Расчет и конструирование плиты проезжей части

Введение

Железобетонные пролетные строения используются для пропуска по ним всех видов подвижных нагрузок – железнодорожного и автомобильного транспорта, пешеходов, трамваев, а также для прокладки различных коммуникаций.

Разработаны типовые конструкции пролетных строений, изготовляемых на специализированных заводах мостовых конструкций. Создаются новые технологии по устройству пролетных строений из железобетона. Балочные пролетные строения являются простейшими железобетонными конструкциями.

Создание прочной и долговечной железобетонной мостовой конструкции базируется на учете негативных факторов, проявляющихся в процессе ее эксплуатации, сложных технологических процессов при изготовлении бетона, особенностей воздействия подвижной нагрузки.

Целью проектирования и расчета железобетонных пролетных строений является обоснование размеров элементов пролетного строения с учетом обеспечения их прочности, устойчивости, жесткости и трещиностойкости и рационального использования в них бетона и арматуры.

Исходные данные для курсовой работы

1.Нормативная временная нагрузка – А14

2.Полная длина балки – 18 м

3.Габарит проезжей части – 8 м

4.Ширина тротуара – 1,0 м

5.Расстояние между осями балки – 1,85 м

6.Толщина ребра балки – 0,20 м

7.Класс бетона – В30

8.Класс арматуры – А300

Расчет и конструирование плиты проезжей части

Определение постоянных нагрузок, действующих на плиту

Постоянная нагрузка, действующая на плиту проезжей части, складывается из веса слоев дорожной одежды и ее собственного веса и собирается с 1 м² плиты. Нагрузка считается равномерно распределенной по поверхности плиты.

Нормативная и расчетная нагрузки для i-го слоя определяются:

q = 1,0 · 1,0 · δ_i · γ_i

q = q · γ_f

где q – нормативная нагрузка;

q – расчетная нагрузка;

δ_i – толщина i-го слоя;

γ_i – объемный вес i-го слоя;

γ_f – коэффициенты надежности для постоянной нагрузки принимаются

по табл. 1.1.1

Таблица 1.1.1 – Коэффициенты надежности по нагрузке y_f для постоянных нагрузок

Вид нагрузки и воздействия	Коэффициент надежности по нагрузке γf
Все нагрузки и воздействия, кроме указанных ниже в данной таблице	1,1 ''."•''•'ч','-'
Вес выравнивающего, изоляционного и за­щитного слоев автодорожных и городских мостов	1,3
Вес покрытия ездового полотна и тротуаров автодорожных и городских мостов	1.5

Расчетная нагрузка от веса слоев дорожной одежды и плиты проезжей части определяется:

q^Р=q₁^Р+ q₂^Р + q₃^Р + q₄^Р+ q₅^Р

где:

q₁^Р – расчетная нагрузка от а/б покрытия;

q₂^Р– расчетная нагрузка от защитного слоя;

q₃^Р– расчетная нагрузка от слоя гидроизоляции;

q₄^Р – расчетная нагрузка от выравнивающего слоя;

q₅^Р – расчетная нагрузка от ж/б плиты.

Вычисление нормативной и расчетной нагрузок на 1 м² плиты сведено в таблицу 1.1.2

Таблица 1.1.2 – Вычисление нормативной и расчетной нагрузок на 1 м² плиты

Виды нагрузки	Объемный вес, g, кН/м3	Нормативная нагрузка , кН/м2	Коэф-фициент надеж-ности, g f	Расчетная нагрузка, , кН/м2
А/бетонное покрытие, d1 = 9 см = 0,09 м	23,0	q = 1 х 1 х δ1 х γ1 =1 х 1 х 0,09 х 23=2,07	1,5	q = q х γf1 = 2,07 х 1,5 = 3,11

Окончание таблицы 1.1.2

Защитный слой d2 = 6 см = 0,06 м	25,0	q = 1 х 1 х δ2 х γ2 =1 х 1 х 0,06 х 25 = 1,5	1,3	q = q х γf2 = 1,5 х 1,3 = 1,95
Гидроизоляция, d3 = 0,5 см = 0,005 м	15,0	q = 1 х 1 х δ3 х γ3 =1 х 1 х 0,005 х 15 = 0,075	1,3	q = q х γf3 = 0,075 х 1,3 = 0,0975
Выравнивающий слой, d4 = 3 см = 0,03 м	21,0	q = 1 х 1 х δ4 х γ4 =1 х 1 х 0,03 х 21 = 0,63	1,3	q = q х γf4 = 0,63 х 1,3 = 0,819
Ж/б плита, d5 = 18 см = 0,18 м	25,0	q = 1 х 1 х δ5 х γ5 =1 х 1 х 0,18 х 25 = 4,5	1,1	q = q х γf5 = 4,5 х 1,1 = 4,95
	∑ q = 8,775		∑ q = 10,92

Проверка по прочности наклонного сечения

При расчете на прочность по поперечной силе проверка выполняется для наклонного сечения плиты вблизи ребра.

,

где Q – максимальное значение поперечной силы в опорном сечении от постоянной и временной нагрузок;

- поперечное усилие, передаваемое в расчете на бетон сжатой зоны.

,

, но не менее 1,3 и не более 2,5,

где - наибольшее скалывающее напряжение от нормативной нагрузки.

.

.

При проверку на прочность по наклонным сечениям допускается не производить:

(Далее проверку не производим)

Расчет и конструирование главной балки

Построение огибающих эпюр усилий

Рис. 2.4.1 – Огибающие эпюры усилий M^p_max и Q^p_max

Построение эпюры материалов

Построение эпюры материалов следует выполнять в следующем порядке:

1. В масштабе вычерчиваю половину балки, наношу линиями рабочую арматуру (№1,2,3,4,5) и конструктивную (№6);

2. Под балкой в масштабе вычерчиваю огибающую эпюру моментов;

3. В масштабе откладываю величину предельного момента M_пред ;

4. Нахожу долю момента ΔM=M_пред/n, провожу параллельные линии с интервалами ΔM. Точки (А) пересечения этих линий с огибающей эпюрой максимальных моментов будут определять теоретические точки обрывов или отгибов стержней;

5. Определяем длину заводки стержня за сечение (длина заделки l_s):

l_s = 22d= 22 36мм = 792мм = 0,792м. Получаю точки фактического обрыва А₁;

6. Из полученных точек А₁ провожу вертикальные линии до пересечения с рабочими стержнями. Это точки начала отгибов стержней рабочей арматуры;

7. В ненапрягаемых балках устанавливаемые по расчёту наклонные стержни располагаю симметрично относительно продольной оси изгибаемого элемента. Отгибаю стержни под углом 60°, завожу в сжатую зону и привариваю к верхнему стержню. Длина односторонних сварных швов не менее 12d=12 36мм=432мм=0,432м при толщине шва не менее 0,25d=9мм.

Эпюра материалов представлена в Приложении 1.

2.7 Проверка по прочности наклонного сечения

Зная места расположения отгибов арматуры и расположив минимально допустимое количество хомутов по длине балки, необходимо проверить прочность наклонного сечения (рис. 2.6.1).

Рис. 2.6.1 – Схема к расчету балки на прочность по наклонному сечению

Предельное значение внутренней поперечной силы определяют суммированием усилий, воспринимаемых бетоном сжатой зоны Q_b в наклонном сечении, в пересекающей наклонное сечение арматуры Q_отг, в хомутах Q_х и в продольной арматуре Q^г_w:

Данное уравнение можно записать в соответствии с [1,п.7.78] как сумму проекций всех сил на вертикальную ось:

,

- наибольшее скалывающее напряжение от нормативной нагрузки:

, если это условие выполняется, то проверку на прочность по наклонным сечениям допускается не проводить.

, если это условие не выполняется, то сечение должно быть перепроектировано.

Коэффициент условия работы:

,

но не менее 1,3 и не более 2,5.

,

,

Расчет наклонного сечения на действие поперечной силы выполнен. Максимальное значение поперечной силы Q в опорном сечении от внешней нагрузки, расположенной по одну сторону от рассматриваемого наклонного сечения меньше, чем сумма усилий, воспринимаемых бетоном сжатой зоны Q_b в наклонном сечении, в пересекающей наклонное сечение арматуры Q_отг и в хомутах Q_x .

Приложение 1

Список литературы

1. СНиП 2.05.03.-84*. Мосты и трубы. – М., 1996.

2. Щетинина Н.Н. Проектирование и расчет элементов балочного железобетонного пролётного строения автодорожного моста: Методичесие указания по курсовому проектированию для студентов специальности 291000 «Автомобильные дороги и аэродромы». – Омск: Изд-во СибАДИ, 2012.

Введение

Железобетонные пролетные строения используются для пропуска по ним всех видов подвижных нагрузок – железнодорожного и автомобильного транспорта, пешеходов, трамваев, а также для прокладки различных коммуникаций.

Разработаны типовые конструкции пролетных строений, изготовляемых на специализированных заводах мостовых конструкций. Создаются новые технологии по устройству пролетных строений из железобетона. Балочные пролетные строения являются простейшими железобетонными конструкциями.

Создание прочной и долговечной железобетонной мостовой конструкции базируется на учете негативных факторов, проявляющихся в процессе ее эксплуатации, сложных технологических процессов при изготовлении бетона, особенностей воздействия подвижной нагрузки.

Целью проектирования и расчета железобетонных пролетных строений является обоснование размеров элементов пролетного строения с учетом обеспечения их прочности, устойчивости, жесткости и трещиностойкости и рационального использования в них бетона и арматуры.

Исходные данные для курсовой работы

1.Нормативная временная нагрузка – А14

2.Полная длина балки – 18 м

3.Габарит проезжей части – 8 м

4.Ширина тротуара – 1,0 м

5.Расстояние между осями балки – 1,85 м

6.Толщина ребра балки – 0,20 м

7.Класс бетона – В30

8.Класс арматуры – А300

Расчет и конструирование плиты проезжей части