Мосты больших пролетов

Петербургский государственный университет путей сообщения

 

 

Кафедра «Мосты»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

«Мосты больших  пролетов»

 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил студент

группы МТ – 901

Труфакин А.С.

 

Проверил:

Абрамов О. В.

 

Принял:

Барановский А.А,

 

 

 

 

 

 

Санкт-Петербург

2013 г.

 

 Введение

Висячие и вантовые мосты  отличаются особым разнообразием возможных  решений как по общей компоновки сооружения и его основным размерам, так и по конструктивным формам. Обладая высокой перекрывающей  способностью, такие мосты применяются при пролетах от 100 до 1000 м и более.

Висячими мостами называются мосты, у которых основными несущими элементами являются свободно провисающие  растянутые кабели, загруженные поперечной нагрузкой. В состав современных  висячих мостов обязательно входит балка жесткости, ограничивающая перемещение кабеля под нагрузкой.

Вантовые мосты представляют собой одну из разновидностей висячих  мостов. Основными их несущими элементами являются либо вантовые фермы, либо комбинированные  вантовые системы, в которых ванты работают в сочетании с балкой жесткости.

Висячие и вантовые системы  мостов - самые из наиболее прогрессивных  в современном мостостроении. Они  широко используются в зарубежной практике строительства мостов.

 

 

 

Вариант 1

 

В этом варианте запроектируем двухпролетную вантово-балочную систему с малым количеством  вант.

 

Конструкцию балки жесткости  примем замкнутого коробчатого сечения  обтекаемой формы с набором  продольных и поперечных ребер, обладающих большой  крутильной жесткостью.  Ее высоту назначим  h_б=2 м.

Пилон запроектируем железобетонным, шириной вдоль моста b_п=4 м. 

Высота пилона h_п=48 м, эта высота обеспечивает минимальный угол наклона крайних вант 20°.

Ширина панелей 30 м.

 

 

Расчет фундаментов  промежуточных опор:

Примем количество буронабивных свай диаметром 1,7м свай равное 24, три ряда по 8 свай и длинной 20м. Размеры ростверка при этом будут равны 5,4х26,4м. и высотой 2,5м.

Посчитаем нагрузки, действующие на сваи:

 

N=G_пр+G_тр+G_мп+G_оп+G_вант+G_пил+N_вр

 

где G_пр – вес пролетного строения (балки жесткости), без учета мостового полотна.

G_тр – вес тротуаров.

G_мп - вес мостового полотна.

G_оп – вес ростверка.

G_вант – вес вант.

G_пил – вес пилона.

N_вр – временная нагрузка.

 

 

 

N=439,1+59,5+381,8+3743,6+95,8+3367,5+602=8688,6т

 

Проверим условие:

 

Расчет показал что, ранее назначенное нами количество удовлетворяет проверки несущей способности свай по грунту.

 

 

Расчет стоимости варианта:

 

Наименование элементов моста.	Единица измерения.	Стоимость единицы, руб	Количество.	Стоимость, руб.
Устройство буронабивных свай	1м3 сваи	190	2893,8	549280
Сооружение монолитного железобетонного  ростверка.	1м3	140	6485,8	908012
Стоимость опор        3 шт				1457292
Изготовление и монтаж металлического пролетного строения.	т	1300	878,2	1141660
Изготовление и монтаж жб пилона.	1м3	200	1390	278000
Стоимость пилонов         1 шт				1419660
Кабели и ванты	т	3000	95,8	287400
Устройство асфальтобетонного  покрытия проезжей части.	1м2	20	2868,6	57372
Общая стоимость моста:				3219937

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вариант 2.

 

В этом варианте запроектируем  трехпролетную вантово-балочную систему. Ванты расположим по схеме “пучок”.

 

Балку жесткости запроектируем  с двумя раздельными коробчатыми  балками, так как в данном варианте моста две плоскости вант. Высота балки жесткости равна h_б=2,7 м.

Пилон запроектируем  металлическим шириной вдоль моста b_п=3 м. 

Высота пилона h_п=40 м, эта высота обеспечивает минимальный угол наклона крайних вант 20°.

Ширина панелей 14,0м, ширина центральной панели 35м.

 

 

 

 

Расчет фундаментов  промежуточных опор:

Примем количество буронабивных свай диаметром 1,7м свай равное 33, три ряда по 11 свай и длиной 20м. Размеры ростверка при этом будут равны 5,4х26,4м. и высотой 2,5м.

Посчитаем нагрузки, действующие  на сваи:

 

N=G_пр+G_тр+G_мп+G_оп+G_вант+G_пил+N_вр

 

где G_пр – вес пролетного строения (балки жесткости), без учета мостового полотна.

G_тр – вес тротуаров.

G_мп - вес мостового полотна.

G_оп – вес ростверка.

G_вант – вес вант.

G_пил – вес пилона.

N_вр – временная нагрузка.

 

 

 

 

N=762,5+103,3+662,8+3743,6+166,3+2799,7+753=8991т

 

Проверим условие:

 

Расчет показал что, ранее назначенное нами количество удовлетворяет проверки несущей способности свай по грунту.

 

 

Наименование элементов моста.	Единица измерения.	Стоимость единицы, руб	Количество.	Стоимость, руб.
Устройство буронабивных свай	1м3 сваи	190	4305,12	819922
Сооружение монолитного железобетонного ростверка.	1м3	140	6485,8	908012
Стоимость опор        4 шт				1727934
Изготовление и монтаж металлического пролетного строения.	т	1300	1906,2	2477800
Изготовление и монтаж жб пилона.	т	200	2690	538000
Стоимость пилонов         2 шт				3015800
Кабели и ванты	т	3000	357	1071000
Устройство асфальтобетонного  покрытия проезжей части.	1м2	20	5040	100800
Общая стоимость моста:				5915534

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вариант 3.

В этом варианте примем висячую  трехпролетную систему. Основной и  смежный габариты перекрываем пролетом в 263,7 м, Боковые пролеты примем равные 100 м.

 

      Стрелу провисания  примем равную f=25 м.

Очертание кабеля висячего моста принимаем по квадратной параболе.

Возвышение кабеля в  середине пролета над балкой жесткости  примем h₀=6 м.

Конструкцию балки жесткости примем замкнутого коробчатого сечения  обтекаемой формы с набором  продольных и поперечных ребер, обладающих большой  крутильной жесткостью. Ее высоту назначим  h_б=3 м.

Пилон запроектируем  жб шириной вдоль моста b_п=1,5 м., поперек l_п=1,5 м. 

Высота пилона h_п=31 м.

Ширина панели в главном  пролете d=14,55м.

Для увеличения жесткости  системы установим нисходящие ванты.

 

Расчет фундаментов  промежуточных опор:

Примем количество буронабивных свай диаметром 1,6м свай равное 33, три ряда по 11 свай и длинной 20м. Размеры ростверка при этом будут равны 5,4х26,4м. и высотой 2,5м.

Посчитаем нагрузки, действующие  на сваи:

 

N=G_пр+G_тр+G_мп+G_оп+G_вант+G_пил+N_вр

 

где G_пр – вес пролетного строения (балки жесткости), без учета мостового полотна.

G_тр – вес тротуаров.

G_мп - вес мостового полотна.

G_оп – вес ростверка.

G_вант – вес вант.

G_пил – вес пилона.

N_вр – временная нагрузка.

 

 

 

 

N=762,5+103,3+662,8+3743,6+166,3+2799,7+753=8991т

 

Проверим условие:

 

Расчет показал что, ранее назначенное нами количество удовлетворяет проверки несущей  способности свай по грунту.

 

Расчет стоимости варианта:

 

Наименование элементов моста.	Единица измерения.	Стоимость единицы, руб	Количество.	Стоимость, руб.
Устройство буронабивных свай	1м3 сваи	190	4305,12	819922
Сооружение монолитного железобетонного  ростверка.	1м3	140	6485,8	908012
Стоимость опор        4 шт				1727934
Изготовление и монтаж металлического пролетного строения.	т	1300	1906,2	2475800
Изготовление и монтаж жб пилона.	т	200	2690	536000
Стоимость пилонов         2 шт				3015800
Кабели и подвески	т	3000	357	1071300
Устройство асфальтобетонного  покрытия проезжей части.	1м2	20	5040	99500
Общая стоимость моста:				5855534

 

 

Сравнение вариантов  вантового моста.

 

	1 вариант	2 вариант	3 вариант
Схема моста.	Двухпролётный вантовый	Трехпролетный вантовый.	Трехпролетный висячий.
Стоимость	3.219.937 руб	5.915.534  руб	5.855.534  руб
Длина	1156 м	1006 м	1022 м

 

Самый дешевый вариант  по предварительным расчетам является первый вариант, так же у него самая малая полная длина. Второй вариант имеет лучшие архитектурные качества. Первый и второй варианты имеют внешне распорную систему, что увеличивает жесткость моста.

Во первом варианте присутствуют ванты оттяжки для увеличения жесткости пролетного строения, что  значительно усложняет конструкцию  узлов прикрепления к балки жесткости. Первый и второй варианты гораздо  проще по конструкции. В третьем  варианте мы имеем сложную комбинированную систему совмещающую экстродозную и вантовую систему, что меняет архитектурный вид пилона не в лучшую сторону.

Из всего вышеизложенного  принимаем решение разрабатывать  второй вариант.

 

 

 

3. Расчёт элементов вантового моста.

3.1. Расчёт усилий в вантах.

 

Определяем растягивающие усилия в вантах по формуле:

где р, p_ν – интенсивность соответственно постоянной и временной нагрузки;

d – расстояние между точками прикрепления вант на балке жесткости (панель);

α – углы наклона вант к горизонту;

P_тел =1,2

Интенсивность постоянной нагрузки:

 

 

Интенсивность временной  нагрузки:

 

Усилия в вантах:

                        

№  ванты	α	sin αi	cosαi	d, м длина панели	Nв, усилие в ванте
1	21	0,358	0,934	30	1468,2
2	24	0,407	0,914	30	1291,4
3	29	0,485	0,875	30	1083,7
4	41	0,656	0,755	30	801,2
5	41	0,656	0,755	30	801,2
6	29	0,485	0,875	30	1083,7
7	24	0,407	0,914	30	1291,4
8	21	0,358	0,934	30	1468,2