвей хомутов, расположенных в одной плоскости;

Sw – расстояние между хомутами по нормали к ним;

- толщина стенки (ребра) главной балки;

= 1 – 0,01Rbкоэффициент. Здесь Rb принимают в МПа;

- рабочая высота сечения.

Расчет наклонного сечения на действие поперечной силы (см. Рисунок 4.8) производится из условия:

, (4.46)

где , - суммы проекций усилий всей пересекаемой арматуры на длине проекции с, не превышающей 2h0;

Qb – поперечное усилие, передаваемое на бетон сжатой зоны над концом наклонного сечения, определяемое по формуле Qb = 2Rbtbh02/ c ≤ m Rbt b h0,

здесь m = 1,3 + 0,4(0,8Rs / τq - 1); 1,3≤ m ≤ 2,5 Рисунок 4.8 – Схема для расчета

(в курсовомпроекте можно принять m = 2,0); наклонного сечения

τq – наибольшее скалывающее напряжение, получаемое в расчете трещиностойкости в нормальном к оси элемента сечении, проходящем через конец наклонного сечения. При τq≤0,2 Rb проверку на прочность по наклонным сечениям допускается не производить;

Qw – поперечная сила, воспринимаемая продольной арматурой, МН:

Qw = 100 Aw k, (4.46)

где Aw – площадь горизонтальной арматуры, пересекаемой наклонным сечением, м2, кроме продольной арматуры сеток;

k = (β – 50) / 40 ≥ 0 – коэффициент;

β – угол между продольной арматурой и сечением, град.

Наиболее опасным будет сечение, в котором правая часть условия (4.46) минимальна. В рамках курсового проекта достаточно сделать проверку наклонного сечения, имеющего угол наклона к опорному (вертикальному) сечению 45°.

 

Определение прогиба балки в середине пролета



Вертикальные упругие прогибы железобетонных пролетных строений железнодорожных мостов, вычисленные при действии подвижной временной вертикальной нагрузки по формуле:

не должны превышать значений, равных

но не более . (4.47)

Для балочных пролетных строений указанное значение прогибов можно увеличивать на 20% (см. п. 1.43 /2/ ) .

 

ОБЪЕМ И ПОРЯДОК РАСЧЕТА ОПОРЫ МОСТА

Опоры являются важными конструктивными элементами мостов и могут иметь, особенно железобетонные, достаточно сложную конструкцию. В курсовом проекте железобетонного моста рассчитывается, как правило, массивный бетонный устой из принятого варианта моста. Опоры рассчитывают на различные сочетания нагрузок. В данной работе разрешается рассчитать одно сечение опоры по обрезу фундамента на одно из возможных сочетаний нагрузок /2/, пп. 2.1*- 2.3; прил. 2*. При этом необходимо предварительно уточнить конфигурацию и размеры рассчитываемой опоры, принятые при составлении вариантов моста, с учетом конструктивных требований норм /2/, пп. 1.70; 1.72*; 3.179*; 3.180*. При этом может быть использована справочная информация Приложения Е. Схема опоры с указанием действующих сил и их плеч относительно центра тяжести расчетного сечения (точка О) составляется на форматке миллиметровой бумаги в масштабе 1:50 – 1:100. Для удобства подсчета постоянных нагрузок конструкция опоры расчленяется на однородные части упрощенной формы.

Подробно вопросы проектирования бетонных и железобетонных опор мостов различного назначения рассмотрены в учебном пособии /16/.

 

 

Расчет устоя

Как правило, при расчете устоя рассматривают две расчетные схемы нагрузок.

Схема загружения «в пролет». При этом учитывают:

- постоянные вертикальные нагрузки от собственного веса устоя и примыкающего пролетного строения /2/, пп. 2.4; 2.10*;

- временные вертикальные нагрузки от подвижного состава, расположенного на пролетном строении и на призме обрушения /2/, пп. 2.2; 2.11; 2.22*; 2.23*; прил. 2* и 5*;

- горизонтальное давление грунта на заднюю грань устоя от веса насыпи /2/, пп. 2.6; 2.10*; прил. 3 и от подвижного состава, расположенного на призме обрушения /2/, пп. 2.2; 2.16; 2.23*; прил. 2* и 8*;

- ветровую нагрузку, направленную в сторону пролета /2/, п. 2.24*, прил. 2* и 9*;

- горизонтальную продольную нагрузку от торможения подвижного состава в сторону пролета /2/, пп. 2.2; 2.20*; 2.23*; прил. 2* .

Схема загружения «в насыпь» предполагает учет следующих нагрузок:

- постоянные вертикальные нагрузки от собственного веса устоя и примыкающего пролетного строения /2/, пп. 2.4; 2.10*;

- временные вертикальные нагрузки от подвижного состава, расположенного на пролетном строении и на устое /2/, пп. 2.2; 2.11; 2.22*; 2.23*; прил. 2* и 5*;

- горизонтальное давление грунта на заднюю грань устоя от веса насыпи /2/, пп. 2.6; 2.10*; прил. 3 ;

- ветровую нагрузку, направленную в сторону насыпи /2/, п. 2.24*, прил. 2* и 9*;

- горизонтальную продольную нагрузку от торможения подвижного состава в сторону насыпи /2/, пп. 2.2; 2.20*; 2.23*; прил. 2* .

В рамках курсового проекта достаточно рассмотреть схему загружения «в пролет» (см. рисунок 5.1) как наиболее неблагоприятную.

 

Нормативные нагрузки

Постоянные вертикальные нагрузки от собственного веса устоя определяются по формуле:

Pуст = Pбу+Pт+Pг + Pc + Pк + Pпф + Pоч + Pту, (5.1)

где Pбу – постоянная вертикальная нагрузка от собственного веса балласта с частями пути на устое;

Pт - постоянная вертикальная нагрузка от собственного веса тротуаров с перилами на устое;

Pг - постоянная вертикальная нагрузка от собственного веса грунта на устое, располагающегося в пределах мягкого въезда;

Pc - постоянная вертикальная нагрузка от собственного веса шкафной стенки устоя;

Рисунок 5.1 – Расчетная схема устоя при загружении «в пролет»

 

Pк - постоянная вертикальная нагрузка от собственного веса откосных крыльев устоя;

Pпф - постоянная вертикальная нагрузка от собственного веса подферменной плиты устоя;

Pоч - постоянная вертикальная нагрузка от собственного веса опорных частей (см. Приложение К);

Pту - постоянная вертикальная нагрузка от собственного веса тела устоя, равная сумме нагрузок от однородных упрощенной формы частей тела устоя за исключением оговоренных выше.

Определим значения слагаемых, входящих в формулу (5.1).

Pбу = Аб lу γб,

где Аб - площадь поперечного сечения балластной призмы;

lу – длина шкафной части устоя;

γб = 19,4 кН/м3 – объемный вес балласта с частями пути.

Pт = pтlу,

где pт = 4,9 кН/м – погонный вес двусторонних тротуаров с перилами.

Pг = Vг γn,

где Vг – объем грунта на устое в пределах мягкого вьезда;

γn = 17,7 кН/м3 – нормативный объемный вес насыпного грунта на устое.

Pc = Vс γжб,

где Vсобъем шкафной стенки;

γжб = 24,5 кН/м3 – объемный вес железобетона.

Pк = Vк γжб,

где Vкобъем откосных крыльев.

Pпф = Vпф γжб,

где Vпфобъем подферменной плиты.

Постоянные вертикальные нагрузки от собственного веса пролетного строения и балласта с частями пути на пролетном строении:

Pg = Pб + Pпс, (5.2)

где Pб = 0,5 Аб lп γб – постоянная вертикальная нагрузка от веса балласта с частями пути на пролетном строении;

Pпс = 0,5(Vпс γжб + pтlп) – постоянная нагрузка от собственного веса пролетного строения и тротуаров.

Здесь lпполная длина примыкающего к устою пролетного строения, Vпс – объем бетона всех блоков пролетного строения и тротуаров (см. Приложение В).

Постоянные нагрузки от собственного веса устоя и пролетного строения с частями пути показывают на расчетной схеме опоры в виде вертикальных векторов, приложенных в центрах тяжести соответствующих частей устоя, а для давлений, передающихся через опорные части – по оси опирания пролетного строения. Для каждого вектора определяют плечо до центра тяжести расчетного сечения по обрезу фундамента.

Равнодействующая нормативного горизонтального (бокового) давления на устой от собственного веса насыпного грунта, а также грунта, лежащего ниже естественной поверхности земли на 3м и менее

Fh = 0,5τn γnh2b, (5.3)

где - коэффициент нормативного бокового давления грунта (при засыпке песчаным грунтом значение нормативного угла внутреннего трения = 35° );

h – высота засыпки от обреза фундамента до подошвы шпал;

b – приведенная (средняя по высоте h)ширина устоя в плоскости задних граней, на которую распространяется горизонтальное давление грунта. Для массивных устоев ширину следует принимать равной расстоянию между внешними гранями конструкции.

Наклон задней стенки устоя и силы трения между грунтом засыпки и этой гранью при определении не учитывают, кроме этого в курсовом проекте можно не учитывать горизонтальное давление грунта со стороны пролета. Учет последнего фактора осуществляется, если в проекте сооружения предусматриваются мероприятия, гарантирующие стабильность воздействия этого грунта при строительстве и эксплуатации моста.

Сила Fh приложена на расстоянии h/3 от обреза фундамента.

Временную вертикальную подвижную нагрузку при расчете устоя располагают на примыкающем к нему пролетном строении и на насыпи в пределах призмы обрушения. Эквивалентную нагрузку υ1 (см. Приложение Н)на пролетном строении определяют при длине загружения = 0,5(lп + l) и коэффициенте положения вершины линии влияния α1 = 0,5 ( при 25м) или α1 = 0 ( при > 25м).

Нормативное вертикальное давление от временной нагрузки на пролетном строении

Pv1 (lп + l)2 / (8l), (5.4)

где l – расчетный пролет.

Горизонтальная нагрузка от торможения или силы тяги подвижного состава

Ft = 0.1υ1lп, передается на устой в уровне головки рельса и направлена в сторону пролетного строения. При этом величина υ1 определяется при = lп и α1 = 0.5.

Горизонтальная ветровая нагрузка определяется по формуле:

Fw = 0.2(hб + hмп) lп q 0kh cw, (5.5)

где hб – высота балки пролетного строения;

hмп – высота мостового полотна;

q0 – скоростной напор ветра (в курсовом проекте можно принять q0 = 0,6 кПа, что допускается п. 2.24* действующих норм проектирования /2/);

kh = 1,2 – коэффициент учитывающий изменение ветрового давления по высоте;

cw = 1,9 – аэродинамический коэффициент лобового сопротивления пролетного строения.

Нагрузка (5.5) передается на устой в уровне центра тяжести опорных частей и направлена в сторону пролетного строения.

Эквивалентную временную подвижную нагрузку, расположенную на призме обрушения, υ3 определяют при длине загружения 3 = 0,5(ПШ – ОФ) и коэффициенте α3=0,5. Следует иметь в виду, что величина υ3 не должна превышать 19,62К, где К – класс нагрузки.

Нормативное (боковое) давление грунта при расположении железнодорожного подвижного состава на призме обрушения (см. Рисунок 5.2) определяется по формулам:

; , (5.6)

где - давление распределенной на длине шпал (2,7 м) временной вертикальной нагрузки (кПа);

- высота, в пределах которой площадь давления имеет переменную ширину, м; - коэффициенты, зависящие от величины и ;

- плечо бокового давления F1;

Рисунок 5.2 – К определению величин F1 и F2

- плечо бокового давления F2.

Коэффициенты и принимаются по таблице 5.1.

 

Таблица 5.1 – Значения коэффициентов и

h, h1, м
0,85 0,75 0,67 0,61 0,57 0,53 0,49 0,46 0,44 0,42 0,4 0,38 0,37 0,35
0,53 0,55 0,56 0,58 0,59 0,60 0,60 0,60 0,62 0,62 0,63 0,64 0,64 0,64

Расчетные усилия

Усилия, действующие по обрезу фундамента, рекомендуется вычислять и сводить в таблицу 5.2, где для каждой нагрузки указывают ее нормативное значение, коэффициенты надежности и сочетаний, а также соответствующие плечи.

В таблице 5.2 величины коэффициентов надежности к временной подвижной нагрузке и силе торможения или тяги определяются по формулам:

= 1,3 - 0,003 lп; = 1,2 – 0,002 lп. (5.7)

Величины расчетных усилий относительно центра тяжести расчетного усилия определяют по формулам:

;

. (5.8)

 

Таблица 5.2 – Расчетные усилия по обрезу фундамента

Номер п/п Наименование нагрузки   Обозначение Нормативная величина , кН Коэффици- енты надежности Плечи сил , м Коэф- фици- енты сочетания Расчетные усилия
,кН , кНм
Опорное давление от собственного веса пролетного строения и мостового полотна   1,1 и 1,3 -      
Собственный вес опоры   1,1 -      
Горизонтальное давление грунта   1,4 -      
Опорное давление от временной нагрузки на пролетном строении   -   0,8    
Горизонтальное давление грунта от подвижного состава на призме обрушения   - 1,2 1,2   0,8    
Тормозная нагрузка   -   0,7    
Ветровая нагрузка   - 1,4   0,5    

 

 





Рекомендуемые страницы:

Воспользуйтесь поиском по сайту:
©2015- 2020 megalektsii.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.