Проектирование железобетонного путепровода

Федеральное агентство по образованию

Российской федерации

 

СПбГАСУ

 

 

Институт автомобильно-дорожный

 

Кафедра “Мосты и тоннели”

 

Курсовая работа

“Проектирование железобетонного путепровода”

 

Работу выполнила студент группы:

МТ-IV Пепеляев И.В.

 

 

Работу принял преподаватель:

Судомоин А.С.

 

Санкт-Петербург

Содержание

 

Вариантное проектирование. 3

I. Расчет железобетонной плиты проезжей части. 4

1. Расчет пролета плиты. 4

Расчет плиты на прочность на стадии эксплуатации по изгибающему моменту. 8

Расчет плиты по предельным состояниям второй группы. 10

Расчет по раскрытию трещин, нормальных к продольной оси элемента. 10

2. Расчет консоли плиты. 13

Расчет консоли плиты на прочность на стадии эксплуатации по изгибающему моменту. 14

Расчет консоли плиты по предельным состояниям второй группы. 16

Расчет по раскрытию трещин, нормальных к продольной оси элемента. 16

II. Расчет балки пролетного строения. 18

1. Постоянные нагрузки (на 1 п.м.). 18

2. Определение КПУ. 19

3. Определение усилий по линиям влияния. 19

4. Расчет сечений пролетного строения по предельным состояниям I и II группы. 30

Геометрические характеристики сечений. 30

Определение величины предварительного напряжения. 34

Потери сил предварительного напряжения. 34

Расчет по прочности сечений, нормальных к продольной оси элемента. 38

Расчет по прочности сечений, наклонных к продольной оси элемента, по поперечной силе. 42

Расчет по предельным состояниям второй группы. 45

Расчет по образованию трещин, нормальных к продольной оси элемента. 45

Расчет по раскрытию трещин, нормальных к продольной оси элемента. 47

Список литературы. 48

Вариантное проектирование.

Рассмотрим 3 варианта путепровода через железную дорогу и понижение рельефа.

 

 

Вариант 1.

Путепровод балочной системы с неразрезным пролетным строением коробчатого поперечного сечения, с пролетами 26 + 3x45 + 39.3м, общей длиной путепровода 200.3м.

Опоры сборно-монолитные с верхней надстройкой из контурных блоков

Возможен способ монтажа навесной сборкой, надвижкой.

Данный вариант представляет собой наилучшее сочетание быстроты и удобства монтажа при наименьшем объеме земляных работ и работ по возведению опор.

 

Вариант 2.

Путепровод балочной системы с плитно-ребристым разрезным пролетным строением, с пролетами 2х18+5х33м, общей длиной путепровода 204м.

Возможен способ монтажа надвижкой с использованием временных опор.

Данный вариант экономически выгоден и

Вариант 3.

Путепровод рамно-неразрезной системы с коробчатым поперечным сечением переменной высоты, с подходящими пролетами 65 + 84 + 65м, общей длиной путепровода 214м.

Опоры монолитные на свайном основании.

Возможны способы монтажа навесной сборкой и бетонированием.

Данный вариант имеет гармоничный эстетический вид, но имеет более высокую стоимость и большие сроки строительства в сравнении с остальными вариантами.

 

 

К расчету выбран Вариант 1

I. Расчет железобетонной плиты проезжей части.

Расчет пролета плиты.

Определяем усилия в середине пролета плиты как в балке на двух опорах.

Собственный вес плиты и покрытия (1 пог. м): 1)

Расчет плиты на прочность на стадии эксплуатации по изгибающему моменту.

Расчетные характеристики: для плиты принят бетон В40 с Rb = 20МПа, Rb,ser = 29МПа и стержневая арматура класса А-III, ⌀20мм, 24мм; c Rs =… Производим расчет для сечения шириной 1м.  

Условие соблюдается.

Производим проверку принятого армирования:  

Условие соблюдается.

Производим проверку принятого армирования:

Расчет плиты по предельным состояниям второй группы.

Конструкция плиты армирована ненапряженной арматурой, поэтому расчет на образование трещин не требуется.

Расчет по раскрытию трещин, нормальных к продольной оси элемента

где s - растягивающее напряжение, равное для ненапрягаемой арматуры напряжению… Е - модуль упругости Es, принимаемый для ненапрягаемой арматуры класса АIII равным 1,96·105 МПа;

Условие выполняется.

r = 6d = 6х24мм = 144мм; Ar = 381.6 см2 b - коэффициент, учитывающий степень сцепления арматурных элементов с бетоном,… n = 9; - число арматурных элементов с одинаковым номинальным диаметром d;

Условие выполняется.

 

 

Расчет консоли плиты.

Определяем усилия в заделке плиты.

1) 2)

Пешеходная нагрузка.

  Динамический коэффициент для пешеходной нагрузки:

Расчет консоли плиты на прочность на стадии эксплуатации по изгибающему моменту.

Расчетные характеристики: для плиты принят бетон В40 с Rb = 20МПа, Rb,ser = 29МПа и стержневая арматура класса А-III, ⌀20мм, c Rs = 365МПа,… Производим расчет для сечения шириной 1м.  

Условие соблюдается.

Производим проверку принятого армирования:

Расчет консоли плиты по предельным состояниям второй группы.

Конструкция консоли плиты армирована ненапряженной арматурой, поэтому расчет на образование трещин не требуется.

Расчет по раскрытию трещин, нормальных к продольной оси элемента

где s - растягивающее напряжение, равное для ненапрягаемой арматуры напряжению… Е - модуль упругости Es, принимаемый для ненапрягаемой арматуры класса АIII равным 1,96·105 МПа;

Условие выполняется.

 

II. Расчет балки пролетного строения.

 

Пролетное строение представляет собой неразрезную балку коробчатого поперечного сечения с пролетами 26 + 3х45 + 39.3м.

Монтаж балки производится методом продольной надвижки при бетонировании захватками по 15.75м.

Постоянные нагрузки (на 1 п.м.).

Первая часть постоянной нагрузки (собственный вес балки):

Определение КПУ.

 

Для коробчатых п.с. определяем КПУ по методу рычага.

Учитываем коэффициент полосности S:

Нагрузка А-14

2) для следующей полосы: S2тел=1, S2v=0.6. 3) для 3-й полосы: S3тел=1, S3v=0.6. 4) для 4-й полосы: S4тел=1, S4v=0.6.

Нагрузка НК-100

Пешеходная нагрузка

Определение усилий по линиям влияния.

  Строим линии влияния усилий M и Q в сечениях 1-3. Нагрузка от собств. веса:

Площади участков линий влияния

Результаты определения усилий

где коэффициент надежности по нагрузке ,

Огибающие эпюры моментов

Расчет сечений пролетного строения по предельным состояниям I и II группы.

 

Расчетные характеристики: для пролетного строения принят тяжелый бетон В40 с

R_b = 20МПа, R_bn = 29МП, R_bt = 1.4 МПа, R_bt,ser = 2,1 МПа; арматурные канаты из высокопрочной проволоки d=5мм (каждый канат состоит из семипроволочных прядей К7, d=15 мм), Е_p = 1,67·10⁵МПа, R_s =1025МПа; поперечная арматуракласса АIII

Геометрические характеристики сечений.

 

Сечение № 1( в середине пролета).

(Mрmax - положителен, значит подбираем армирование для растянутого нижнего пояса).   Приводим коробчатое сечение к двутавровому.

Сечение № 2 (в четверти пролета).

Mрmax = 11461.06 кНм , Mрmin = -1689.367кНм (Mрmax - положителен, Mрmin – отрицателен, значит подбираем армирование для…  

Сечение № 3 (над опорой).

(Mрmin - отрицателен, значит подбираем армирование для растянутого верхнего пояса).   Приводим коробчатое сечение к тавровому.

Определение величины предварительного напряжения.

Потери сил предварительного напряжения.

- в конструкциях с натяжением арматуры на бетон - потери вследствие деформации анкеров, трения арматуры о стенки закрытых и открытых каналов,… Ко вторым потерям следует относить: - в конструкциях с натяжением арматуры на бетон - потери вследствие усадки и ползучести бетона, релаксации напряжений…

Потери в сечении 1 (в середине пролета).

1. Деформация анкеров, расположенных у натяжных устройств, при натяжении на бетон: 2. Трение арматуры о стенки закрытых и открытых каналов при натяжении арматуры на бетон:

Потери в сечении 2 (в четверти пролета).

1. Деформация анкеров, расположенных у натяжных устройств, при натяжении на бетон: 2. Трение арматуры о стенки закрытых и открытых каналов при натяжении арматуры на

Потери в сечении 3 (над опорой).

1. Деформация анкеров, расположенных у натяжных устройств, при натяжении на бетон: 2. Трение арматуры о стенки закрытых и открытых каналов при натяжении арматуры на

Расчет по прочности сечений, нормальных к продольной оси элемента.

 

Расчетные характеристики: для пролетного строения принят тяжелый бетон В40 с

R_b = 20МПа, R_bn = 29МП, R_bt = 1.4 МПа, R_bt,ser = 2,1 МПа; арматурные канаты из высокопрочной проволоки d=5мм (каждый канат состоит из семипроволочных прядей К7, d=15 мм), Е_p = 1,67·10⁵МПа, R_s =1025МПа;

 

Сечение 2 (в четверти пролета).

Вычисляем характеристику сжатой зоны бетона: sSR =Rp+500 -sp=1025+500 - (1200-316.37) = 641.4МПа - напряжение в напрягаемой арматуре

Условие соблюдается.

Процент армирования рабочей арматурой: Предельный процент армирования:

Условие соблюдается.

 

Процент армирования рабочей арматурой:

Предельный процент армирования:

Минимальный процент армирования:

Сечение 1 (в середине пролета).

sSR =Rp+500 -sp=1025+500 - (1200-357.28) = 682.28МПа - напряжение в… -предельное напряжение в арматуре сжатой зоны, принимаем равным 500 МПа.

Условие соблюдается.

 

Процент армирования рабочей арматурой:

Предельный процент армирования:

Минимальный процент армирования:

 

Сечение 3 (над опорой).

sSR =Rp+500 -sp=1025+500 - (1200-316.37) = 641.4МПа - напряжение в напрягаемой… -предельное напряжение в арматуре сжатой зоны, принимаем равным 500 МПа.

Условие соблюдается.

Процент армирования рабочей арматурой: Предельный процент армирования:

Расчет по прочности сечений, наклонных к продольной оси элемента, по поперечной силе.

 

Сечение 3 (над опорой).

Примем шаг поперечных стержней s = 40см, у опор – 20см.   Для железобетонных элементов с поперечной арматурой должно быть соблюдено условие, обеспечивающее прочность по сжатому…

Условие выполняется.

Расчет наклонных сечений элементов с поперечной арматурой на действие поперечной силы следует производить из условия: для элементов с напрягаемой арматурой при наличии ненапрягаемых хомутов Q £ S Rpw Api sin a + S Rsw Asw + S Rpw Apw + Qb + Qrw;

Условие выполняется.

2) Пусть с = h0 =2.657м SRswAsw = 280МПа ∙7∙ 2∙1.13см2∙10-4 = 443кН

Условие выполняется.

SRswAsw = 280МПа ∙4∙ 2∙1.13см2∙10-4 = 253кН

Условие выполняется.

 

Расчет по предельным состояниям второй группы.

Расчет по образованию трещин, нормальных к продольной оси элемента

Сечение 2 (в середине пролета). Элементы автодорожных и городских мостов (кроме стенок балок пролетных…  

Расчет по раскрытию трещин, нормальных к продольной оси элемента

Ширину раскрытия нормальных и наклонных к продольной оси трещин аcr, см, в железобетонных элементах, проектируемых по категории требований по… где s - растягивающее напряжение, равное для напрягаемой арматуры приращению напряжений Dsp после погашения обжатия…

Список литературы.

 

1. Примеры расчета железобетонных мостов / Я.Д.Лившиц, М.М.Онищенко, А.А.Шкуратовский. - К.: «Вища школа». Головное изд-во, 1986. - 263 с.

2. СНиП 2.05.03 – 84*. Мосты и трубы. - М.: 1996.

3. СНиП 2.03.01 – 84*. Бетонные и железобетонные конструкции. - М.: 1986.