3. Расчет промежуточной опоры моста

Модель опоры реализована в расчетно-аналитическом комплексе Midas.

Характерные допущения:

1)Полученные в объемно-напряженном состоянии значения усилий в сечениях опоры будут интерпретированы в проверочных расчетах по прочности и трещиностойкости как усилия с таковыми же значениями в плоско-напряженном состоянии;

2) Для упрощения расчета считаем, что наклонные столбы опоры имеют постоянное по высоте сечение;

3)Данная расчетная модель не учитывает стадию монтажа, постоянные нагрузки 1 группы учитываются на стадии эксплуатации;

Рисунок 4.1 – Расчетная модель опоры

4.1 Сбор нагрузок

К постоянным нагрузкам относятся:

1)Собственный вес опоры – определяется в Midas автоматически с учетом заданного объемного веса конструкции;

2)Собственный вес опирающихся ПС с учетом веса мостового полотна, ограждений и перил - определяется в Midas из расчета главной балки с учетом заданного объемного веса конструкций;

3)В рамках КП не учитываем действие осадки грунта и усадки бетона в статически-неопределимых системах, нагрузка от усадки бетона воспринимается конструктивной арматурой;

К временным нагрузкам относятся:

1. Пространственные временные нагрузки от подвижного состава и пешеходов – определяются в Midas из расчета главной балки с учетом конкретной схемы загружения;

Предусмотрены следующие эксплуатационные ситуации:

- 1 случай, на мосту осуществляется нормальное движение автотранспорта общего пользования и пешеходов (АК);

- 2 случай – стеснение габарита автопроезда (АК) на какое-то время с ограничением пешеходного движения в результате ДТП, ремонтных работ;

- 3 случай – пропуск по мосту по особому регламенту специальных автотранспортных средств (НК) с ограничением пешеходного движения;

- 4 случай – то же, что и 1 случай, но с единичными коэффициентами;

Особенности установки нагрузки, принимаемые коэффициенты надежности, динамический коэффициент и коэффициент полосности для 1 случая подробно описаны в разделах 3.1. и 3.2.

2. Горизонтальные поперечные удары подвижного состава:

АК вызывает независимо от числа полос движения нагрузку - - нагрузка приложена в уровне верха покрытия ПЧ; Так как опора жестко сопряжена с ПС, не будем представлять момент от поперечных ударов как совокупность противодействующих ему вертикальных сил, приложенных в уровне опорных частей; Эта нагрузка принимается с η=1 в сочетаниях.

3 )Горизонтальная продольная нагрузка от торможения (сила тяги) - определяется только от равномерно распределенной составляющей нагрузки АК загруженных участков поверхности влияния одного знака со всех полос движения одного направления:

Учитываем только те составляющие опорных реакций, которые находятся под соответствующей полосой загружения.

для 1случая: H_т1=0,5*R_v1=0,5*(481,7+77,9+2*58,1) = 337.9 кН;

для 2 случая: H_т2=0,5*R_v2=0.5*(784.6+91.7)= 438.15кН=343 кН;

для 4 случая: H_т4=0,5*R_v4=0.5*(401.4+64.9+2*48.4)= 281.55 кН;

Прикладываем силу торможения в уровне верха покрытия ПЧ по оси нагрузки в каждом случае. Распределение нагрузки между опорами учитываются программой Midas;

4)Ветровая нагрузка:

В автодорожных мостах в расчете учитывается: - поперечная ветровая нагрузка на ПС: w_n – нормативная величина ветровой нагрузки; w_m – средняя составляющая, равная w₀ – нормативное значение ветрового давления в зависимости от ветрового района; для Челябинска (II ветровой район) w₀=0,3кПа; k – коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте, для открытой местности при высоте h=8,4 равен k=0,9; с_w – аэродинамический коэффициент лобового сопротивления конструкции моста, равный по СНиПу для автодорожной коробчатой балки ПС c_w=1,7; w_p – пульсационная составляющая, равная ζ – коэффициент динамичности, равный 1,2 – для неразрезной балки ПС; λ – длина пролета;

- продольная ветровая нагрузка на ПС: принимается равной 20% от поперечной для ПС со сплошными балками w_n=0,709*0,2=0,142 кН/м

- поперечная и продольная ветровая нагрузка на опору: примем ее равномерно распределенной по длине столба при максимальном значении коэффициента k; w₀=0,3кПа; k примем для верха опоры равным при h=7,8м; k=0,80; c_w=1,8 – для опор в виде 2 круглых ЖБ столбов; λ – длина столба опоры; Коэффициент ζ определим в зависимости от параметра γ_f=1,4 – коэффициент надежности для ветровой нагрузки; f₁ – низшая частота собственных колебаний, определяемая из предположения, что конструкция невесома, имеет постоянную жесткость и 1 степень свободы. у_ст – прогиб в середине столба опоры от действия силы P, равной половине веса столба, перпендикулярной его оси и приложенной в его центре тяжести;

P=0,5V_cтγ_жб=0,5*3,1415*1²/4*12,82123*24,5=123,35 кН;

Рисунок 4.2 – Внутренние усилия опоры

Для расчетов по 1 группе предельных состояний к расчету принимаем:

а) случай минимальных эксцентриситетов, не выходящих за границы ядра жесткости, при максимальной сжимающей силе:

N=2781,5кН, e_x=0,0031м; M_x=8,6 кН*м; - 8 сочетание нагрузок, при расположении временной подвижной нагрузки на минимум.

б) случай “больших” эксцентриситетов – одновременное достижение растянутой, сжатой арматурой и сжатой зоной бетона предельных сопротивлений;

в) случай “малых” эксцентриситетов – разрушение сжатой зоны бетона, арматура не достигает предела текучести.

Для определения границы между “большими” и “малыми” эксцентриситетами, заармируем и проверим на прочность сечение по случаю а.