1.4 Анализ вариантов и выбор решения

После составления всех вариантов проведём сравнительный технико-экономический анализ по следующим показателям:

• Строительная стоимость моста;

• Расход основных материалов (бетона, железобетона);

• Трудоёмкость изготовления, монтажа и эксплуатации элементов пролётных строений и опор;

• Требования по экологии;

• Архитектурные требования.

С точки зрения архитектуры и экологических требований все три варианта можно считать удовлетворительными и равноценными.

По этим показателям 1 вариант дороже и более материалоемкий, чем остальные, хотя использование пролетов меньшей длины по сравнению со 2 вариантом лучше для эксплуатации моста. Первый и третий варианты по расходу материалов можно считать равноценными. Первый вариант менее трудоемок, чем третий, однако архитектура третьего варианта превосходит архитектуру первого. А для путепровода в городских условиях архитектура имеет большое значение. Исходя из вышесказанного, выбираем 3 вариант как наиболее выгодный с точки зрения стоимости и расхода материала.

2 Расчет плиты проезжей части Нагрузки а14 и нк14

Класс бетона – B40

2.1 Определение расчетных значений внутренних усилий

2.1.1 Определение нормативных значений постоянных и временных нагрузок

Постоянная нагрузка:

_{- собственный вес плиты ПЧ на 1м2 горизонтальной проекции ППЧ, γ1 – удельный вес железобетона, кН/м3, d1 – толщина плиты, в 1 приближении равная 0,25м.}

_{Вес элементов одежды мостового полотна: - выравнивающий слой (δ=0,03м) – 0,63кН/м2; - гидроизоляция (δ=0,01м) – 0,15кН/м2; - Защитный армированный слой бетона (δ=0,04м) – 1кН/м2; - асфальтобетон (δ=0,07м) – 1,61кН/м2;}

_{- вес выравнивающего, защитного и изоляционного слоев мостового полотна;}

_{- вес покрытия ездового полотна;}

_{Для расчета консоли балки на действие собственного веса и пешеходной нагрузки принимаются следующие данные:}

_{- собственный вес тротуаров; d4 – толщина консольной плиты,м;}

_{- собственный вес покрытия тротуаров; γ – объемный вес вибрированного бетона; γ=23,5кН/м3; d – толщина консольной накладочной плиты,м;}

_{- вес стальных перил; - вес ограждения ПЧ;}

_{Временная вертикальная нагрузка: В задании задана А14 и Н14.}

_{Рисунок 2.2 - Равномерно распределенная полосовая автомобильная нагрузка АК}

Рисунок 2.3 – Тяжелая колесная одиночная автонагрузка НК

2.1.2 Определение расчетных значений внутренних усилий

Расчет сечения в середине пролета от АК:

В случае рассмотрения двутаврового сечения плита работает как неразрезная балка на упругих опорах. Сначала найдем значение изгибающего момента M_b в середине пролета плиты е как в разрезной балке на 2 опорах (усилия определяем на 1 пог.м. ширины плиты):

_{- изгибающий балочный момент, кН*м;}

_{- балочный момент от постоянной нагрузки, кН*м;}

_{балочный момент от равномерно распределенной полосовой нагрузки.}

_{балочный момент от двухосной тележки с осевыми нагрузками P;}

Рисунок 2.4 – Расчетная схема ППЧ от нагрузки АК для изгиб.момента

Условные обозначения и принимаемые значения величин:

К оэффициенты надежности к собственному весу ППЧ , к весу выравнивающего, изоляционного и защитного слоев =1,3, к весу покрытия ездового полотна =1,5, к полосовой нагрузке =1,2, а к нагрузке от тележки =1,5. При работе плиты на изгиб в поперечном к оси моста плоскости условно принимают длину загружения λ=0, тогда динамический коэффициент 1+μ=1,33.

a=0,6м (0,8м) – ширина колеи полосовой нагрузки (в скобках для тяжелой одиночной нагрузки); с=0,2м – длина соприкасания колеса с покрытием вдоль движения; d=1,1м – расстояние между 2-мя колесами со смежных полос движения при величине пролета плиты e>2м. С учетом распределяющего действия одежды ПЧ толщиной H под углом 45ᵒ имеем a₁=a+2H=0,6+2*0,215=1,03м; и c₁=c+2H=0,2+2*0,215=0,63м; с₂=с₁+е/3=0,63+2,4/3=1,43м; u=1,5м – расстояние между осями тележки, м.

Временная нагрузка принимается равной:

- равномерно распределенная полосовая нагрузка АК от одной колеи;

- сосредоточенная нагрузка на одно колесо оси от нагрузки АК;

В КП при расчете плиты допускается принимать коэффициенты полосности S₁=1, S₂=0,6; Тогда при d+a₁<e; (1,1+1,03=2,13<2,4):

Расчет сечения в середине пролета от НК:

Рисунок 2.4 – Расчетная схема ППЧ от нагрузки НК для изгиб. момента

a’₁=a’+2H=0,8+2*0,215=1,23м;

Временная нагрузка принимается равной:

- сосредоточенная нагрузка от нагрузки НК;

Так как M_b(НК)<M_b(АК): Найдем моменты по схеме упруго защемленной балки с помощью поправочных коэффициентов:

α₁- поправочный коэффициент для середины пролета плиты при наличии диафрагм; α₂ – поправочный коэффициент для опоры плиты при наличии диафрагм; Коэффициенты учитывают степень защемления плиты в зависимости от величины n₁ , характеризующей отношение цилиндрической жесткости плиты к крутильной жесткости поддерживающего его ребра.

Найдем изгибающие моменты для расчетов на выносливость:

П ринимаем коэффициенты надежности равными 1, динамический коэффициент, равным (1+2/3μ)=1,22;

Найдем изгибающие моменты для расчетов на трещиностойкость:

П ринимаем коэффициенты надежности равными 1, динамический коэффициент, равным (1+μ)=1;

Расчет плиты в опорном сечении на действие поперечной силы от нагрузки АК:

М аксимальное значение поперечной силы вычисляется как в разрезной балке с пролетом е. От нагрузки АК:

где η_i – ординаты линии влияния поперечной силы Q₀ под колесами или колеями; S_i – коэффициент полосности (для одной полосы нагрузки у опоры S₁=1, а для другой в пролете S₂=0,6); с_i – расчетная ширина плиты, воспринимающая нагрузку от колеса. Для средних участков плиты принимаем с=с₂, у грани опоры с₀=с+2H=0,2+2*0,215=0,63м;

Рисунок 2.5 – Расчетная схема ППЧ от нагрузки АК для поперечной силы

Расчет плиты в опорном сечении на действие поперечной силы от нагрузки НК:

В расчетах на нагрузку НК при с_i<=1,2м, формула имеет вид: