Хамидуллина Н.В. Мосты тон. и трубы на ж.д. К практич. раб. в 7-м семестре. 2017
.pdf
РОСЖЕЛДОР
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Ростовский государственный университет путей сообщения» (ФГБОУ ВО РГУПС)
Н.В. Хамидуллина
МОСТЫ, ТОННЕЛИ И ТРУБЫ НА ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГАХ
Учебно-методическое пособие к практическим работам в 7-м семестре по дисциплине
Ростов-на-Дону
2017
1
УДК 624.21(07) + 06
Рецензент – кандидат технических наук, доцент А.Ю. Богатина
Хамидуллина, Н. В.
Мосты, тоннели и трубы на железных дорогах: учебно-методическое пособие к практическим работам в 7-м семестре 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 специальности «Строительство железных дорог, мостов и транспортных тоннелей», выполняющих практические работы, содержит большой вспомогательный и нормативный материал, что делает пособие полезным для студентов дневной формы обучения.
Одобрено к изданию кафедрой «Изыскания, проектирование и строительство железных дорог».
© Хамидуллина Н.В., 2017 © ФГБОУ ВО РГУПС, 2017
2
СОДЕРЖАНИЕ
Практическое занятие «Железобетонный балочный мост» ……………………………3
Практическое занятие «Построение профиля» …………………………………………..6 Практическое занятие «Характеристика водотока, Инженерно-геологические условия» …8 Практическое занятие «Эскизное проектирование промежуточной опоры и устоя» ….10 Практическое занятие «Определение объёмов работ и стоимости моста» …………..16 Практическое занятие «Разработка свайного моста» ………………………………….18
Практическое занятие «Разработка моста из обычного железобетона» …………….20
Практическое занятие «Выбор оптимального варианта моста» ……………………….21
Библиографический список………………………………………………………………22
3
Практическое занятие «Железобетонный балочный мост»
Вкачестве первого варианта мы рассмотрим балочный двухпролётный мост с типовыми пролётными строениями из предварительно напряжённого железобетона и фундаментами опор на естественном основании.
Второй вариант будет представлен балочным мостом с типовыми двухблочными пролётными строениями и свайными фундаментами опор.
Втретьем варианте мы попытаемся устранить недостатки предыдущих вариантов, изменяя величину пролётов, тип конструкций пролётных строений
иопор и т.д.
При составлении вариантов моста мы будем ориентироваться преимущественно на современные типовые проекты, применяя в основном сборные конструкции пролётных строений и опор и отдавая предпочтение свайным фундаментам вместо массивных фундаментов глубокого заложения. Из справочного материала мы будем выбирать технико-экономические показатели типовых пролётных строений под железнодорожную нагрузку.
После составления всех вариантов необходим тщательный сравнительный технико-экономический анализ по следующим показателям:
-строительная стоимость моста;
-расход основных материалов (прежде всего, бетона и железобетона);
-возможность индустриализации всех процессов строительства;
-общий срок строительства моста, определяемый, прежде всего, количеством опор;
-трудоёмкость изготовления, транспортирования и монтажа.
4
Практическое занятие «Построение профиля»
1.АНАЛИЗ МЕСТНЫХ УСЛОВИЙ СТРОИТЕЛЬСТВА
1.1Характеристика водотока
Всоответствии с исходными данными имеем:
-номер профиля мостового перехода - №1
-отметка уровня меженной воды (УМВ) – 13,4 м
-отметка уровня высокой воды (УВВ) – 15,2 м
-толщина льда hл = 0,3 м
-заданное отверстие моста Lо = 49 м
-коэффициент общего размыва русла реки Кр = 1,2
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 |
|
|
h1=15,2-15,2=0 |
h4=15,2-12,0=3,2 м |
h7=15,2-13,4=1,8 м |
hр1=1,2*0=0, |
hр4=3,2*1,2=3,8 м, |
hр7=1,8*1,2=2,16 м, |
h2=15,2-14,0=1,2 м |
h5=15,2-10,6=4,6 м |
h8=15,2-14,4=0,8 м |
hр2=1,2*1,2=1,44 м, |
hр5=4,6*1,2=5,52 м, |
hр8=0,8*1,2=0,96=1 |
|
|
м, |
h3=15,2-13,4=1,8 м |
h6=15,2-12,2=3 м |
|
hр3=1,8*1,2=2,16 м, |
hр6=3*1,2=3,6 м, |
h9=15,2-15,2=0 м, |
|
|
hр9=0*1,2=0 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. |
|
1.2. Железнодорожный участок |
|
Определим отметку подошвы рельса по формуле: |
|
ПР = УМВ + Н, м |
(1.3) |
5 |
|
где ПР – отметка подошвы рельса, м УМВ – уровень меженных вод, м
Н – возвышение подошвы рельса над уровнем меженных вод, м. В нашем варианте:
ПР = 13,4 + 7,8 = 21,2 м . 1.3.Выбор типа пролётного строения
Выбирая тип пролётного строения и назначая его длину следует контролировать соблюдение требования о возвышении низа пролётного строения над УВВ.
При заданной отметке подошвы рельса ПР максимально допустимая строительная высота пролётного строения находится по формуле:
hmaxc=ПР-УВВ-1,5, м (1.4) где 1,5 м – возвышение низа конструкции над УВВ при наличии карчехода.
hmaxc=21,2-15,2-1,5=4,5 м.
Ориентируясь на величину максимально допустимой строительной высоты пролётного строения принимаем типовые ребристые пролётные строения из обычного железобетона (длина 11,5 … 16,5 м) или из предварительно напряжённого железобетона (длина 16,5 … 34,2 м). Из условия пропуска ледохода пролётные строения полной длиной менее 11,5 м не принимают.
В нашем варианте выбираем ребристые напряжённые (инв. № 556) железобетонные пролётные строения балочных мостов, данные о которых сведём в таблицу (1.1).
Таблица 1.1-Данные о типовых железобетонных пролётных строениях балочных мостов
Тип |
|
Полн |
Расчёт |
|
Строител |
Высота |
Объём |
Масс |
пролётно |
Поперечное |
ая |
ный |
|
ьная |
балки |
железобе |
а |
го |
длин |
пролёт |
|
высота |
(плиты |
тона |
блока |
|
сечение |
|
|||||||
|
а |
L , м |
|
hс, м |
) |
3 |
т |
|
строения |
|
|
м |
|||||
|
Lп,м |
|
|
|
hб, м |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ребристы |
|
|
|
|
|
|
|
|
е |
|
27,6 |
26,9 |
|
2,75 |
2,25 |
83,01 |
107,6 |
напряжён |
|
|
|
|
|
|
|
|
ные |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Данный тип пролётного строения нам подходит , так как выполняется условие |
||||||||
|
|
Lп + Lп) – b Lo ; |
|
( 1.5. ) |
||||
где b – ширина тела опоры, равная 260 см |
|
|
|
|
||||
Lo- отверстие моста, равное 49 м.
( 27,6 + 27,6 ) – 2,6 49 52,6 49 .
6
А также выполняется условие, что строительная высота hc не превышает максимально допустимую hmaxc .
7
Практическое занятие «Характеристика водотока, Инженерногеологические условия»
2.РАЗРАБОТКА ВАРИАНТА МОСТА № 1 2.1.Эскизное проектирование промежуточной опоры
Выбрав в первом приближении типовое ребристое пролётное строение полной длиной Lп=27,6 м, имеющее строительную высоту hc=2,75 м ( не превышающую максимально допустимую hmaxc=4,5 м ) , определяем отметку верха опорной площадки ОП:
ОП = ПР - hc - hоч, м ( 2.1. )
где hоч – высота опорных частей пролётного 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 ). ОП = 21,2 – 2,75 – 0,5 = 17,95 м.
При заданной толщине льда hл = 0,3 м определяем отметку обреза фундамента ОФ:
ОФ = УМВ – hл, м |
(2.2 ) |
ОФ = 13,4 – 0,3 = 13,1 м. |
|
Минимальные значения толщины опорной площадки |
ho и оголовка |
(подферменной плиты) hп.п принимаются: |
|
hо=1/20*b` + 15см, см |
(2.3) |
hп.п 40см см |
(2.4) |
где b` - ширина подферменника по фасаду опоры , принимаемая на 20 см
шире толщины опоры. |
|
hо=1/20*280+15=29 см. |
|
Находим высоту тела опоры по формуле : |
|
Но=ОП-ho-hп.п-ОФ, м |
( 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.
Но= 17,95-0,29-0,4-13,1=4,16 м. Принимаем Н0=4,2 м – тогда ОФ=13,06 м
Найдя по профилю мостового перехода отметку подошвы фундамента ( ПФ
= 7,5 м ) , определяем высоту фундамента: |
|
hф=ОФ – ПФ, м |
( 2.6 ) |
hф=13,06-7,5=5,56 м. |
|
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 ) |
При z=1 м и z'=1 м |
|
В=2,6+2*1=4,6 м; с=b+4=6,6 м; |
С=6,6+2*1=8,6 м. |
8 |
|
Назначенную конструктивно площадь фундамента уточняют проверкой несущей способности основания под подошвой фундамента.
Аф=В*С, м2 |
( 2.9 ) |
Аф=4,6*8,6=39,56 м2. |
|
Объём фундамента вычислим по формуле: |
|
Vф=Аф*hф, м3 |
( 2.10 ) |
Vф=39,56*5,56=219,95 м3. |
|
Практическое занятие «Эскизное проектирование промежуточной опоры и устоя»
2.2.Выбор 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 пролётных строений.
Нн=БН-ОД, м |
(2.11) |
где БН – отметка бровки насыпи, назначаемая на 0,9 м ниже отметки подошвы рельса на дорогах I и II категорий . В нашем варианте БН=20,3м;
ОД – отметка дна у концов моста, равная 13,8 м.
Нн=20,3-13,8=6,5 м.
При высотах насыпи до 6 м устои на естественном основании принимают необсыпными массивными из монолитного бетона , а при высотах насыпи более 6 м ( в нашем варианте ) принимают более экономичные по расходу бетона обсыпные устои.
Размеры поперечного сечения тела опоры показаны на рисунке 2.1.
Эскиз промежуточной опоры с фундаментом.
9
а)Фасад б)Вид с стороны пролета Рисунок. 2.1-Эскиз промежуточной опоры
2.3. Разбивка отверстий моста на пролеты .
Объем оптимального пролетного строения определяется по формуле:
V |
|
С0 |
,м3 |
(2.12) |
|
||||
П.С. |
|
r |
||
|
|
|
||
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·к1+ υф·к 2+ υт·к3+ υпп·к4 |
(2.13) |
|
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=4,6+3=7,6м |
|
|
|
С´=С+3м=8.6+3=11,6 м |
|
|
Объем островка: |
|
|
|
|
|
Vост=В´ С´(h+0,7), м3 |
(2.14) |
|
Vост=7,6·11,6(2,4+0,7)=273,3 м3 |
||
h – глубина воды при УМВ |
|
||
0,7 м – возвышение островка над УМВ; |
|
||
Объем подферменника: |
|
|
|
|
Vпп=в´с´(hnn+0,5h), м3 |
(2.15) |
|
|
|
10 |
|