Хамидуллина Н.В. Мосты на ж.д. К практич. и лаб. раб. по дисц. 2017
.pdf
РОСЖЕЛДОР
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Ростовский государственный университет путей сообщения» (ФГБОУ ВО РГУПС)
МОСТЫ НА ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГАХ
Учебно-методическое пособие к практическим и лабораторной работам по дисциплине
Ростов-на-Дону
2017
УДК 624.21(07) + 06
Рецензент – кандидат технических наук, доцент А.Ю. Богатина
Хамидуллина, Н. В.
Мосты на железных дорогах: учебно-методическое пособие к практическим и лабораторной работам по дисциплине / Н.В. Хамидуллина; ФГБОУ ВО РГУПС. – Ростов н/Д, 2017. – 24 с.
Даны рекомендации по назначению основных размеров промежуточных опор на естественном основании, изложена методика расчета и подбора пролетных строений ребристой конструкции, расчет и определение количества свай. В приложении дан необходимый справочный материал.
Предназначено для студентов 3-го курса специальности «Строительство железных дорог, мостов и транспортных тоннелей», выполняющих практические и лабораторную работы.
Содержат большой вспомогательный и нормативный материал, что делает их полезными не только для студентов дневной формы обучения, но и для обучающихся на заочном факультете.
Одобрено к изданию кафедрой «Изыскания, проектирование и строительство железных дорог».
© Хамидуллина Н.В., 2017 © ФГБОУ ВО РГУПС, 2017
2
Введение
Мосты относятся к наиболее дорогим и ответственным сооружениям,
рассчитываемым на длительные сроки эксплуатации в условиях воздействия неблагоприятных климатических и геологических факторов. Постройку моста всегда выполняют на основании проектов, в которых определяют и экономически обосновывают тип сооружения, конструкцию всех его частей, а
также методы строительства, обеспечивающие ввод сооружения в эксплуатацию в предусмотренные планом сроки.
Мосты представляют собой инженерные сооружения, позволяющие проложить транспортную магистраль над встретившимися препятствиями.
Система проектирования мостовых сооружений до недавнего времени являлась очень напряженной и усердной работой. Сейчас, с конца 20 века люди все чаще прибегают к помощи компьютера, разработали множество программ для облегчения расчетов. Вплоть до того, что можно увидеть мост в трехмерном изображении, уже вписанный в определенную местность.
Перед началом проектирования необходимо сделать топографические и геодезические измерения, оценить природные условия местности, ведь каждое сооружение должно быть построено с учетом потребностей перевозок,
транспортной ситуации на дорогах. Сбор сведений для уточнения оси моста на местности начинают после того как оценят условия строительства, размер затрат на строительство.
3
Цель и задачи проектирования
Цель работы: получить практические навыки проектирования промежуточных опор, береговых опор (устоев), выбор пролетных строений.
В процессе выполнения работы необходимо:
определить величину общего размыва под мостом и построить линию дна после размыва;
установить пределы варьирования величиной отверстия моста на основе общего размыва подмостового русла;
произвести разбивку отверстия моста на пролеты;
рассчитать отметку проектной линии в месте расположения моста и на подходах к нему;
рассчитать фундаменты промежуточных опор, с определением числа свай;
выбрать тип пролетного строения;
выполнить расчет на прочность балочно-разрезного пролетного строения из обычного железобетона.
Предоставляемые к защите материалы
На защиту представляются следующие материалы:
пояснительная записка с расчетами, необходимым иллюстративным материалом;
4
Практическое занятие
Тема: «Составление профиля мостового перехода»
1.Анализ местных условий строительства
1.1Характеристика водотока
Всоответствии с исходными данными имеем:
-номер профиля мостового перехода
-отметка уровня меженной воды ( УМВ ) – м;
-отметка уровня высокой воды ( УВВ ) – м;
-толщина льда hл, м;
-заданное отверстие моста Lо , м;
-коэффициент общего размыва русла реки Кр .
При заданном коэффициенте размыва для всех точек перелома профиля
вычисляем глубину реки после размыва hр по формуле: |
|
hр = Кр ∙ h, м |
(1.1) |
где h-бытовая глубина реки при УВВ, м; |
|
h = hувв – hз, м |
(1.2) |
где hувв-отметка уровня высокой воды, м; |
|
hз-отметка земли, м; |
|
Глубину реки после размыва строим пунктирной линией на заданном профиле мостового перехода согласно выбранному масштабу (1 : 200), откладывая вниз от уровня верхней воды полученные значения hр.
1.2Инженерно-геологические условия
Описать геологическое строение, наименование и мощность слоѐв грунта. Указать расчѐтную глубину промерзания грунта (по заданию).
Верхний слой-песок пылеватый мощностью, нижний слой-глина неограниченной мощности.
1.3Железнодорожный участок
Определим отметку подошвы рельса по формуле:
ПР = УМВ + Н, (1.3)
где ПР – отметка подошвы рельса, м; УМВ – уровень меженных вод, м;
Н – возвышение подошвы рельса над уровнем меженных вод, м.
1.4Обозначение типа фундаментов опор
При наличии в верхнем слое грунтов малосжимаемых (твердые и полутвердые глины и суглинки, крупные пески) и средней сжимаемости (тугопластичные глины и суглинки, пески средней плотности)
5
принимают фундаменты на естественном основании мелкого заложения. При этом подошву фундаментов промежуточных опор заглубляют не
менее 2,5 м от наивысшего уровня дна водотока после размыва. Фундаменты устоев заглубляют в крупные и средние пески менее 1 м от поверхности, а в глинистые и мелкие песчаные грунты не менее чем на 0,25 м ниже глубины промерзания.
При наличии в верхнем слое грунта мелких и пыле ватых песков, насыщенных водой, а также супесей фундаменты опор заглубляем и нижний (несущий) слой грунта минимум на 0 ,5 м. При заглублении более 5 м фундамент считается глубокого заложении и возводить его целесообразно из опускных колодцев.
В грунтах, позволяющих забивку свай на расчѐтную глубину без устройства лидерных скважин, целесообразно рассматривать конструкцию фундаментов опор с высоким свайным ростверком из монолитного железобетона. При этом низ свайных элементов промежуточных опор заглубляется ниже линии расчѐтного размыва не менее 4 м.
1.5Выбор конструкций промежуточных опор и устоев
При наличии ледохода принимают массивные промежуточные опоры сборно-монолитной конструкции обтекаемой формы (для уменьшения местного размыва).
Конструкция устоев зависит от высоты насыпи на подходах к мосту (Нн) и длины береговых пролетных строений.
Высота насыпи:
Нн = БН-ОД , |
(1.4) |
где БН-отметка бровки насыпи, назначаемая на 0,9 м ниже отметки подошвы рельса на дорогах I и II категории;
ОД-отметка дна у концов моста.
Данные о типовых свайных устоях (типовые проекты № 708 и 828) имеются в приложении.
При высотах насыпей до 6 м устои на естественном основании принимают необсыпные массивные из монолитного бетона, а при Нн >6 м принимают более экономичные по расходу бетона обсыпные устои.
1.6Выбор типа пролѐтного строения
Выбирая тип пролѐтного строения и назначая его длину, следует контролировать соблюдение требования о возвышении низа пролѐтного строения над УВВ.
При заданной отметке подошвы рельса ПР максимально допустимая
строительная высота пролѐтного строения находится по формуле:
hmaxc = ПР-УВВ-1,5,м (1.5)
где 1,5 м – возвышение низа конструкции над УВВ при наличии карчехода.
6
Ориентируясь на величину максимально допустимой строительной высоты пролѐтного строения, принимаем типовые ребристые пролѐтные строения из обычного железобетона (длина 11,5 … 16,5 м) или из предварительно напряжѐнного железобетона (длина 16,5 … 34,2 м). Из условия пропуска ледохода пролѐтные строения полной длиной менее 11,5 м не принимают.
Данный тип пролѐтного строения нам подходит, так как выполняется условие:
(lп + lп) – b Lo ; |
( 1.6 ) |
где b – ширина тела опоры, см Lo - отверстие моста, м.
А также выполняется условие, что строительная высота hc не превышает максимально допустимую hmaxc.
Практическое занятие
Тема «Выбор типа пролетного строения»
2.1. Составление профиля мостового перехода
Заданный для расчетно-графической работы профиль мостового перехода вычерчивают в масштабе 1:200 на листе миллиметровой бумаги. На профиле показывают геологическое строение, уровни воды, линию дна реки после размыва, линии подошвы рельса (ПР), линию промерзания грунта. Середину моста устанавливают с таким расчетом, чтобы заданное отверстие моста (L0) обеспечивало наиболее благоприятный пропуск как меженных, так и высоких вод. Для учета стеснения русла реки опорами вводят коэффициент 1,2.
2.2.Эскизное проектирование промежуточной опоры
Выбрав в первом приближении типовое ребристое пролѐтное строение полной длиной lп ,м , имеющее строительную высоту hc , м (не превышающую максимально допустимую hmaxc , м), определяем отметку верха опорной площадки ОП:
ОП = ПР - hc - hоч; |
( 2.1 ) |
где hоч – высота опорных частей пролѐтного строения (для lп = 11,5…16,5 |
|
м; hоч = 0,22 м; для lп = 18,7 м; hоч = 0,38 м; для lп |
23,6 м; hоч = 0,5 м). |
При заданной толщине льда hл = 0,3 м определяем отметку обреза фундамента ОФ:
10
7
Рис. 2.1. Эскиз промежуточной опоры с фундаментом на опускаемом колодце (вариант моста № 1).
Ориентировочные размеры поперечного сечения тела опоры принимаются из таблицы 2.1
Таблица 2.1 – Рекомендации к назначению размеров тела опоры
Полная длина пролетного |
11.5…13.5 |
|
16.5…18.7 |
23.6…27.6 |
|
строения lп , м. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ширина тела опоры b, см. |
180…200 |
|
200…220 |
240…260 |
|
Длина тела опоры с, см. |
b +300 |
|
b +400 |
b +400 |
|
Минимальные значения |
толщины опорной площадки |
ho и оголовка |
|||
(подферменной плиты) hп.п принимаются : |
|
|
|
||
hо=1/20·b` + 15см, см; |
|
( 2.3 ) |
|||
|
hп.п 40 см, |
|
( 2.4 ) |
||
где b` - ширина подферменника по фасаду опоры , принимаемая на 20 см шире толщины опоры.
Рис 2.2. Оголовок промежуточной опоры
11
8
Находим высоту тела опоры по формуле : |
|
Но=ОП-ho-hп.п-ОФ. |
( 2.5 ) |
В опорах сборно-монолитной конструкции размер |
Но должен быть |
кратным высоте контурного блока заводского изготовления (70 см) . Приняв ближайшее кратное 70 см значение Но, вносят поправки в ранее назначенную высоту подферменника (уменьшая или увеличивая hп.п), но при этом соблюдая условие hп.п 40см.
Найдя по профилю мостового перехода отметку подошвы фундамента
( ПФ ,м ), определяем высоту фундамента: |
|
hф=ОФ – ПФ, м |
( 2.6 ) |
Размеры подошвы В и С опускного колодца назначают, задаваясь |
|
величиной уступов z и z’ от 0,5 до 1,8 м: |
|
В=b+2·z, м |
( 2.7 ) |
С=с+2·z’, м |
( 2.8 ) |
Назначенную конструктивно площадь фундамента уточняют проверкой |
|
несущей способности основания под подошвой фундамента. |
|
Аф=В·С, м2 |
( 2.9 ) |
Объѐм фундамента вычислим по формуле: |
|
Vф=Аф·hф, м3 |
(2.10 ) |
2.3 Разбивка отверстий моста на пролеты
Объем оптимального пролетного строения определяется по формуле:
, |
(2.11) |
где r – укрупненная единичная расценка, принимаемая для: балок из предварительно напряженного ж/б - 300 руб./м;
С0 – стоимость промежуточной опоры, складывающаяся из стоимости: отсыпки островка (Сост), фундамента (Сф) и сборно-монолитного тела опоры
(Ст).;
С0= υост· r1 + υф· r2+ υт· r3+ υпп· r4 |
(2.12) |
|
ri – еденичные расценки: |
|
|
r1=3 руб./м3; r2=45 руб./м3; |
r3=120 руб./м3; r4=160 руб./м3. |
|
Размеры островка для изготовления отпускного колодца: |
|
|
|
В´=В+3м; |
|
|
С´=С+3м; |
|
Объем островка: |
|
|
Vост=В´ С´(h+0,7), м3; |
(2.13) |
|
h – глубина воды при УМВ; |
|
|
0,7 м – возвышение островка над УМВ. |
|
|
Объем подферменника: |
|
|
Vпп=в´с´(hnn+0,5h), м3 |
(2.14) |
|
9
Получив величину Vп.с, подбираем подходящее |
пролетное строение |
соответствующей длины ( lп ) |
|
Число пролетов: |
|
|
(2.15) |
Пример разбивки отверстия моста на пролеты в 1-м варианте показан на
Рис. 2.3. Разбивал моста на пролѐты (вариант № 1)
2.4 Эскизное проектирование устоя
Размеры устоя по фасаду определяются геометрически в зависимости от высоты насыпи – Нн. Подошву фундамента заглубляют в несущий слой на один метр.
Рис. 2.4. Эскиз устоя
2.5 Составление чертежа моста
Фасад моста вычерчивают в масштабе 1:200. Пролетные строения изображают в виде прямоугольников высотой, равной строительной высоте минус 0,15 м, и длиной, равной полной длине пролетных строений. На фасадах
10