1.2.8. Сравнение вариантов по технико-экономическим показателям

Полная стоимость моста определяется по укрупненным показателям.

Стоимость 1 п.м. моста определяется по следующей формуле:

(1)

где

С- полная стоимость моста, тыс. руб.

L_п.- длина моста, м

₍₂₎

₍₃₎

Вывод: На основании технико-экономических показателей вариантов к дальнейшей разработке принимается II вариант, так как у него полная стоимость и стоимость 1 п.м. моста меньше.

2. Расчетный раздел.

2.1. Расчет ребра главной балки пролетного сечения.

Расчет главных балок пролетного строения рассчитывается по первому и второму предельному состояниям.

Порядок расчета:

1. Определение постоянных нагрузок;

2. Определение усилий от постоянных и временных нагрузок;

3. Назначение площади рабочей арматуры.

4. Проверка прочности главной балки по нормальным сочетаниям на действие изгибающего момента;

5. Проверка прочности главной балки по наклонным сечениям на действие поперечной силы;

6. Конструирование арматурного каркаса балки;

Исходные данные:

1. Автодорожный мост расположен на дороге II категории.

2. Временная нагрузка А-14, Н-14.

3. Поперечное сечение пролетного строения предоставлено на рис. 3

4. Полная длина пролетного строения L=18 м.

5. Расчетный пролет l=17.4 м.

6. Габарит проезжей части Г-13,0+2х1,0м.

7. Несущая конструкция пролетного строения составлена из 9 балок, расстояние между осями которых 1,74 м.

8. Балки пролетного строения проектируются с ненапрягаемой арматурой из бетона класса В-30.

9. Рабочая продольная арматура класса А-300.

Расчетные данные:

1. Расчетное сопротивление бетона класса В-30

Сжатие осевое R_b=15.5 МПа=155кгс/м²

Растяжение осевое R_bt=1.10МПа=11,0 кгс/м²

2. Расчетное сопротивление арматуры для класса

А-300- R_s=265МПа=2650 кгс/см²

Рис. 3 – Поперечное сечение пролетного строения (размеры указаны в см)

Принятые обозначения: В – ширина пролетного строения; Т – ширина тротуара; О – ширина ограждения; b- расстояние между главными несущими элементами; b_ш – ширина шва омоноличивания; b_к- ширина монолитной консоли; b_f- расчетная ширина плиты; h_f-высота плиты; h_б- высота балки.

Порядок расчета:

1. Определение постоянных нагрузок на 1 п.М. Длины балки пролетного строения.

Постоянная нагрузка на 1 п.м. длины пролетного строения L=15 м.

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка наКн/м	Коэффициент надежности по нагрузке	Расчетная нагрузкаКн/м
Асфальтобетон проезжей части δ=9 см. 0,09*Г*23	20,93	1,5(2,0)	31,4
Защитный слой проезжей части δ=6 см 0,06*В*25	24,15	1,3	31,4
Гидроизоляция проезжей части и тротуаров δ=1 см 0,01*В*9,7	1,56	1,3	2,03
Выравниваешься слой проезжей части и тротуаров δ=3 см 0,03*В*21	10,14	1,3	13,19
Балки пролетного строения P*nб/l	88	1,1	96,8
Швы омоноличевания и монолитная консоль nш*hf*bш*25+2hf*bk*25	17,92	1,1	19,7
Цементобетонное покрытие тротуара δ=3 см 0,03*(Т+0,25)*nm*21	1,58	1,5	2,36
Перильное ограждение (по ведомости объемов работ )	0,35	1,1	0,38
Ограждение проезжей части	0,3	1,1	0,33
Итого:	QН=164,93		Q=190,59

Полная постоянная нагрузка на 1 п.м. балки пролетного строения определяется по выражению.

			Определение усилий в разрезной железобетонной балке при расчетах на прочность
Наименование			М0,5(КНм)		М0,25			Q0			Q0,25						Расчетные данные				Примечание
			норм.	расч.	норм.		расч.		норм.	расч.		норм.				расч.
Площади линий влияния			37,845	37,845	28,38		28,38		8,70	8,70		2,175				2,175
Ординаты по осями тележки			4,35	2,5	3,26		1,88		1,00	1,00		0,5				0,5		Расчетный пролет l (м)		17,40
			3,6	1,75	2,8875		1,5		0,91	0,85		0,413793				0,35		К ат		0,3372		по расчету (I схема)
Виды нагрузок																		К v		0,2927		по расчету (I схема)
Временная	А-14 (1 схема)																	Кт		0,3793		по расчету (I схема)
Р	137,34		368,17	703,15	284,81		543,95		85,68	163,63		42,32				85,60		gат		1,5		Свод правил СП 35.13330.2011, табл.2.10, п.2.23
v	13,734		519,76323	806,00	389,82		570,78		34,973494	51,21		8,74				13,56		gv		1,15
r	4,00		114,84	137,80	43,06		49,52		13,20	15,84		0,76				0,91		gт		1,2
																		bт		1,00		Ширина тротуара
																		nт		2,00		Количество тротуаров
	Итого:		1002,77	1646,95	432,89		620,30		133,85	230,67		51,82				100,06		1+m= 1+10/(20+l)		1,35		l=0,5l (п.2.22)
Временная	А-14 (2 схема)																			1,27		l=l (п.2.22)
Р	137,34		535,44	1022,61	414,21		304,69		124,60	237,97		61,55				124,48		К ат		0,4904		по расчету (II схема)
v	13,734		215,86	316,06	161,89		80,68		49,62	72,66		12,41				19,24		К v		0,4153		по расчету (II схема)
	Итого:		751,30	1338,67	576,11		385,38		174,22	310,62		73,95				143,72
Временная	НК-80																	1+m		1,1		п.2.22
v при a=0,5	71,4		585,01	707,86	863,02		1044,25											К c		0,2165		по расчету (III схема)
v при a=0	69,04								130,04	157,35								gс		1,1		табл.2.10
v при a=0,5 l=0,5l	127,90											27,69035				33,51
	Итого:		585,01	707,8643	863,02		1044,2485		130,0403	157,3488		27,6904				33,51
Усилия от постоянной нагрузки:			777,71	923,42	583,29		692,56		178,79	212,28		0,00				0,00		qн		20,55		Постоянная нагрузка на 1 м длины балки пролетного строения
																		q		24,4
Максимальные усилия от временной нагрузки:			1022,08	1676,32	584,90		634,19		174,79	311,22		74,16				143,95
Усилия от постоянной нагрузки и от временной нагрузки:			1799,79	2599,74	1168,19		1326,75		353,58	523,50		74,16				143,95

Назначение площади рабочей арматуры.

Для определения площади рабочей арматуры необходимо заменить заданное сечение балки эквивалентным тавровым сечением. Для этого необходимо:

1. Предварительно задать диаметр рабочей арматуры в соответствии с рекомендациями., изложенные ниже;

2. Определить ширину балки с учетом размещения рабочей продольной арматуры ребра;

3. Определить расчетную ширину плиты балки.

При конструировании продольной рабочей арматуры ребра следует учитывать следующие требования:

Минимальный диаметр рабочей арматуры 12мм

Рекомендуемый диаметр продольной арматуры 16-32мм

Минимальный защитный слой до хомута в стенках балки 2 см

При расположении арматуры в сварных каркасах более чем в три раза по высоте, стержни объединяются в группы односторонними сварными связующими швами. Зазоры между группами стержней образуются постановкой продольных коротышей диаметром не менее 25 мм. Коротыши устанавливаются перед отгибами, не более чем через 2,5 м по длине, в разбежку по отношению друг к другу.

В разрезных балках до опоры следует доводить не менее трети арматуры, устанавливаемой в середине пролета и не менее двух стержней.

Ширина ребра балки назначается из условия размещения арматуры.

Определение ширины ребра балки

Исходные данные:

Схема размещения арматуры

где:

a=2 см – толщина защитного слоя до хомута;

 =0,9 см – полный диаметр хомута с номинальным диаметром 0,8 см;

 =3,05 см – полный диаметр арматуры для рабочей арматуры с номинальным диаметром 2,8 см.

6,0 см – расстояние по ширине в свету между рабочими стержнями продольной арматуры.

Принимаем ширину ребра балки b=20 см.

Рис 4. Размещение стержней продольной арматуры

Определение расчетного размера ширины плиты

Рис. 5 – Поперечное сечение балки

а- заданное сечение; б- эквивалентное тавровое сечение

(размеры даны в см)

Размеры рассчитываемой балки и эквивалентного сечения приведены на рисунке 5.

Расчетный размер ширины плиты b_f при криволинейных вутах равен расстоянию между осями балок, но не более:

где:

b–ширина ребра;

R–радиус криволинейного вута;

 – толщина полки заданного сечения.

Для данного примера – расстояние между осями балок b_f=174 см, что <

где – расчетный размер плиты при криволинейных вутах.

Приведенная толщина полок эквивалентного таврового сечения:

где:

 - площадь плиты;

 – длина свесов плиты;

;

Площадь рабочей арматуры ребра балки:

где:

 - максимальное значение момента в середине пролета;

 - расчетное сопротивление арматуры на растяжение;

 где - расстояние до центра тяжести арматуры;

 - приведенная толщина полки эквивалентного сечения.

Количество арматурных стержней:

где - площадь поперечного сечения одного стержня принимается по сортаменту

Определение расстояния до центра тяжести рабочей арматуры

Расстояние от нижней грани ребра до центра тяжести арматуры:

где

 – расстояние от нижней грани ребра до центра тяжести арматуры соответствующего ряда;

 – количество стержней в ряду;

 - коэффициент условия работы арматуры

где - высота сжатой зоны;

Определение приведенного расчетного сопротивления арматуры

где

 – количество стержней в ряду

 - площадь поперечного сечения одного стержня принимается по сортаменту.

 - коэффициент условия работы арматуры.

Проверка прочности главной балки для сечений нормальных к продольной оси

где - максимальный момент в середине балки полученный при загружении пролетного строения постоянной и временной нагрузкой.

- предельный момент, воспринимаемый сечением балки, зависящий от фактической высоты сжатой зоны х_ф.

где

 - приведенное расчетное сопротивление арматуры;

 - фактическая площадь поперечного сечения арматуры:

 - ширина полки;

 h_0ф – уточненная рабочая высота сечения: ,

При расположении нейтральной оси в пределах полки балки: :

Проверка наклонных сечений на действие поперечной силы

Расчет наклонного сечения на действие поперечной силы

Исходные данные:

Класс бетона В-30;

Q_max=523,5 kH;

L=17.4 м – расчетный пролет рассчитываемой балки;

b=20*10^-2 м – ширина ребра балки;

h₀=93*10^-2м – рабочая высота балки;

A_sф=A_s¹n_s=110,88 см² – фактическая площадь поперечного сечения рабочей арматуры.

d₀=2.8*10^-4м² ; A_s0¹=6.16*10^-4 м²; a=45⁰ – диаметр наклонной арматуры, площадь поперечного сечения арматурного стержня наклонной арматуры, угол наклона.

d_w=1.0*10^-4м² ; A_sw¹=0,785*10^-4 м² – диаметр поперечной арматуры, площадь поперечного сечения арматурного стержня поперечной арматуры;

Расчетные данные:

Расчетное сопротивление растяжения наклонной арматуры R_os=265 МПа;

Расчетное сопротивление растяжения поперечной арматуры R_sw=210 МПа;

Расчетное сопротивление бетона растяжению R_bt=1.10 МПа для бетона класса В-30;

Расчетное сопротивление бетона скалыванию при изгибе R_b,sh=2,90 МПа;

– сумма проекций усилий всей пересекаемой ненапрягаемой наклонной к продольной оси элемента арматуры при длине проекции сечения с не превышающей 2h₀;

=0,8 – коэффициент условий работы;

=4 – количество отгибов, попавших в наклонное сечение;

=4 – количество ветвей отгибов;

– сумма проекций усилий всей пересекаемой ненапрягаемой нормальной к продольной оси элемента хомутов при длине проекции сечения с не превышающей 2h₀;

– количество хомутов, попавших в наклонное сечение;

= 4 количество ветвей хомутов;

Q_b – Поперечное усилие, передаваемое в расчете на бетон сжатой зоны над концом наклонного сечения:

– коэффициент условий работы , но не мнее 1,3 и не более 2,5, где – наибольшее складывающее напряжение от нормативной нагрузки;

Принимаем m=1,35

В связи с тем, что Q_b не может быть больше , принимаем Q_b= kH.

Q_w^r- усилие, воспринимаемое горизонтальной арматурой:

,

где - площадь горизонтальной ненапрягаемой арматуры, см², пересекаемой наклонным сечением под углом

Значение коэффициента К определяется условием:

, но должно быть в пределах: Принимаем К=0, следовательно

Проверим выполнение:

Условие выполняется.