Файлы по мостам / Королёв А.А. Диплом / Дипломы / Архив / diplom / Томилка / Диплом Кэт / Расчет монтажного стыка балки

Расчет монтажного стыка балки

Подбор сечения стыковых накладок и определение количества высокопрочных болтов для их прикрепления производятся по расчетным усилиям в стыке. Расчетными усилиями в сечении стыка изгибаемый момент балки являются изгибаемый момент М_х и поперечная сила Q_х, определяемые по формулам:

Q _х^норм=(1+μ)*ν_экв*ω=1.274*17.75*37.5*0.5=403.7т

Q _х^расч=γ_f* Q _х^норм=1.19*403.7=480.4т

М_х ^расч =q_расч* ω=5.7*159.31=908.1т.м (от постоянной нагрузки)

М_х ^расч=½* γ_f*(1+μ) *ν_экв*ω=½*1.19*1.274*15.53*159.31=1875.4т.м (от временной нагрузки)

М_0.5=908.1+1875.4=2783.5т.м

Расчетный изгибающий момент в стыке М_х воспринимается поясами и стенкой балки. Часть момента, воспринимаемая стенкой:

=,

Где I_ст- момент инерции брутто вертикальной стенки;

I_х - момент инерции брутто балки относительно нейтральной оси.

I_х=22873000см⁴

I_ст= =1419483см⁴

==172.7*10⁵кг.см

Остальная часть момента воспринимается поясами:

М_п=М_x-М_ст=2783.5*10⁵-172.7*10⁵=2610.8*10⁵кг.см

Поперечная сила в стыке будет восприниматься главным образом накладками стенки, т.е.

Q_ст~Q_x=480.4т=480.4*10³кг

Усилие, воспринимаемое одним болтом крайнего горизонтального ряда от действия изгибающего момента М_ст,

S_п===8.6*10⁵кг

I_б- момент инерции болтового соединении болтового соединения в пределах полунакладки,

I_б=2*2(а₁²+а²₂+…+а₁₃²)=2*2(104²+96²+88²+80²+72²+64²+56²+48²+40²+32²+24²+16²+8²)=2094см⁴

Усилие, воспринимаемое каждым болтом от действия поперечной силы,

S_Q===5.9*10³кг

Полное усилие на один болт крайнего ряда составит:

S=m*Q_bh*n_s,

Q_bh=106.2кН- расчетное усилие, которое может быть воспринято каждой поверхностью трения соединяемых элементов, стянутых одним высокопрочным болтом;

n_s- число контактов в соединении.

S=41*106.2*2=870840,

Проверка выполнена

Расчет главной балки

В качестве расчетной схемы главной балки пролетного строения принимается разрезная балка на двух опорах с пролетом l_p.(см.рис. )

Расчет на прочность, по деформациям, на выносливость проводим с использованием программы «BALKA»

Геометрические характеристики сечений посчитаны в программе “SCAD”.

Тип1(опорное сечение)

А=2269.4см²(2120.0см²-с учетом редукционного коэффициента)

У=98.69077см(100.70602см)

I_x=15891000см⁴(15754000см⁴)

Момент сопротивления:

W_н=

W_в=

Напряжение в верхнем и нижнем поясе

Тип1(сечение в середине пролета)

А=2694.4см²(2545.0см²-с учетом редукционного коэффициента)

У=121.374см(124.3847см)

I_x=23295000см⁴(22873000см⁴)

Момент сопротивления:

W_н=

W_в=

Напряжение в верхнем и нижнем поясе

Проверка по устойчивости сжатого верхнего пояса(СНиП 2.05.03-84*)

<R

m=0.9-коэффициент условия работы

Определение редукционного коэффициента для балки с шарнирным опиранием по обоим концам.

При расчете на изгиб металлических пролетных строений необходим учет неравномерности распределения нормальных напряжений по ширине поясов. Она обусловлена влиянием деформаций сдвига, возникающих в срединной плоскости плитных элементов поясов, а также начальных искривлений ортотропной плиты. Они образуются за счет провисания плит от собственного веса, неточности изготовления, сварочных эффектов и др. Размеры искривлений в основном не вносят заметных изменений в характер распределения нормальных напряжений по ширине сечения пролетного строения, и поэтому этим фактором можно пренебречь. Поэтому более важным представляется учет неравномерности распределений напряжений, вызываемой сдвиговыми ослаблениями в плитах пролетного строения.

Неравномерность распределения нормальных напряжений можно учесть путем введения в геометрические размеры поперечных сечений так называемой эффективной ширины плит или поясов.

b_ef=ν*b

где ν-редукционный коэффициент, зависящий от коэффициента ортотропности ψ и отношения

b-ширина пояса, равная 9100/2=4550мм

ψ==

где A_sl-площадь поперечного сечения продольного ребра без учета покрывающего листа

а- расстояние между осями продольных ребер

t_п- толщина покрывающего листа

=

При х=0 ν =0.588

х=0.25Р=8.925м ν =0.834

х=0.5l=17.85м ν =0.866

Эффективная ширина плиты

х=0.5l b_ef=0/866*4550=3940мм

Расчет постоянной нагрузки на одну главную балку.

Расчет постоянной нагрузки на одну главную балку

1. Балласт щебеночный (γ =1.7 т/м²)

V= 1.751х1.0-0.51х2х0.2=1.547 м³

q₁^н =1.547х1.7=2.63 т/п.м.

q₁^р =2.63х1.3=3.42 т/п.м.

2. Шпалы

Р_1шп.=0.285 т. На 1п.м. моста-2 шпалы

q₂^н =0.285х2.0=0.57 т/п.м.

q₂^р =0.57х1.1=0.627 т/п.м.

3. Рельсы, скрепления

q₃ = (0.18+0.37)/2= 0.275 т/п.м.

q^р_н =0.275х1.3=0.358 т/п.м.

4. Защитный слой (асфальт) γ =2.3 т/м³

q₄ = 4.55х0.04х2.3=0.42 т/п.м.

q^р₄ =0.42х1.3=0.54 т/п.м.

5. Гидроизоляция – 5.5 кг- 1м²

q₅ = 4.55х0.0055х1.1=0.028 т/п.м.

q^р₅ =0.028х1.3=0.036 т/п.м.

q ^н =3.92 т/п.м. q ^р =4.98 т/п.м.

1. Расчет проезжей части в виде ортотропной плиты

В конструктивном отношении ортотропная плита представляет собой сплошной металлический лист, подкрепленный продольными и поперечными ребрами. Минимальная толщина листа из условия его необходимой жесткости, обеспечивающей трещиностойкость асфальтобетонного покрытия проезжей части, принимается, как правило, не менее 12 мм.

Продольные ребра, располагаемые на относительно небольших расстояниях друг от друга, имеют обычно листовые, тавровые или замкнутые коробчатые поперечные сечения. Поперечными ребрами являются обычно балки с несимметричным поперечным сечением одностенчатого двутаврового типа. При этом верхней полкой двутавра является соответствующая часть горизонтального листа ортотропной плиты.

Расчет продольной ребра. Продольная балка рассчитывается как свободно опертая, однопролетная, с пролетом l, равным расстоянию d между осями поперечных ребер. В состав поперечного сечения продольного ребра входит само ребро и верхний лист плиты.

Постоянная нагрузка складывается из веса дорожного покрытия (включая подготовительный слой, изоляцию, защитный слой и слой асфальтобетона) и собственного веса балки.

Расчетная постоянная нагрузка

q_п=(0.014*9.1*1.1)*7.85+4.98*2=11.06т/пм.

Расчетная временная нагрузка

q_ν=

Наибольший изгибающий момент в продольной балке при расчете на прочность:

М_0,5=(Y_f1*q_п+Y_fν*q_ν*(1+μ)*=(1.3*11.06+1.2*8.95*1.59)*=0.7тм

Расчет на прочность в верхних и нижних фибрах ребра

• На поперечную балку

• В середине пролета

Проверка выполняется.

Расчет поперечной балки.

Поперечная балка рассчитывается как свободно опертая с пролетом B, равным расстоянию между осями продольных балок пешеходной части. Поперечное сечение балки имеет вид несимметричного двутавра, верхней полкой которого является часть горизонтального листа ортотропной плиты.

Нагрузки на поперечное ребро собираются с двух прилегающих панелей продольных ребер. Нормативные постоянная и временная нагрузки на поперечное ребро:

Расчетная постоянная нагрузка

q_п=(0.014*9.1*1.1)*7.85+4.98*2=11.06т/пм.

Расчетная временная нагрузка

q_ν=

Наибольший изгибающий момент в поперечной балке при расчете на прочность:

М_0,5=(Y_f1*q_п+Y_fν*q_ν*(1+μ)*=(1.3*11.06+1.2*9.6*1.46)*=322.9тм

Находим центр тяжести сечения:

S=0.0196х0.662+0.0102х0.338+0.0072х0.01=0.0165м³

М^’=3х0.4(11.06+9.6*1.1)*9.1 =236.1тм

Проверка по максимальным касательным напряжениям

где R_s=R_yх0.58=3000х0.58х0.9=1566

Q=Q_п+Q_вр=5.7х35.7х0.5+480.4х0.5=342т

S=135х1.4х+60.5(135+2.5)=54008см³

I=15754000см⁴

t=1.4см-толщина стенки балки

Проверка выполнена.

Проверка по прогибам

• От постоянной нагрузки

• От временной нагрузки с учетом коэффициента (п.2.11табл.9 СНиП 2.05.03-84*)

Допускаемый прогиб

Для балочных пролетных строений допускается прогиб, увеличенный на 20%: