Міністерство транспорту та зв’язку України

Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту імені академіка

В. Лазаряна

Кафедра мостів

Пояснювальна записка до курсового проекту металевого мосту

Виконав ст. 141 гр. Бондаренко М.О.

Керівник доц. Марочка В.В.

Дніпропетровськ 2011

1.Вступ

Поруч із залізобетонними мостами, які за останні роки набули широкого поширення, будують і металеві мости, що дозволяють найбільш швидко, легко і ефективно перекривати великі прогони.

Розвиток металургії, неперервне збільшення якості будівельних сталей і вдосконалення методів виготовлення металевих конструкцій забезпечують всі умови для успішного і економічно виправданого використання металу в будівництві мостів. Металеві мости наділені великими виробничими перевагами, дякуючи їх індустріальному виготовленню, а також широкими можливостями швидкого механізованого монтажу і установки конструкції на місце.

Особливо вагомою перевагою металевих мостів при перетині багатоводних рік, де влаштування металевих прогонових будов часто буває єдиним можливим рішенням. Металеві прогонові будови в багатьох випадках технічно і економічно раціональні і для середніх (по величині прогонів) мостів.

Широко використовується автоматична зварка металевих елементів, а також з’єднання на високоміцних болтах.

Метал – найбільш досконалий з матеріалів, що використовуються для будівництва сучасних мостів. Метал наділений хорошими механічними властивостями при різних умовах роботи під навантаженням. Разом з тим він добре піддається обробці і дозволяє утворювати елементи різної форми для конструкцій різноманітних систем. При цьому в мостах металевими виконують лише прогонові будови. Опори ж в більшості випадків влаштовують бетонними або залізобетонними. В минулому опори виконували з кам’яної кладки. В особливо високих мостах і віадуках, а також в шляхопроводах і естакадах інколи виконують металевими надземні або надводні частини опор.

В наш час для металевих конструкцій мостів використовують будівельні низьколеговані і вуглецеві сталі. Ведуться досліди по використанню в мостах термооброблених сталей. Відомі також випадки використання в мостах легких дюралюмінієвих сплавів.

Вагомою перевагою металевих мостів є індустріалізація їх виготовлення та монтажу. Всі елементи металевих конструкцій мостів виготовляють на добре обладнаних заводах і доставляють на будівельний майданчик, де проводять монтаж. Монтаж цих конструкцій може бути повністю механізованим, що дозволяє вести монтажні роботи більш швидкими темпами. Багато систем металевих прогонових будов можуть бути легко зібрані навісним способом, встановлені на місце надвижкою або доставлені на плаву. Це полегшує будівництво через глибокі гірські впадини, багатоводні річки і річки з інтенсивним судноплавством.

Великим недоліком металевих конструкцій мостів – корозія металу від дії вологи, сірчаних газів та інших шкідливих впливів. Для захисту від ржавіння металеві конструкції мостів покривають стійкими фарбами. Необхідний також постійний нагляд за металом в процесі експлуатації.

В зв’язку з цим при будівництві великої кількості нових автомобільних доріг і залізниць, а також при реконструкції вже існуючих, використовують типові проекти мостових переходів саме з металу.

2.Вихідні дані

2.1. Загальні дані

1. Клас річки – 5;

2. Вітровий район – ІІІ с;

3. Тип мосту – одноколійний залізничний;

4. Габарит – С;

5. Матеріал прогонових будов сталь – 15 ХСНД;

6. Розрахункове навантаження – С = 13,0;

7. Отвір мосту – 450 м.;

8. Судноплавний рівень води – 49,0 м.;

В залежності від класу річки приймається величина судноплавних габаритів. Судноплавні габарити розміщують на найбільш глибокій частині меженного русла.

Рис. 1. Підмостовий габарит

Для даного класу річки приймаємо розміри підмостового габариту: основний – 100 м., суміжний – 60 м. Підмостові габарити встановлюються на розрахунковому судноплавному рівні.

2.2. Інженерно-гідрологічні умови

На основі гідрологічних вишукувань отримали наступні дані:

1. Рівень високої води (РВВ) складає 50,0;

2. Рівень меженної води (РМВ) – 45,0;

3. Ширина лівої заплави дорівнює 188,5 м;

4. Ширина правої заплави – 120 м;

5. Ширина річки під час розливу – 427м;

6. Найбільша глибина – 8,6 м.

Поздовжній профіль мостового переходу характеризується повільним зниженням відміток від берегу до руслової частини водотоку. Геологічна будова ґрунтів наведена в табл. 2.1

№	Назва ґрунту	Середня потужність, м
1	Мул	4,0
2	Суглинок	6,0
3	Пісок мілкий	13,5
4	Пісок крупний	–

Таблиця 2.1. Геологічна будова ґрунтів

Несучими шарами є пісок крупний і пісок крупний, тому відмітки підошви фундаменту кожної з опор призначається не менше ніж 2,0 м нижче відповідної відмітки ґрунту.

3.Варіантне проектування

3.1. Розробка схем мосту

Розробку схем мостового переходу починаємо з розбиття мосту на прогони та виборі прогонових будов, якими перекриваються підмостові габарити.

Схема мосту за першим варіантом:

33,6×9+88+110

де 33,6×9– зварні прогонові будови із суцільною стінкою з їздою верхом; 88+110 – прогонова будова розрізна з наскрізними фермами з їздою низом;

Підошва рейки на відмітці ПР=61,6 м;

Бровка насипу: БР=ПР-0,7= 61,6-0,7=60,9м;

L_отв=89,14+111,14+34,2×n+0,15(n+1)-3(n+1)-59,58=450

n=9;

89,14+111,14+34,2×9+0,15(9+1)-3(9+1)-59,58=449,5

Δ=(449,5-450)/450×100%= - 0,3 %

Другий варіант мосту перекривається за схемою:

110+110+33,6×8 ,

де 33,6 – зварні прогонові будови із суцільною стінкою з їздою верхом; 2×110– прогонова будова розрізна з наскрізними фермами з їздою низом;

Підошва рейки на відмітці ПР=61,6 м;

Бровка насипу: БР=ПР-0,7= 61,6-0,7=60,9м;

L_отв=228,28+33,6×n+0,15(n+1)-3(n+1)-51,58=450

n=8;

222,28+33,6×8+0,15(8+1)-3(8+1)-51,58=448,1

(448-450)/450×100%= - 0,3%

Третій варіант мосту перекривається за схемою:

2×110+55,8×5 ,

де 55,8 – сталезалізобетонні прогонові будови з їздою верхом на баласті; 2×110– прогонова будова розрізна з наскрізними фермами з їздою низом;

Підошва рейки на відмітці ПР=61,6 м;

Бровка насипу: БР=ПР-0,7= 61,6-0,7=60,9м;

L_отв=221,14+55,8×n+0,15(n+1)-3(n+1)-41,28=450

n=5;

221,14+55,8×5+0,15(5+1)-3(5+1)-41,28=458,86

Δ=(458,86-450)/450×100%=1,97%

Четвертий варіант мосту перекривається за схемою:

2×110+34,28×8

де 34,28 – сталезалізобетонні прогонові будови з їздою верхом на баласті; 2×110 – прогонова будова нерозрізна з наскрізними фермами з їздою низом

Підошва рейки на відмітці ПР=61,6 м;

Бровка насипу: БР=ПР-0,7= 61,6-0,7=60,9м;

L_отв=221,14+34,28×n+0,15(n+1)-3(n+1)-49,8=440

n=8;

221,14+34,28×8+0,15(8+1)-3(8+1)-49,8=451,58

Δ=(451,58-450)/450×100%=0,35%

П′ятий варіант мосту перекривається за схемою:

33,6+33,6+33,6+33,6+88+110+33,6+33,6+33,6+33,6+33,6 ,

де 88+110 – прогонова будова розрізна з наскрізними фермами з їздою низом 33,6 – зварні прогонові будови із суцільною стінкою з їздою верхом за типовим проектом.

Підошва рейки на відмітці ПР=61,6 м;

Бровка насипу: БР=ПР-0,7= 61,6-0,7=60,9м;

L_отв=111,14+89,14+34,2×9×n+0,15(n+1)-3(n+1)-50,58=450

n=9;

111,14+89,14+34,2×9+0,15(9+1)-3(9+1)-50,58=450,5

Δ=(450,5-450)/450×100%=0,1%

З усіх наведених схем ми вибираємо 3 найбільш доцільніші, це схеми: 2, 3, 5.

3.2. Варіант 1

Цей варіант ми розробляємо за 1-ою схемою

Конструкції опор включають залізобетонні підферменники, що монолітно з’єднані з тілом опори. На підферменник безпосередньо вкладаються опорні частини прогонових будов.

Стояни – монолітні, таврового типу.

Фундаменти залізобетонні буро-опускні палі діаметром 0.9 м.

Русло перекривається двопрогінною фермою 110×110 всередині і по

чотири ферми їздою верхом по 33,6 метрів з обох сторін.

Рис 3.1. Проміжна опора № 3

Рис 3.2. Стоян таврового типу № 6

№ п/п	Найменування робіт	Один. вимір.	Розрахункова формула		Об’єм робіт
1	2	3	4		5
1.	Шпунтове огородження Опора 4 Опора 5 Опора 6 Опора 7	м2			245,76 406,91 358,56 200,26
	Всього				1211,49
2.	Тіло опори Опора 0 Опора 1 Опора 2 Опора 3 Опора 4 Опора 5 Опора 6 Опора 7 Опора 8 Опора 9 Опора 10 Опора 11	м3			380,59 142,99 164,37 200,14 653,96 884,86 871,72 305,66 183,46 138,24 95,83 438,29
	Всього				4460,11
3.	Залізобетонні палі Опора 0 Опора 1 Опора 2 Опора 3 Опора 4 Опора 5 Опора 6 Опора 7 Опора 8 Опора 9 Опора 10 Опора 11	м3			38,4 25,6 26,88 30,72 112,0 128,0 102,4 37,63 31,23 30,72 30,72 49,92
	Всього				644,22
4.	Прогонові будови	т			1708,69
	3.3. Варіант 2 Цей варіант ми розробляємо за 4-ою схемою Конструкції опор як і в першому варіанті включають залізобетонні підферменники, що монолітно з’єднані з тілом опори. На підферменник безпосередньо вкладаються опорні частини прогонових будов. Стояни – монолітні Фундаменти залізобетонні буро-опускні палі діаметром 1,2 м. Русло перекривається двопрогінною фермою 110×110 всередині і по чотири балки по 33,6 метрів з обох сторін.

Рис 3.3. Проміжна опора № 7

Рис 3.4. Стоян № 10

№ п/п	Найменування робіт	Один. вимір.	Розрахункова формула	Об’єм робіт
1	2	3	4	5
1.	Шпунтове огородження Опора 2 Опора 3 Опора 4 Опора 5	м2		238,03 564,12 336,49 130,72
	Всього			1269,36
2.	Тіло опори Опора 0 Опора 1 Опора 2 Опора 3 Опора 4 Опора 5 Опора 6 Опора 7	м3		520,21 160,87 618,72 1015,06 545,22 192,23 89,04 589,87
	Всього			3731,22
3.	Залізобетонні палі Опора 0 Опора 1 Опора 2 Опора 3 Опора 4 Опора 5 Опора 6 Опора 7	м3		51,2 25,6 115,2 128,0 115,2 38,4 23,04 51,2
	Всього			547,84
4.	Прогонові будови (метал)	т		1391,05
5.	Прогонові будови (залізобетон)			414,5

3.4. Варіант 3

Цей варіант ми розробляємо за 5-ою схемою

Конструкції опор як і в першому варіанті включають залізобетонні підферменники, що монолітно з’єднані з тілом опори. На підферменник безпосередньо вкладаються опорні частини прогонових будов.

Стояни – монолітні таврового типу

Фундаменти залізобетонні буро-опускні палі діаметром 1,2 м.

Русло перекривається двома фермами по 110метрів всередині і по дві ферми по 66 метрів з обох сторін.

Рис 3.5. Проміжна опора № 3

Рис 3.4. Стоян № 6

№ п/п	Найменування робіт	Один. вимір.	Розрахункова формула	Об’єм робіт
1	2	3	4	5
1.	Шпунтове огородження Опора 4 Опора 5 Опора 6 Опора 7 Опора 8	м2		172,72 279,84 517,89 371,04 209,1
	Всього			1550,59
2.	Тіло опори Опора 0 Опора 1 Опора 2 Опора 3 Опора 4 Опора 5 Опора 6 Опора 7 Опора 8 Опора 9 Опора 10 Опора 11	м3		377,95 89,12 155,95 185,88 318,38 822,96 997,4 855,08 309,98 194,05 148,95 408,29
	Всього			4863,99
3.	Залізобетонні палі Опора 0 Опора 1 Опора 2 Опора 3 Опора 4 Опора 5 Опора 6 Опора 7 Опора 8 Опора 9 Опора 10 Опора 11	м3		38,4 25,6 25,6 25,6 40,96 115,2 128,0 102,4 38,4 30,72 30,72 38,4
	Всього			601,6
4.	Прогонові будови	т		1564,49

Техніко-економічне порівняння варіантів

№	Матеріал	Розмірність	Показники
			1 варіант	2 варіант	3 варіант
1	Шпунтове огород.	м	1211,49	1269,36	1550,59
2	Тіло опори	м2	4460,11	3731,22	4863,99
3	Залізобетонні палі	м3	644,22	547,84	601,6
4	Метал	т	1708,69	1391,05	1564,49

Виходячи з архітектурної особливості та витрат матеріалу найбільш оптимальним варіантом є варіант №2.