Міністерство транспорту та зв’язку України
Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту імені академіка
В. Лазаряна
Кафедра мостів
Пояснювальна записка до курсового проекту залізобетонного мосту
Виконав ст. 131 гр.
Крестьянінов Є.М
Керівник ас. Артьомов В.Є.
Дніпропетровськ 2012
Вступ
В кінці 19 на початку 20 ст. стали застосовувати залізобетонні конструкції в мостах під шосейну дорогу. З ініціативи Г.П. Передирія залізобетонні балочні мости і труби стали використовувати під залізницю.
Одним з досягнень радянського мостобудування є заміна кесонів спайними фундаментами із залізобетонних оболонок, які занурювали вібраційним способом. Застосування збірних конструкцій з елементів заводського виготовлення, висока ступінь механізації дозволяє створювати економічні та технічно досконалі мостові споруди на рівні світового мостобудування.
Перед проектуванням мосту складають техніко-економічне обґрунтування (ТЕО), в якому на основі аналізу розвитку економіки регіону, напряму, розмірів і перспектив розвитку транспортних потоків, місцевих умов показують технічну можливість і економічну доцільність будівництва мостового переходу.
Споруда, що проектується, повинна задовольняти потреби сформульовані в СНіП 2.05.03-84 «Мости і труби» та ДБН В.2.3-14:2006 «Споруди транспорту». Основні з них забезпечують надійність, довговічність і безперебійність експлуатації.
На основі результатів ТЕО визначаються напрямки траси, місце переходу, габарити проїзду (одно путні або двох путні мости), етапність спорудження мосту та інші вихідні дані, що повинні бути покладені в основу проекту.
Підмостові габарити на судоходних та сплавних річках приведені в додатках СНіПу. Передбачено сім класів рік, в залежності від яких назначають розміри судоходних прогонів, що в свою чергу залежать від напрямку течії.
Після отримання вихідних даних складають технічний проект, в якому важливу роль відіграє варіантне проектування, в якому проявляються творчі здібності, інженерна ерудиція, технічна обізнаність авторів проекту. Для об’єктивного обґрунтування прийнятої схеми і конструкції мосту складають варіанти різних схем і конструкцій з врахуванням рівня вітчизняного і закордонного мостобудування.
Щоб порівняти розроблені варіанти мосту, необхідно визначити їх будівельну вартість, а для цього потрібно знати об’єми основних елементів. Використовують дані типових проектів, проектів збудованих мостів, аналогічних або близьких до розгляданих систем.
В результаті всебічного аналізу і порівняння варіантів приймають оптимальний варіант для подальшої проектної розробки.
Наступна стадія проектування – складання робочої документації, в тому числі складання робочих креслень тимчасових конструкцій, прийнятих в технічному проекті.
Проекти малих та середніх мостів і труб з типових конструкцій розробляють в одну стадію у вигляді технічно-робочого проекту, що містить прив'язку типових конструкцій до місцевих умов.
Залізобетон – композиційний матеріал, що складається із бетону (96-99%) і стальних елементів (4-1%). В мостових залізобетонних конструкціях сталь і бетон працюють сумісно, що забезпечується і надійним зчепленням, і близькими коефіцієнтами температурного розширення. Бетон – це штучний камінь, який складається з цементу, піску, щебеню чи гравію та води.
Конструкції мостів будують переважно з важкого бетону (з густиною 2200-2500 кг/м3), який може бути отриманий при використанні міцних природних порід. Для елементів мостів використовують бетони наступних класів за міцністю на стиск: В20; В25; В30; В35; В40; В45; В50; В55; В60.
Бетон мостових конструкцій повинен відповідати вимогам по морозостійкості.
Марку бетону F за морозостійкістю назначають в залежності від режиму експлуатації і кліматичних умов будівництва від 100 до 400. Чим густіший бетон, тим краще він захищає арматуру від навколишнього середовища. Тому до бетону мостових конструкцій ставлять вимоги по водонепроникності. Марка бетону W по водонепроникності повинна бути не нижче 4-8. Рухомість бетонної суміші контролюється осадкою конуса.
В густо армованих зонах для забезпечення зручності вкладання бетонної суміші можна використовувати супер-пластифікатор, що збільшує іі рухомість. Гранулометричний склад, міцність і наявність шкідливих домішок піску та щебеню повинні відповідати ГОСТам.
Арматура залізобетонних мостових конструкцій в залежності від функцій, що на неї покладені (робоча, конструктивна, розподільча), поділяється на звичайну та попередньо напружену (до бетонування чи після). Звичайна арматура використовується у вигляді гладких чи періодичного профілю стержнів діаметром від 6-8 до 40мм класів А-Ι, А-ΙΙ, А-ΙΙΙ. В окремих випадках для армування використовують прокатні профілі. Для напруженої арматури використовують пучки з паралельних проволок діаметром, як правило, 5мм обов’язково високої міцності (клас В-ΙΙ).
Мостові конструкції зі звичайного залізобетону армують звичайною арматурою у вигляді зварних каркасів чи сіток, а також окремими стержнями.
Плитні прогонові будови звичайно використовують в малих мостах. Їх перевага – простота конструкції, зведення її як і в монолітному, так і в збірному варіантах. В наш час майже всі плитні прогінні будови виготовляють індустріальним способом, перевозять блоками на залізничних платформах і встановлюють спеціальними кранами. Основний недолік – підвищене використання бетону і арматури.
Консольні і нерозрізні прогони використовуються в тих випадках, коли потрібний прогін не можна перекрити розрізними прогінними будовами. Нерозрізна система в порівнянні з розрізною набагато економніша, потребує меншого розходу матеріалу. Економія досягається за рахунок зменшення значення моментів в прогонах внаслідок виникнення від'ємних моментів над проміжними опорами. Перевагою розгляданих систем є ліній прогинів прогінних будов і зменшення вертикальних деформацій. Нерозрізні прогони – статично невизначувані системи, яким потрібні надійні основи. Чуттєвість до нерівномірних просадок опор, температурних деформацій, а також появам усадки і повзучості бетону – недоліки даних систем. Консольні системи не чуттєві до просадки опор. Разом з тим вони мають перелом лінії прогину, що ускладнюють їх експлуатацію. Консольні системи статично визначувані. Шарнірне з'єднання з підвісним прогоном ускладняє конструкцію, потребує збільшення розходу металу. В залізничних мостах і шляхопроводах консольні і консольно-підвісні системи використовують обмежено. Нерозрізні і консольні системи використовують для середніх і великих мостів.
Арочні мости в якості основних несучих конструкцій включають криволінійні елементи – арки і зводи. Опорні перерізи арочних прогінних будов закріплені і не можуть зміщуватись в горизонтальному напрямі. Тому при дії вертикальних навантажень в опорних закріпленнях арки виникають горизонтальні реакції – розпір, що є характерною особливістю роботи арочних систем. По типу прогонної будови арки бувають: безшарнірні, двохшарнірні, трьохшарнірні; по типу проїжджої частини: з їздою понизу, поверху, посередині; по способу будівництва: монолітні і збірні.
Комбіновані системи мостів утворюються шляхом об'єднання більш простих конструкцій. Тут, як правило, використовують елементи працюючі на згин (балки), поздовжні зусилля (підкоси, ванти, гнучкі арки), а також на сумісну роботу вказаних факторів. Для залізничних мостів найбільше підходить комбінована система, утворена з балки і арки (арка з затяжкою). Ця конструкція зовнішньо безрозпірна, що полегшує умови роботи опор.
Розділ 1
1.1 Вихідні дані та склад проекту
Основними даними проекту є:
клас річки: 7А;
отвір мосту: Lо=81.8 м
район будівництва: м. Луганськ;
клас тимчасового навантаження: С 13,1;
клас бетону: В 35;
клас арматури: звичайної Ас-ІI, попередньо напруженої В-II;
Згідно завдання на проектування необхідно три варіанти мостового переходу за попередньо визначеними схемами з використанням залізобетонних прогонових будов (типових та нетипових), залізобетонних проміжних опор та стоянів. В фундаментах опор планується використовувати типові залізобетонні палі, опускні колодязі, бурові стовпи або оболонки. За складеними варіантами мостового переходу визначається їх укрупнювальний кошторис та на основі загального порівняння техніко-економічних показників ( вартість, обсяги робіт тощо) робиться відповідний висновок та вибирається більш доцільний для даних умов варіант.
В другій частині проекту потрібно розрахувати обрану прогонову будову за обома граничними станами на сполучення постійного та тимчасового навантажень, підібрати її переріз, визначити параметри армування та виконати опалубне креслення. Також передбачається розрахувати одну з опор мостового переходу на задане сполучення навантажень, визначити її розміри та параметри розміщення її складових елементів. Розрахунку також підлягатиме опорна частина однієї з опор мосту з визначення розмірів її елементів та умов кріплення.
1.2 Загальна характеристика місцевих умов
Район будівництва – м. Луганськ.
Для міста властиве тривале не спекотне, досить вологе літо та порівняно коротка несувора зима. Середня температура січня -5,8°С, липня +22,3°С. Річна кількість опадів 638 мм.
З несприятливих кліматичних явищ на території міста спостерігаються хуртовини (від 6 до 20 днів на рік), тумани в холодний період року (37-60 днів), грози з градом (3-5 днів). Тривалість світового дня коливається від 8 до 16,5 годин.
Поздовжній профіль мостового переходу характеризується повільним зниженням відміток від берегу до руслової частини водотоку. Геологічна будова ґрунтів наведена в табл. 1.1.
Таблиця 1.1
№ |
Назва ґрунту |
Середня потужність, м |
1 |
Галька |
8.7 |
2 |
Суглинок |
8.8 |
3 |
Глина |
11.4 |
Несучими шарами є пісок та супісь, тому відмітки підошви фундаменту кожної з опор призначається не менше ніж 2,0 м нижче відповідної відмітки ґрунту.
На основі проведених гідрологічних та гідрометричних вишукувань отримані наступні дані: максимальна відмітка профілю складає – 40.0 м (права заплава), мінімальна – 26.99 м. Відмітка рівня високої води - ↓РВВ 35,93м, відмітка рівня меженної води - ↓РМВ 30.67 м, ширина руслової частини водотоку –73.6 м,
Річка є судноплавною, клас водних шляхів згідно ДСТУ Б.В.2.3-1-95 складає VI. Відповідно до цього класу підмостові габарити мають обрис, показаний на рис. 1.1.
Рис. 1.1. Підмостові габарити
Підмостові габарити встановлюються на розрахунковому судноплавному рівні, відмітка якого
↓РСР=↓РВВ – 0,5=35,93– 0,5=35.43(м)
Внаслідок того, що залізобетонні прогонові будови мають відносно невеликі розрахункові довжини, розташування підмостових габаритів по довжині профілю враховує наявність проміжних опор між ними. Типові конструкції залізобетонних проміжних опор залізничних мостів мають ширину вздовж мосту 2,0…3,0 м, тому відстань між габаритами призначається не менше 4,0 м.