Расчет железобетонного моста

По данным 2004 года стоимость  составила С=375150*67=25135050 руб.

 

1.3.Составление третьего варианта

1.3.1.Выбор  основных высотных отметок и  конструкций моста третьего варианта

 

В третьем варианте назначение схемы моста делаем из экономических  соображений. Величина пролётов определяется из условия перекрытия автодороги I категории габарит 2(Г-15,25). Конструкция представлена Т-образной рамой с двумя пролетами и переменной высотой.

По заданию необходимо определить отметку бровки земляного  полотна БЗП, которую определим  по формуле:

БЗП=ПР-0.9м, 

ПР=Н_г+Δ₁+h_стр;

Где Н_г – уровень верха габарита; Δ₁ - нормируемое номинальное возвышение низа конструкции над габаритом по требованию заказчика ( =0.2м); h_стр - строительная высота среднего пролётного строения в пролёте [табл.1.1].

ПР=89,4+0,2+3=92,6м.

БЗП=92,6-0,9=91,7м.

Принимаем левый устой  монолитным необсыпным, вследствие того, что при принятии сборного устоя, длина пролета возрастает, и стоимость  увеличения длины пролета значительно  больше, чем разница между разными  видами устоев. Уклон устоя составляет 1:1,25, ширина шкафной части равна  А=0,75м для обеспечения размещения на ней пролетного строения, ширина устоя В=3,8м. Фундамент устоя для  первого варианта запроектируем, заглубив подошву фундамента на 0,5м в более  прочный грунт - мергель. Обрез фундамента ОФ заглубляем на 0,5м ниже уровня земли  из эстетических соображений.

Правый устой принимаем  сборным обсыпным с уклоном 1:1,25. Ширина шкафной части А=1,00м. Сваи для сборного устоя принимаем 40см*40см. N_свай=1,4*N_p/N₁=1,4*9800/15009 свай.

Ширину стойки сделаем 1,7м. Высота ригеля переменная: от 2м  на опоре до 2,5м на стойке.

1.3.2.Подсчёт  строительной стоимости моста третьего варианта

 

Составим ведомость  объёмов работ.

Подсчитаем объёмы и  стоимости:

Устройство котлованов под фундаменты с водоотливом. Стоимость 1м³ - 2,5 руб.

V=11,78*5,8*3,48+3,7*5,6*5,2=371м³

С=371*2,5=928руб.

Шпунтовое ограждение. 1 п.м. = 50 кг. Стоимость 1т – 250 руб.

V=0,05(3,5(2*12+2*5,8)/0,4+5,13(2*5,8+2*3,7)/0,4)=27,8т.

С=27,8*250=6950руб.

Бетонная кладка фундаментов. Стоимость 1м - 50 руб.

V=10,78*4,8*2,98+2,7*4,6*4,4=209м³

С=209*50=10450руб.

Изготовление и забивка  железобетонных свай. Стоимость 1м³ – 345 руб.

V=12*0,4*0,4*9=17,3м³

С=17,3*345=5969руб.

Устройство монолитных бетонных ростверков. Стоимость 1м³ – 89руб.

V=5,1*8*2=82м³

С=82*89=7298руб.

Сооружение сборно-монолитных опор и монолитных устоев. Стоимость 1м³ – 110руб.

V=15,7+248+1,2*3,8*5,71=290м³

С=290*110=31900руб.

Неразрезные балочные пролетные строения на железных дорогах из обычного железобетона. Стоимость 1м³ – 650руб.

V=3,64*48,85*2=356м³

С=356*650=231400руб.

Мостовое полотно  на балласте. Стоимость 1м – 98руб.

L=104,55м

С=104,55*98=10246руб.

Гидроизоляция балластного корыта железнодорожного моста с устройством водоотвода. Стоимость 1м² – 20руб.

S=104,55*5,9=617м².

С=617*20=12340руб.

Данные по расчетам объемов  и стоимостей сведены в таблицу 1.4.

Таблица 1.4- Ведомость объёмов работ по варианту 3.

Наименование  элементов	Единица измерения	Количество	Стоимость единицы,  руб.	Стоимость общая   руб.
Устройство  котлованов под фундаменты с водоотливом	м3	371	2,5	928
Шпунтовое ограждение	т	27,8	250	6950
Бетонная  кладка фундаментов	м3	209	50	10450
Изготовление  и забивка железобетонных свай	м3	17,3	345	5969
Устройство  монолитных бетонных ростверков	м3	82	89	7298
Сооружение  сборно-монолитных опор и монолитных устоев	м3	290	110	31900
Неразрезные балочные пролетные строения	м3	356	650	231400
Мостовое  полотно на балласте	м	104,55	98	10246
Гидроизоляция балластного корыта	м2	617	20	12340

По укрупненным расценкам  данных 1984г. Для региона Западной Сибири суммарная стоимость мосты  составила (317481)*1,5=476222руб.

По данным 2004 года стоимость  составила С=476222*67=31906841 руб.

Вывод.

Стоимости мостов в первом приближении показаны в таблице 1.5

Таблица 1.5 Стоимости мостов

№ варианта	Стоимость, руб.
Вариант №1	27973070
Вариант №2	25135050
Вариант №3	31906841

К расчету принимаем  вариант №2.

 

2 Статический расчет пролетного  строения

2.1 Расчет плиты балластного корыта

 

Исходные данные для  расчета:

Схема моста 48,85+48,85.

L = 48,85 м – полная длина пролета;

В 60 – класс бетона;

А II – класс арматуры;

d₁ = 0,2м – толщина плиты;

В = 2м – расстояние между осями балок;

В₁ = 4,90м – ширина балластного корыта;

b = 0,3м – толщина ребра балки двутавра.

2.1.1 Нормативные постоянные и временные  нагрузки.

 

На внешнюю консоль  действуют нагрузки, которые можно  определить по следующим формулам:

Нагрузка от собственного веса плиты балластного корыта:

где γ₁ – удельный вес железобетона (γ₁ = 24,5 кН/м³),

d₁ – толщина плиты (d₁ = 0,2 м).

 

Нагрузка от веса мостового  полотна:

 

где γ₂ – удельный вес балласта с частями пути (γ₂ = 19,6кН/м³),

d₃ – толщина балласта под шпалой (d₃ = 0,5м).

 

Нагрузка от тротуаров:

Нагрузка от перил:

Нагрузка от подвижного состава, передаваемая на внешнюю консоль:

 

Нагрузка от подвижного состава, передаваемая на правую консоль: 

 

где K – класс нагрузки (по заданию K = 16), = 0,35м.

 

 

Данные нагрузки на расчетной  схеме распределяются по следующим  длинам:

 

 

 

 

 

где b – толщина стенки (b = 0,3 м);

B₁ – ширина балластного корыта (B₁ = 4,9м).

 

 

 

 

 

 

 

2.1.2 Расчетные усилия.

 

За расчетные сечения  принимаем те сечения плиты, где  действуют максимальные изгибающие моменты M₁ (на внешней консоли) и M₂ (на внутренней).

Расчет плиты производится по предельным состояниям первой группы (на прочность и выносливость) и  второй группы (на трещиностойкость).

 

Значения моментов и  поперечных сил определяются:

для расчета на прочность:

 

 

 

 

для расчета на выносливость:

 ,

 

для расчета на трещиностойкость:

 

 

 – коэффициент надежности  по постоянным нагрузкам, равен  1,1 (таблица 8 /1/);

коэффициент надежности по весу балласта, 1,3 (таблица 8 /1/);

коэффициент надежности по временной нагрузке, равен 1,3 (таблица 13 /1/);

(1+μ) – динамический коэффициент, равен 1,5(для расчета на прочность), равен 1,3(для расчета на выносливость) (п.2.22 /1/).

Для расчетов на прочность:

 

 

 

 

Для расчетов на выносливость:

 

 

Для расчетов на трещиностойкость

 

 

 

В дальнейшем расчеты  производим на наибольшие значения изгибающих моментов и поперечных сил.

Расчетные значения изгибающих моментов

– на прочность M₀ = 78,7кН∙м;

– на выносливость M₀ = 54,4 кН∙м;

– на трещиностойкость М₀ = 42,1 кН∙м.

Расчетное значение поперечной силы Q₀ = 185 кН.

2.1.3 Назначение основных размеров

 

При криволинейных вутах  расчетная высота сечения определяется по формуле:

где R – радиус вута, 0,3 м;

d₁ – толщина плиты, 0,3 м.

 

Расстояние от центра тяжести площади сечения арматуры до растянутой грани плиты определяется по формуле:

 

где d – диаметр арматуры (по п.3.118 /1/ d = 0,016 м);

a_з.с. – толщина защитного слоя бетона от его наружной поверхности до поверхности арматуры (по п.3.119 /1/ a_з.с. = 0,02 м);

 

Из условия прочности  находится необходимая площадь  арматуры:

 

 

где M₀ – изгибающий момент для расчета на прочность, 78,7 кН∙м;

R_s – расчетное сопротивление арматуры (по п.3.37 /1/ R_s = 250 МПа);

z – плечо внутренней пары сил, в первом приближении равно, м:

 

 

 

 

Необходимое число стержней определяется:

 

где A_si – площадь одного стержня арматуры, 2,011∙10^-4 м².

 

По СНиПу принимаем  число стержней равным 7 шт. Тогда  площадь арматуры составит:

 

2. 1.4 Проверка расчетного сечения  плиты по прочности

 

Расчет производится на максимальное значение изгибающего  момента из предположения, что напряжения в сжатой зоне бетона достигли величины расчетного сопротивления бетона на сжатие, и на растяжение бетон не работает. Расчет выполняется по прочности  нормального сечения на действие изгибающего момента и на действие поперечной силы.

Общее условие прочности  по изгибающему моменту:

 

где M₀ – изгибающий момент для расчета на прочность, 78,7 кН∙м;

m_b7 – коэффициент условий работ (по п.3.25 /1/ m_b7 = 0,9);

R_b – расчетное сопротивление бетона В60 осевому сжатию (по п.3.24 /1/ R_b = 30 МПа);

h₀ – рабочая высота сечения, вычисляемая по формуле, м:

 

b – ширина плиты вдоль моста, 1 м;

x – высота сжатой зоны, определяемая по формуле, м:

 

 

Высота сжатой зоны ограничивается условием:

 

где

σ₁ – напряжения в арматуре, для ненапрягаемой арматуры равные R_s, МПа;

σ₂ – предельное напряжение в арматуре сжатой зоны, 500 МПа.

 

Условие соблюдается. Тогда, проверка на прочность:

 

Условие прочности по изгибающему моменту выполняется.

2. 1.5 Расчет на выносливость

 

Расчет на выносливость сводится к ограничению напряжений в бетоне и арматуре соответствующими расчетными сопротивлениями. Расчет производится по формулам сопротивления материалов без учета работы бетона растянутой зоны. Допускается, что арматура и  бетон работают в упругой стадии, и при действии многократно повторяющихся  нагрузок проявляется виброползучесть  бетона.

В расчетах на выносливость используются коэффициенты приведения площади арматуры и площади бетона с учетом виброползучести. В этом случае, условие прочности для  бетона записывается в следующем  виде:

 

  x' – высота сжатой зоны, определяемая по формулам упругого тела без учета растянутой зоны:

 

,

I_red – момент инерции приведенного к бетону сечения, вычисляемый по формуле, м⁴:

 

 

m_b1 – коэффициент условий работ, равный:

 

 

где β_b – коэффициент, учитывающий рост прочности бетона во времени (по п.3.26 /1/ β_b = 1,2);

ε_b – коэффициент, зависящий от асимметрии цикла повторяющихся напряжений ρ_b:

 

где σ_b,min и σ_b,max – соответственно минимальное и максимальное напряжения цикла, которые определяются по формулам, МПа:

 

 

где M_f,min и M_f,max – соответственно минимальное и максимальное значение изгибающих моментов для расчетов на выносливость, кН∙м. Значение M_f,max принимается равным расчетному значению изгибающего момента при расчетах на выносливость, а M_f,min определяется по формуле:

 

M_f,max = 54,4 кН∙м.

 

Таким образом, по таблице 26 /1/ ε_b = 1

 

 

Проверка выполняется.

Условие прочности для  арматуры записывается в следующем  виде:

 

где n' – отношение модулей упругости арматуры и бетона с учетом виброползучести (п.3.48 /1/ n' = 10);

где m_as1 – коэффициент условий работы арматуры, учитывающий многократно повторяющейся нагрузки, вычисляемый по формуле:

 

где β_ρω – коэффициент, учитывающий влияние на условия работы арматурных элементов наличия сварных стыков (сварка контактным способом);

ε_ρs – коэффициент, зависящий от асимметрии цикла повторяющихся напряжений ρ_s:

 

где σ_s,min и σ_s,max – соответственно минимальное и максимальное напряжения цикла, которые определяются по формулам, МПа:

 

 

 

Тогда, по п.3.39 /1/: ε_ρs = 0,698, β_ρω = 0,673.

 

 

Проверка не выполняется. Принимаем количество стержней 10:

 

 

 

2. 1.6 Проверка на трещиностойкость

 

При расчете на трещиностойкость проверяется выполнение условий  по образованию продольных трещин и  по раскрытию нормальных трещин.

Условие по раскрытию  нормальных трещин:

 

где a_cr – ширина раскрытия трещин, см;

∆_cr – допустимая ширина раскрытия трещин (таблица 39 /1/ ∆_cr = 0,02 см);

Ширина раскрытия  трещин определяется по формуле:

 

где σ_s – напряжение в арматуре, МПа;

      Е_s – модуль упругости арматуры (таблица 34 /1/ Е_s = 2,06∙10⁵ МПа);

      ψ – коэффициент раскрытия трещин, учитывающий степень сцепления арматуры с бетоном, для арматуры периодического профиля: