3. Розрахунок плити баластового корита залізобетонної залізничної прогонової споруди

3.1. Вибір розрахункової схеми, визначення навантажень та зусиль

В відповідності до п.3.1 [2] при проектуванні залізобетонних елементів мостів необхідно дотримуватись вимог ГОСТ 27751 про забезпечення необхідної надійності конструкцій за граничними станами двох груп. Для цього поряд із призначенням відповідних матеріалів і виконанням передбачених конструктивних вимог необхідне проведення розрахунків. У розрахунках необхідно враховувати найнесприятливіші сполучення навантажень і впливів, що можливі на різних стадіях роботи конструкції.

Рис. 7. Розрахункова схема плити, навантаження

а) переріз балки прогонової будови б) перша комбінація навантажень в) лінії впливу першої комбінації навантажень г) друга комбінація навантажень.

В даній курсовій роботі розрахунку підлягає лише плита баластового корита, визначення розрахункових зусиль в якій проводиться з врахуванням особливостей конструкції прогонової будови. Розрахункова схема (рис. 7) плити баластового корита являє собою дві консолі (зовнішню та внутрішню), які закріплені в стінці головної балки. Розглядаються консолі шириною (м) (розмір поздовж балки), які завантажені в поперечному напрямку постійним та тимчасовим навантаженнями. Розрахунок перерізів плити виконується за більшими зусиллями, які найдені для перерізів 1–1 та 2–2.

Визначення зусиль для зовнішньої консолі виконується для двох комбінацій навантажень, для внутрішньої консолі – для однієї комбінації навантажень.

3.1.1. Зовнішня консоль

При першій комбінації навантаження зовнішньої консолі (рис. 7б) розглядають такі постійні нормативні навантаження:

від власної ваги плити – ,(Кн/м) де – задана товщина плити баластного корита (м) ,(Кн/м³) – питома вага залізобетону; від ваги баласту з частинами колії та гідроізоляцією – , де (м) – товщина баласту, (Кн/м³) – питома вага баласту з частинами колії;

від ваги залізобетонних тротуарів з комунікаціями – (Кн/м)

сила від ваги металевих перил – (Кн).

В відповідності до п.2б Додатку Л [2] при розрахунку елементів мостів враховують передачу і розподіл тиску елементами верхньої будови колії, при цьому еквівалентне навантаження необхідно приймати при визначенні зусиль для розрахунку плити уздовж шляху – не більше 19,62К кН/м колії, де К – клас заданого навантаження за схемою СК.

Згідно Примітки 2 п.2б Додатку Л [2] величину нормативного навантаження для розрахунку плити баластового корита слід приймати такою, що дорівнює (Кн/м³) де – ширина розподілу навантаження, м, прийнята рівною або (в залежності від того, що є більш несприятливим при вираховуванні окремих перерізів плити), але не більше ширини баластового корита; (м) – відстань від підошви шпали до верха плити, м.

З урахуванням найбільш несприятливого кута та довжини шпали 2,7 м нормативне тимчасове вертикальне навантаження (на 1 м довжини) зовнішньої консолі плити складає:

(16)

Згідно з (рис.7) ; (м) – ширина тротуару; , де – відстань між зовнішніми гранями бортів баластного корита прогонової споруди, – відстань між осями головних балок, – товщина ребра балки.

Згинальні моменти в розрахунковому перерізі 1–1 необхідно знаходити за формулами:

для розрахунку за міцністю

(17)

для розрахунку за витривалістю

(18)

для розрахунку за тріщиностійкістю

(19)

В наведених формулах:

коефіцієнти надійності за навантаженням для постійних навантажень і впливів, в відповідності до п.2.10 [2], слід приймати за табл. 2.5 [2] або Додатку 23 даних Методичних рекомендацій;

динамічний коефіцієнт ( ) до навантажень від рухомого складу слід приймати в відповідності до п.2.28 [2] до вертикальних навантажень СК для залізобетонних балкових прогонових будов залізничних мостів, тобто за формулою (але не менше 1,15):

(20)

де – довжина навантаження лінії впливу, яку для розрахунків плити умовно можна прийняти рівною нулю, тоді ;

– коефіцієнт, що враховує наявність у потягах тільки перспективних локомотивів і вагонів, а також відсутність важких транспортерів та приймається в відповідності до п.2.11(таблиця 2.6) [2] або Додатку 24 даних Методичних рекомендацій (для розрахунку плити можна допустити );

коефіцієнт надійності за навантаженням до тимчасових навантажень і впливів слід приймати в відповідності до п.2.29 [2] для залізничного навантаження СК – слід приймати за табл.2.10 [2] або Додатку 25 даних Методичних рекомендацій відповідно.

Поперечні сили в розрахунковому перерізі 1–1 необхідно знаходити за формулами:

для розрахунку за міцністю

(21)

для розрахунку за тріщиностійкістю

(22)

Для другої комбінації навантаження (рис. 7г) нормативні постійні навантаження є ті ж, що і в першій комбінації, а за тимчасове вертикальне навантаження приймають вагу частин колії та ремонтного шару баласту інтенсивністю (кПа) які діють на тротуари.

Згинальні моменти в перерізі 1–1 від дії навантажень другої комбінації визначають за формулами:

для розрахунку за міцністю

(23)

для розрахунку за витривалістю

(24)

для розрахунку за тріщиностійкістю

(25)

Поперечна сила для перерізу 1-1 від дії навантажень другої комбінації:

для розрахунку за міцністю

(26)

для розрахунку за тріщиностійкістю

(27)