3.1. Расчет сталежелезобетонного пролетного строения

Расчет сталежелезобетонных балок производится в соответствии с их статической схемой, конструкцией и последовательностью монтажа на невыгодные сочетания возможных нагрузок и воздействий с соответствующими коэффициентами.

3.1.1. Расчет железобетонной плиты проезжей части

Железобетонная плита проезжей части рассчитывается поперек оси пролетного строения на прочность и трещиностойкость. Плита находится в сложных условиях пространственной работы пролётного строения, и точный расчёт её достаточно труден. С целью упрощения расчёта прибегают к раздельному определению усилий в плите:

- от давления колёс автомобиля, установленных непосредственно в пролёте плиты (расчёт плиты на местную нагрузку);

- неравномерного загружения балок временной нагрузкой, установленной на пролётном строении (участие плиты в пространственной работе всего пролётного строения).

От местного загруженная плита работает на изгиб как балка, опёртая двумя сторонами с расчётным пролётом поперёк движения м

Определение расчетных усилий

Нормативные постоянные нагрузки определяются:

- от веса дорожной одежды ;

- от собственного веса плиты ,

где м – толщина дорожного покрытия (асфальтобетона), включая гидроизоляцию и защитный слой;

м – средняя толщина плиты;

кН/м³ – удельный вес асфальтобетона.

кПа;

кПа,

рис.2.1 Расчетная схема плиты проезжей части

Нормативная временная нагрузка от автотранспортных средств принимается в виде полос АК.

Распределение давление от нагрузки АК в пределах толщины дорожной одежды принимается под углом 45^. Ширина распределения давления колеса тележки АК вдоль пролета плиты равна , поперек пролёта - , но не менее и не более. Здесь м – длина соприкасания колеса с покрытием вдоль движениям – ширина колеса тележки АК.

м

м ≥ м

Принимаем м

Нормативная равномерно распределенная нагрузка вдоль расчетного пролета на 1,0 м ширины плиты равна:

а) от колес тележки

кН/м²,

где – давление от одного колеса;

кН;

б) от равномерно распределенной вертикальной нагрузки

кН/м²,

Коэффициенты надежности по нагрузке:

для постоянных нагрузок и - , ;

для нагрузки от автотранспортных средств АК к нагрузке от тележек ; к равномерно распределенной нагрузке .

Динамический коэффициент определяется по формуле

где м - длина пролета плиты в свету.

При определении изгибающих моментов влияние упругого защемления плиты в ребрах приближенно учитывают с помощью коэффициентов, вводимых к величине изгибающего момента в середине свободно опертой плиты:

Значение коэффициента принимают для изгибающего момента на опоре , в середине пролета – .

При расчете на прочность максимальный изгибающий момент в свободно опертой плите М_о определяется по формуле:

• при м от загружения пролета плиты двумя колесами соседних тележек и равномерно распределенной нагрузкой :

Для получения наибольшего значения поперечной силы колесо тележки следует поместить вплотную к ребру, а на расстоянии м от него – колесо тележки из смежной полосы

где м

и – ординаты линии влияния поперечной силы под грузами .

кНм.

кН

С учетом коэффициентов:

кНм

кНм

При расчете на трещиностойкость усилия в плите определяются аналогично усилиям при расчете на прочность при значениях коэффициентов надежности по нагрузкам и динамического коэффициента .

кНм

кН

С учетом коэффициентов:

кНм

кНм

Расчет сечений плиты

Расчет на прочность.

Прямоугольное сечение плиты имеет расчетную ширину b=1.0 . Толщина плиты h_пл принимается:

• в середине пролета м;

• в опорном сечении м;

Задаемся рабочей арматурой периодического профиля класса А-III диаметром мм . Класс бетона плиты - В30.

Полезная (рабочая) высота сечения при толщине защитного слоя 2см :

см (сечение в середине); см (опорное сечение);

рис.2.2 Схемы поперечного сечения плиты в середине пролёта при расчёте:

а) на прочность; б) на трещиностойкость

Определим требуемую высоту сжатой зоны бетона :

м

м

где - изгибающий момент в расчетном сечении;

- расчетное сопротивление бетона осевому сжатию;

- расчетная ширина плиты.