М ІНІСТЕРСТВО ТРАНСПОРТУ ТА ЗВ’ЯЗКУ УКРАЇНИ

Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту імені академіка в. Лазаряна

Кафедра «Мости»

Техніко–економічне порівняння варіантів залізобетонного моста

Методичні вказівки до курсового та дипломного проектування мостів

Укладачі: О. С. Распопов,

В. Є. Артьомов,

М. М. Попович

Для студентів 3-5 курсів денної та безвідривної форм навчання спеціальності «Мости та транспортні тунелі»

Дніпропетровськ 2010

УДК 624.21.62:625.1

Укладачі:

Распопов Олександр Сергійович

Артьомов Віталій Євгенійович

Попович Микола Михайлович

Рецензенти:

зав. Дніпропетр. комплекс. від., канд. техн. наук, доцент В. П. Редченко (ДерждорНДІ);

канд. техн. наук, п. н. с., доцент В. П. Тарасенко (Галузева науково-дослідна лабораторія штучних споруд, ДНУЗТ).

Техніко-економічне порівняння варіантів залізобетонного моста [Текст]: методичні вказівки до курсового проекту / уклад.: О. С. Распопов, В. Є. Артьомов, М. М. Попович; Дніпропетр. нац. ун-т залізн. трансп. ім. акад. В. Лазаряна, 2010; ‑ 26 с.

Методичні вказівки призначені для розробки та техніко-економічного порівняння варіантів мостового переходу на етапі його ескізного проектування. Розглядаються два варіанти мостового переходу з використанням залізобетонних балкових та аркових прогонових будов. Показано приклад складання схеми та визначення розмірів нерозрізної прогонової будови, проміжних та берегових опор, фундаментів. Для обох варіантів підраховано об’єми витрат основних будівельних матеріалів та їх умовна кошторисна вартість. Наведені розрахунки відповідають діючим нормам проектування мостів ДБН В.2.3.14-2006 «Споруди транспорту. Мости та труби: правила проектування».

Вказівки призначаються для студентів денної та безвідривної форм навчання за спеціальністю «Мости та транспортні тунелі».

Іл.: 15. Табл.: 11. Бібліогр.: 12 назв.

© Распопов О. С. та ін., укладання, 2010

© Вид-во Дніпропетр. нац. ун-ту залізн. трансп. ім. акад. В. Лазаряна, редагування, оригінал-макет, 2010

ВСТУП

Винахід залізобетону як будівельного матеріалу став справжнім науковим відкриттям в області будівництва та проектування штучних споруд. Перші конструкції з армованого бетону мали певні недоліки внаслідок недостатньо обґрунтованої теорії їх розрахунку, однак завдяки наполегливій праці вітчизняних та зарубіжних вчених ця галузь науки стала швидко розвиватися. Недосяжні до того конструктивні форми, розміри та інші параметри конструкцій стали втілюватись в життя, і цей процес не зупиняється і сьогодні.

Застосування залізобетону для зведення мостових конструкцій дозволило перекривати значно більші прогони, ніж ті, якими обмежувалися проектувальники дерев’яних та кам’яних мостів. Відкрились можливості створення лінійно простягнених балкових прогонових будов, аркових конструкцій, рамних систем. Залізобетонні проміжні та берегові опори стали значно меншими та надійнішими.

Загальна теорія роботи залізобетонного елементу передбачає наявність всередині бетонного елементу окремих сталевих стержнів (арматури), що дозволяє розподілити зусилля та напруження різних знаків між принципово різними за фізичною природою матеріалами. Бетон як штучно створений камінь добре працює на стиснення, однак сили внутрішнього опору розтягненню (реакції) в ньому майже відсутні. Ця умова не дозволяє використовувати його без арматури в конструкціях, які зазнають згинання. Зусилля згинання, що викликають розтягнення волокон елементу, сприймаються безпосередньо арматурними стержнями.

Правила проектування будівельних конструкцій, в тому числі залізобетонних, чітко регламентують порядок їх розрахунку. На території СНД в якості основної методики розрахунку будівельних конструкцій прийнята методика граничних станів. Граничний стан – це такий неприпустимий стан конструкції, по досягненню якого порушуються умови її нормальної експлуатації, або експлуатація зовсім неможлива. Перевірки елементів мостових конструкцій за всіма групами граничних станів під час проектування є обов’язковими, тому якість майбутньої штучної споруди залежить від поєднання інженером-конструктором в проекті суто наукових підходів, основаних на загальних курсах опору матеріалів, будівельної, теоретичної механіки, з діючими нормативними та сучасними архітектурними вимогами.

Характерною особливістю вітчизняного мостобудування є широке застосування попередньо напружених залізобетонних конструкцій, головним чином збірних. Економічною перевагою залізобетонних мостів є значно менші витрати металу в порівнянні зі сталевими мостами та зниження експлуатаційних витрат.

Залізобетонним попередньо напруженим мостам можна надати різноманітні форми, які задовольняють комплексу конструктивних, технологічних та архітектурно-планувальних вимог. Спорудження мостів великих прогонів індустріальними методами з елементів повної заводської готовності є однією з важливих технологічних переваг збірних залізобетонних конструкцій.

До найбільш характерних систем залізобетонних попередньо напружених прогонових будов, які реалізовані в існуючих залізничних та автодорожніх мостах, можна віднести наступні:

- балково-розрізні (балковий прогін досягає 65 та 70 м на мостах через Південний Буг в Ніколаєві та Волгу в Саратові);

- балково-нерозрізні (великий прогін 166 м застосований на мосту через р. Волгу в Саратові);

- балково-консольні з центральним шарніром (прогін 148 м на мосту через р. Москву);

- балково-консольні з підвісними прогонами (на мосту через р. Дон в Ростові перекрито прогін 131,6 м);

- рамно-консольні з центральним шарніром всередині прогону (прогін 124 м на мосту через р. Волхів);

- консольно-нерозрізні (прогін 79 м на мосту Олерон-Континент у Франції загальною довжиною 2800 м);

- рамно-консольні з підвісними прогонами та рамні з похилими стійками (прогін 148 м на мостах через р. Волгу у Ярославлі та Костромі);

- арково-розпірні (прогін 228 м на мосту через р. Дніпро в Запоріжжі);

- арково-консольні (прогін 123 м на мосту через р. Дніпро в Києві);

- вантові (прогін 144 м на мостовому переході через р. Дніпро в Києві);

- комбіновані (міст через р. Москву з прогонами 45+108+45 м).

Серед балкових та рамних залізобетонних мостів великі прогони 208 та 230 м мають мости через р. Рейн біля Бендорфу (Німеччина) та бухту Урадо біля м. Коті (Японія).

В мостах під залізницю для перекриття середніх та великих прогонів застосовують обмежену кількість систем прогонових будов із залізобетону. Прогони до 33 м перекриваються балковими розрізними прогоновими будовами із суцільноперевозимих попередньо напружених залізобетонних балок. Для більших прогонів на залізничних мостах в деяких випадках застосовуються аркові збірні залізобетонні прогонові будови.

За часів СРСР були розроблені та побудовані під залізницю збірні попередньо напружені прогонові будови їздою низом: аркової конструкції з затяжкою прогонами 44, 55 та 66 м; балкової конструкції прогоном 55 м з решітчастими фермами трьох типів.

Балкові мости є найбільш розповсюдженими. Вони прості та зручні для будівництва завдяки нескладним формам розрізних прогонових будов, малим розмірам опор та можливості застосування економічних типів фундаментів. Розрізна конструкція дозволяє найбільш повно задовольняти основним вимогам, що висуваються до збірних балок індустріального виготовлення. Прогонові будови такого типу в залізничних мостах знаходять застосування переважно з прогонами до 33 м.

Нерозрізні балкові прогонові будови в порівнянні з розрізними мають менші величини згинальних моментів в прогоні, а отже, і меншу висоту та розміри поперечного перерізу головних балок. Можливість зменшення будівельної висоти балок в прогоні та розмірів опор, зниження витрат сталі і бетону, вартості будівництва є важливою економічною перевагою мостів нерозрізних систем. В нерозрізній системі зазвичай досягається економія в об’ємі кладки опор за рахунок розміщення на проміжних опорах тільки однієї опорної частини (по фасаду моста) замість двох у розрізних системах. Крім того, вертикальний опорний тиск від нерозрізної прогонової будови передається на опору центральним та викликає в перерізах опори рівномірно розподілені стискаючі напруження. Застосування балок постійної висоти дозволяє надати залізобетонним нерозрізним мостам стрункість та архітектурну скінченність, особливо в поєднанні з тонкостінними або гнучкими проміжними опорами.