2. Допускаемая нагрузка на балку по нормальным напряжениям

При изгибе допускаемая нагрузка на балку по нормальным напряжениям определяется из условия равенства максимальных нормальных напряжений, действующих в поперечном сечении, расчетному сопротивлению металла с соответствующим коэффициентом условий работы. В курсовом проекте допускаемая нагрузка определена в четверти и середине пролета. Допускаемая временная нагрузка определяется по формуле:

(1.2)

где – доли соответственно временной и постоянной нагрузок, приходящихся на одну балку, принимаемые равными 0,5;

- коэффициент размерности, равный 0,001 при расчете в системе СИ;

– коэффициент надежности для временной нагрузки, равный при :

– площади линий влияния изгибающих моментов в четверти и середине пролета, равные для продольной балки:

; (1.4)

– коэффициент условий работы;

– поправочный коэффициент к расчетному моменту сопротивления для поперечных балок;

– основное расчетное сопротивление материала (сталь Ст3) /1, табл.2.1/;

– суммарная расчетная интенсивность постоянных нагрузок, кН/м:

, (1.5)

где – интенсивность постоянной нагрузки от веса мостового полотна и собственного веса балок, равные соответственно 16,0 кН/м и 13,45 кН/м;

– коэффициенты надежности к постоянным нагрузкам, равные 1,2 для мостового полотна и 1,05 для металла.

Поврежденное сечение:

Целое сечение:

Класс элемента определяется по формуле:

где – эталонная нагрузка, определяемая по таблице П.1.1 /1/ и зависящая от длины загружения ( ) и положения вершины линии влияния ( );

– динамичесий коэффициент, определяемый по формуле:

Поврежденное сечение

Целое сечение

Основным является расчет для середины пролета, так как класс элемента для этого сечения ниже.

3. Допускаемая нагрузка на балку по касательным напряжениям

При изгибе в местах действия максимальных значений поперечных сил на уровне нейтральной оси балки допускаемая нагрузка по касательным напряжениям определяется из условия равенства касательных напряжений расчетному сопротивлению металла с соответствующим коэффициентом условий работы.

Допускаемая временная нагрузка определяется по формуле:

, (1.8)

где , – площади линий влияния поперечной силы;

0,75 – коэффициент перехода от основного расчетного сопротивления металла к расчетному сопротивлению на срез;

-коэффициент размерности в системе СИ;

– толщина стенки балки.

Отношение I_бр/S_бр:

2. Расчет прикреплений продольной балки к поперечной.

Расчетная схема прикрепления приведена на рисунке 1.3.

Рисунок 1.3 – Схема прикрепления продольной балки к поперечной

Класс по прикреплению продольной балки к поперечной устанавливается по результатам следующих расчетов:

• на прочность заклепок, соединяющих уголки прикрепления с продольной балкой;

• на прочность заклепок, соединяющих уголки прикрепления с поперечной балкой;

• на прочность и выносливость “рыбки” и на прочность ее прикрепления.

Допускаемая нагрузка по прочности заклепок определяется по формуле:

(1.9)

где – площади линий влияния поперечной силы;

– коэффициент условий работы;

- коэффициент размерности, для расчетов в системе СИ равный 0,1;

– приведенная расчетная площадь заклепок:

где - число заклепок в сечении;

– коэффициент, выбирается минимальным для заклепок, работающих на двойной срез или смятие, определяемый по формулам /1, прил.2/:

• на двойной срез заклепок:

• на смятие металла заклепок:

где – диаметр заклепки;

– коэффициент перехода от основных расчетных сопротивлений металла конструкции к расчетным сопротивлениям заклепок по срезу /1, табл.2.3/;

– то же по смятию /1, табл.2.3/;

– наименьшая суммарная толщина пакета, сминаемая с одной стороны заклепочного стержня.

Расчет производится по двум сечениям на срез и смятие:

• по заклепкам, прикрепляющим уголки к продольной балке на двойной

срез:

• то же на смятие: ;

Определяющим является расчет по на смятие:

Прочность заклепок, соединяющих уголки прикрепления с поперечной балкой.

Допускаемая нагрузка определяется по формуле (1.9) – на одиночный срез или смятие заклепочных отверстий в стенке поперечной балки. Соответственно рассматриваются два случая: загружение одной панели временной нагрузкой (=d, =0, =d/2) и загружение двух панелей (=2d; =0,5; =d).

Уголки прикрепления соединяются с поперечной балкой 28 заклепками диаметром 23 мм. Коэффициент для заклепок, работающих на одиночный срез может быть найден по формуле:

где обозначения те же, что и в формуле (1.9).

Таким образом:

первый случай загружения (=d, =0, =d/2):

;

второй случай загружения (=2d, =0,5, =d):

Прочность сечения и прикрепления “рыбки”

Допустимая временная нагрузка от подвижного состава в этом случае определяется по формуле:

(1.12)

где - площадь линии влияния изгибающего момента в опорном сечении балки загружаемая временной и постоянной нагрузками.

(1.13)

где m_н – коэффициент учитывающий неразрезность продольных балок и упругую податливость их опорных сечений, принимаем m_н = 0,6;

- коэффициент размерности, для расчетов в системе СИ равный 0,001;

m – коэффициент условий работы при жестком прикреплении поперечных балок к поясу m=1,0;

F_сп- минимальная из площади нетто сечения рыбки F_нт и приведенной площади заклепок в полурыбке ;

h_рб – расстояние между центрами тяжести рыбок, .

Таким образом:

при срезе:

;

при смятии металла рыбки

;

Площадь нетто сечения рыбки (ширина пояса – 21 см, ослабление – 2 отверстия под заклепки диаметром 2,5 см, трещина длиной 6 см)

Рисунок 1.4- расчетная схема рыбки с учетом повреждения

Следовательно, F_сп принимается для заклепок, работающих на смятие: F_сп = 15см².