Исследованный район располагается во II дорожно-климатической зоне, по степени увлажнения относится к 1, 2 и 3 типу местности.
В геологическом строении принимают участие породы четвертичного, юрского и каменноугольного возраста.
Мостовой переход расположен в пределах поймы реки. Поверхность поймы ровная слабо наклоненная в сторону реки, отметки поверхности изменяются незначительно, от 109,5м до 113,7м.
Подземные воды на участке мостового перехода вскрыты в аллювиальных песках и в каменноугольных отложениях. Грунтовые воды в аллювиальных песках на пойме реки залегают на глубине от 0,4м до 4,7м. Уровень воды имеет тесную гидравлическую связь с водой в реке. Напорные трещинные воды отмечены в прослоях в коре выветривания известняка и по трещинам в известняке на глубине 20,3-29,7м. Высота напора достигает 17,9м.
5. По химическому составу подземные воды в основном гидрокарбонатно – натриево – кальциевые и гидрокарбонатно-кальциео-натриевые, пресные, умеренно жесткие. Степень агрессивного воздействия воды на бетон марки W4, согласно таблицам 5,6,7,26 СНиП 2.03.11-85, оценивается как слабоагрессивная по содержанию агрессивной углекислоты; к арматуре железобетонных конструкций – неагрессивная, и металлоконструкциям – как сильноагрессивная (СНиП 2.03.11-85). Коррозионная агрессивность воды по отношению к свинцовой оболочке изменяется от низкой до средней, к алюминиевой оболочке кабеля – средняя, согласно таблицам 3,5 ГОСТ 9.602-2005.
Нормативная глубина сезонного промерзания суглинистых грунтов – 1,4м, песчаных – 1,7м.
Грунты, залегающие с поверхности, обладают высокой степенью коррозионной активности по отношению к свинцу, средней – к алюминию и стали и не агрессивны к бетону, согласно ГОСТ 9.602-2005.
8. Для расчета оснований сооружения по деформациям и по несущей способности рекомендуется пользоваться расчетными значениями характеристик грунтов, приведенными в таблицах “ Нормативные и расчетные характеристики грунтов по ИГЭ ”.
II. Описание вариантов
1 вариант: несимметричная система с одним пилоном.
Схема моста: 218,84 м + 144,2 м
Пилон. Пилон представляет собой наклонную стоечную металлическую конструкцию. Высота пилона над пролетным строением 80,16 м. Ширина ноги пилона в поперечном сечении составляет 2 м, в продольном 3 м. Пролетное строение установлено на шарнирно-неподвижных опорах на 2-е наклонные стойки высотой 4,765 м, выходящих из массивной части фундамента пилона. Фундамент пилона представляет собой двухступенчатый ростверк, причем верхняя ступень высотой 3 м высотой и размерами 6х6 м. Нижняя ступень ростверка высотой 3,05 м и размерами 10,6х10,6 м. Опоры фундамента представляют собой 25 буровых столбов диаметром 1,2 м и длиной 12 м. Сваи расположены с шагом 2,2 м в плане. Со стороны большего пролета к пилону анкеруются 8 вант с шагом 3 м; cо стороны меньшего пролета - 5 вант; от верха пилона с шагом 3 м между первыми 2-мя и по 6 м остальные. Точка анкеровки самой верхней ванты находится на 3 м ниже самой верхней точки пилона.
Ванты. Диаметр ванты составляет 450 мм. Ядро ванты состоит из 19 высокопрочных канатов Фрейсине. Внешние два слоя ванты образованы Z-образной проволокой. Длина самой короткой ванты составляет 62,56 м. Длина самой длинной ванты 209,88 м. Угол примыкания вант к балке варьируется: со стороны большего пролета от 22° до 47°; со стороны меньшего пролета от 37° до 65°. Система вантовой фермы радиальная(бинарная?), мало-вантовая, имеет название «пучок».
Балка пролетного строения. Представляет собой неразрезную металлическую коробку с ортотропной плитой, и длинной панели 20 м. Блоки объединяются между собой при помощи высокопрочных болтов. Ширина балки составляет 21,1 м; высота балки 1,5 м. Концы балки опираются на промежуточные опоры эстакадной части. Ванты анкеруются к главным стенкам коробчатой балки.
2 вариант: симметричная система с одним пилоном.
Схема моста: 20 м + 20 м + 160 м + 160 м.
Пилон. Пилон представляет собой железобетонную конструкцию высотой 60 м. Расстояние между ногами пилона на опоре составляет 22 м. Ноги пилона сходятся в верхней части на расстоянии 13 м от верха пилона. Расстояние между ногами пилона в верхней части составляет 4 м. В верхней части ноги пилона объединены балкой жесткости высотой 5 м. Толщина ноги пилона – 2 м. Наклон ноги: 6,7:1. Т.к. бетон хорошо работает на сжатие, то анкеры будут располагаться крест накрест. Точка закрепления самой длинной ванты отстоит от верхушки пилона на 6 м. Количество анкеров с одной стороны ноги пилона – 7 штук. Они расположены с шагом 6 м. Пилон опирается на массивную опорную часть шириной 23,5 м и толщиной 5 м, которая в свою очередь опирается на ростверк шириной 21,5 м, толщиной 15,5 м и высотой 3 м. Фундамент состоит из буронабивных свай диаметром 0,6 м, которые располагаются в поперечном направлении в количестве 10 штук с шагом 2,1 м и в продольном направлении – в количестве 9 штук с шагом 1,6 м.
Ванты. Диаметр ванты составляет 450 мм. Ядро ванты состоит из 19 высокопрочных канатов Фрейсине. Внешний слой ванты образован Z-образной проволокой. Длина самой короткой ванты составляет 23,63 м. Длина самой длинной ванты – 147,488 м. Угол примыкания вант к балке варьируется от 20° до 38°. Ванты расположены по системе «веер».
Балка пролетного строения. Она представляет собой сталежелезобетонную конструкцию из блоков длиной 20 м. Блоки объединяются между собой при помощи высокопрочных болтов. Высота главной балки 2 м, ширина – 13,4 м. Высота железобетонной балки проезжей части составляет 25 см. Крайние балки моста опираются на устои, которые представляют собой опоры диаметром 4 м, опирающиеся на ростверк шириной 10 м и высотой 1,5 м. Фундамент устоя в продольном направлении состоит из 8 забивных свай диаметром 0,35м и длиной 6 м, которые располагаются с шагом 1,12м. Ванты анкеруются к балке при помощи серьги и проушины. В левой части моста предусмотрены две промежуточные опоры, на которые опираются два пролета длиной 20 м каждый. Опоры состоят из массивного ригеля высотой 10 м, который опирается на ростверк высотой 3 м и шириной 9 м. Фундамент состоит из 6 рядов забивных свай диаметром 350 мм. Расстояние между сваями 1680 мм.
3 вариант: симметричная система с одним главным пролетом.
Схема моста: 50 м + 50 м + 160 м + 50 м + 50 м.
Пилон. Пилон представляет собой массивную сталежелезобетонную конструкцию, которая располагается посередине балки пролетного строения. Высота пилона составляет 50 м. Ширина пилона – 3 м, толщина – 10 м. Фундамент пилона представляет собой массивный ростверк конической формы высотой 9,7 м, шириной по верху 10,9 м, по низу – 14,9 м. Ростверк опирается на ригель шириной 16,9 м и высотой 2,5 м. Фундамент состоит из 5 рядов свай-оболочек диаметром 1,2 м в поперечном направлении и 4 рядов – в продольном направлении. Глубина забивки свай 12 м. Шаг свай: в продольном направлении – 2,5 м, в поперечном – 3,37 м. Ванты анкеруются в массивной верхней части пилона, высота которой составляет 15 м и отстоит от верхушки пилона на 5 м. С левой стороны пилона количество анкеров составляет 13 штук в каждом ряду. Они располагаются с шагом 1 м по вертикали и 1,125 м – по горизонтали. С правой стороны количество анкеров – 10 штук в каждом ряду.
Ванты. Диаметр ванты составляет 450 мм. Она состоит из 19 высокопрочных канатов Фрейсине. Длина самой короткой ванты составляет 40,6 м, самой длинной – 151,5 м. Угол примыкания вант к балке варьируется от 17° до 52°. С левой стороны ванты расположены по системе «веер». С правой стороны все 10 вант выполняют роль оттяжки. Они располагаются параллельно друг другу и анкеруются на устое.
Балка пролетного строения. Она представляет собой сталежелезобетонную конструкцию из блоков длиной 10 м. Блоки объединяются между собой при помощи высокопрочных болтов. Высота главной балки 3 м, ширина – 10,25 м. Высота железобетонной балки проезжей части 0,3 м, ширина – 20,05 м. Ванты анкеруются в середине пролетного строения, тем самым образуя разделительную полосу шириной 4 м. Устой, на который опирается крайняя балка и анкеруютя ванты, имеет массивный ростверк, опирающийся на ригель шириной 22 м и высотой 4 м. Фундамент состоит из 6 рядов свай-оболочек диаметром 1,2 м с шагом 3,76 м и глубиной забивки 12 м. С левой стороны пролетное строение опирается на устой на устои, который представляет собой опору диаметром 4 м, опирающуюся на ростверк шириной 10 м и высотой 1,5 м. Фундамент устоя в продольном направлении состоит из 8 забивных свай диаметром 0,35м и длиной 6 м, которые располагаются с шагом 1,12м. С левой стороны предусмотрены 2 промежуточные опоры, на которые опираются 2 пролета длиной 50 м. Также одна опора расположена посередине справа. Пролеты там также по 50 м. Опоры состоят из массивного ригеля высотой 10 м, который опирается на ростверк высотой 3 м и шириной 9 м. Фундамент состоит из 6 рядов забивных свай диаметром 350 мм. Расстояние между сваями 1680 мм.
· Экономическое сравнение вариантов
1 вариант
| № п/п | Наименование сооружения | Наименование материала | Ед. измерения | Количество |
| Пилон | металл | т | 10904,4 | |
| анкеры | шт | |||
| 1 ступень фундамента | бетон | м3 | ||
| арматура | т | |||
| 2 ступень фундамента | бетон | м3 | ||
| арматура | т | |||
| Балка | металл | т | ||
| деформац. швы | м | 49,33 | ||
| опорные части | шт | |||
| анкеры | шт | |||
| Устои | бетон | м3 | ||
| арматура | т | 393,4 | ||
| бетон свай | м3 | 623,5 | ||
| арматура свай | т | |||
| Ванты | металл | м/т |
2 вариант
| № п/п | Наименование сооружения | Наименование материала | Ед. измерения | Количество |
| Пилон | бетон | м3 | ||
| сваи фундамента | м3 | 1221,5 | ||
| арматура | т | 244,3 | ||
| анкеры | шт | |||
| Ростверк пилона | бетон | м3 | ||
| арматура | т | |||
| Опоры пилона | бетон | м3 | ||
| арматура | т | |||
| Балка | бетон | м3 | 1599,3 | |
| арматура | т | 159,93 | ||
| металл | т | 2952,3 | ||
| деформац. швы | м | 35,54 | ||
| опорные части | шт | |||
| анкеры | шт | |||
| Устои | бетон | м3 | ||
| арматура | т | |||
| бетон свай | м3 | 591,1 | ||
| арматура свай | т | 118,2 | ||
| Ванты | металл | м/т | 2386,8/358,02 | |
| Промежуточные опоры | бетон | м3 | ||
| арматура | т | 410,4 | ||
| бетон свай | м3 | 332,5 | ||
| арматура свай | т | 33,25 |
3 вариант
| № п/п | Наименование сооружения | Наименование материала | Ед. измерения | Количество |
| Пилон | бетон | м3 | ||
| сваи фундамента | м3 | 90,5 | ||
| арматура | т | 18,09 | ||
| анкеры | шт | |||
| Ростверк пилона | бетон | м3 | 467,5 | |
| арматура | т | 93,5 | ||
| Опоры пилона | бетон | м3 | 1212,5 | |
| арматура | т | 242,5 | ||
| Балка | бетон | м3 | ||
| арматура | т | 207,9 | ||
| металл | т | 3452,3 | ||
| деформац. швы | м | 40,1 | ||
| опорные части | шт | |||
| анкеры | шт | |||
| Устой | бетон | м3 | ||
| арматура | т | |||
| бетон свай | м3 | 295,6 | ||
| арматура свай | т | 118,251 | ||
| Ванты | металл | м/т | 4912,4/614,05 | |
| Промежуточные опоры | бетон | м3 | ||
| арматура | т | 410,4 | ||
| бетон свай | м3 | 332,5 | ||
| арматура свай | т | 33,25 | ||
| Устой с оттяжкой | анкеры | шт | ||
| бетон | м3 | |||
| арматура | т | |||
| бетон свай | м3 | |||
| арматура свай | т | 781,7 |
· Построение линий влияния.
Для определения геометрических характеристик сечения балки, пилона и вант необходимо построить линии влияния. Линии влияния строятся путем создания плоской стержневой модели в программе Nastran.
Необходимо построить линии влияния следующих факторов:
1. В балке:
1) Линии влияния вертикальных прогибов в 0,25, 0,3, 0,5 длины пролета
2) Линии влияния моментов в 0,25, 0,3, 0,5 длины пролета
3) Линии влияния поперечных сил в приопорных сечениях и местах крепления вант
4) Линии влияния продольных сил в сечении возле пилона
5) Линии влияния напряжений в 0, 0,3, 0,5 длины пролета в верхней и нижней точках сечения балки.
2. В пилоне:
1) Линии влияния смещения верха и середины пилона
2) Линии влияния моментов заделки
3) Линии влияния поперечных сил в заделке
4) Линии влияния продольных сил в заделке
5) Линии влияния реакции в заделке
3. В вантах:
1) Линии влияния продольных сил.
3.1 Линии влияния в балке.
1. Линии влияния вертикальных прогибов.
По графику можно определить, что наибольшее усилие от временной нагрузки на левом пролете будет возникать в точке 23, т.е. примерно в 0,3 от длины пролета. Максимальная ордината составляет -0,0121 (-0,000000121), площадь линии влияния составляет -0,6728 (-0,000006728).
Наибольшее усилие в правом пролете возникают в точке 64, т.е. также как и в левом пролете в 0,3 от длины пролета. Максимальная ордината в точке составляет -0,0168 (-0,000000168). Она немного больше, чем в левом пролете. Это объясняется тем, что системе несимметрична и когда временная нагрузка находится в левом пролете, то ее небольшая часть воспринимается промежуточными опорами. Когда же нагрузка находится на правом пролете, то эта часть гораздо меньше. Площадь линии влияния составляет -1,0496 (-0,000010496).
Поскольку мост загружался силами, равными 100000, то все полученные значения линии влияния необходимо делить на 100000. Эти значения будут указаны в скобках.
2. Линии влияния моментов.
Максимальное значение ординаты линии влияния в левом пролете находятся в элементе 25, что является серединой пролета. Ордината составляет 1246290 (12,46). Площадь этой линии влияния составляет 84455920 (844,56).
Максимальное значение ординаты линии влияния в правом пролете находится в элементе 65. Он находится на 0,3 длины пролета. Значение ординаты 1712345 (17,12). Площадь линии влияния составляет 120002720 (1200,03). На этом графике наблюдается максимальные ординаты в разных точках пролета с каждой стороны. Это связано с тем, что со стороны левого пролета имеются промежуточные опоры. Кроме того на графике линии влияния элементов 16 и 56 не имеют ярко выраженной максимальной ординаты. Этот эффект возникает из-за того, что в программе Nastran выводить значения моментов можно только для элементов, а не для узлов.
3. Линии влияния поперечных сил в приопорных сечениях и в сечениях возле крепления вант.
На трех схемах показаны линии влияния для сечений с 1 по 25, с 29 по 49 и с 53 по 72 соответственно. На 1-й схеме имеются 2 точки не характерные для вантовых мостов. Их номера 1 и 5. Эти точки расположены между промежуточных опор, и имеют отличные от других линии влияния, поэтому их учитывать не будем.
Для левого пролета максимальная отрицательная поперечная сила будет возникать в элементе 9. Она находится между опорой и крайней вантой в самом начале пролета. Ордината линии влияния будет составлять -94556 (-0,945). Максимальная положительная поперечная сила в левом пролете возникает в элементе 37. Она будет иметь ординату линии влияния, равную 58443 (0,58). Эта точка находится в левом пролете рядом с вантой, которая находится рядом с пилоном. Амплитудное значение составляет 152999 (1,53).
Для правого пролета максимальное значение отрицательной поперечной силы будет в элементе 41, которая находится рядом с пилоном. Оно составит -83072 (-0,83). Максимальное положительное значение ординаты линии влияния для правого пролета будет иметь элемент 72, которая находится между крайней вантой и устоем. Ее значение составит 83894 (0,84). Амплитудное значение для правого пролета будет равно 166966 (1,67).
4. Линии влияния продольных сил в сечении у пилона.
В элементах, расположенных у пилона будут возникать большие продольные силы, возникающих от силы натяжения вант. Самые близкие к пилону элементы имеют номера 40 слева и 41 справа. Поскольку система несимметричная, то и значения этих сил будут разные. Причем значение силы в элементе 41 будет несколько больше, чем в элементе 40. Значение ординаты для точки 40 будет равно -142918 (-1,43), площадь -17526933 (-175,27), а для точки 41 – 179142 (-1,79), площадь -18457600 (-184,58).
5. Линии влияния напряжений.
Линии влияния напряжений строятся для элементов, находящихся у опор и в 0,3 и 0,5 длины пролета. Кроме того, линии влияния строятся 2 раза: для верхней и для нижней точек сечения балки.
Для верхней точки максимальное отрицательное значение линии влияния для левого пролета будет иметь элемент 19. Он находится в 0,3 длины пролета. Его значение равно -2787083 (-27,87) Площадь -222966640 (-2229,67). Помимо этого, элемент 9 будет иметь большое положительное значение 2797298 (27,97) Площадь 248737600 (2487,38). Он находится в рядом с опорой. Для правого пролета максимальное отрицательное значение будет иметь элемент 62. Он находится в 0,3 длины пролета и имеет значение -2908891 (-29,09) Площадь -232711280 (-2327,11). Положительные значения для правого пролета незначительны. Максимальное для элемента 19 имеет значение всего 280766 (2,81), площадь 22461280 (224,61).
Для нижней точки сечения линии влияния имеют практически зеркальное отражение относительно нуля. В левом пролете максимальное отрицательное значение имеет элемент 9. Оно составляет -4325524 (-43,26), площадь -346043360 (-3460,43). Максимальное отрицательное значение имеет элемент 19. Оно составляет 4279548 (42,80), площадь 342363840 (3423,64). В правом пролете максимальное положительное значение имеет элемент 62. Оно составляет 4369337 (43,69), площадь 349546960 (3495,47). Максимальное положительное значение также очень небольшое. В 25 элементе оно составляет 725050 (7,25), площадь 58004000 (580,04).
3.2 Линии влияния в пилоне
1. Линии влияния смещения верха и середины пилона.
Линии влияния перемещения в пилоне строятся для верха и середины пилона. Это необходимо для того, чтобы определить, какой вид изгиба имеет пилон. Точка 83 имеет максимальное перемещение -0,00291 (-0,0000000291), площадь -0,259 (-0,00000259) для левого пролета и 0,00371 (0,0000000371), площадь 0,330 (0,0000033) для правого пролета. Точка 88 имеет максимальное перемещение -0,00162 (-0,0000000162), площадь -0,144 (-0,00000144) для левого пролета и 0,00199 (0,0000000199), площадь 0,177 (0,00000177) для правого пролета.
Это говорит о том, что пилон изгибается равномерно, нет S-образного изгиба.
2. Линия влияния моментов заделки пилона.
Линии влияния моментов пилона строятся для нижнего и верхнего элемента пилона. В верхнем элементе (76) ординаты линии влияния незначительны по сравнению с элементом 73. В элементе 76 ординаты линии влияния имеют координаты 156311 (1,56) для левого пролета и -165519 (-1,66) для правого пролета. В элементе 73 ординаты линия влияния равны -3225115 (-32,25) для левого пролета и 3803988 (38,04) для правого пролета. Подбор сечения пилона будет производиться по элементу 73. Площадь положительной части линии влияния составляет 338132266 (3381,32). Площадь отрицательной части линии влияния составляет -286676888 (-2866,77). Площадь всей линии влияния составляет 51455378 (514,55).
4. Линия влияния продольной силы в заделке пилона.
Максимальная ордината линии влияния продольной силы будет тогда, когда нагрузка находится между 2-й и 3-й вантами правого пролета и составляет -106794 (-1,07). Площадь линии влияния составляет -22499740 (-225).
.3 Линии влияния вант
1. Линии влияния продольных сил в вантах.
Для вант строятся только линии влияния продольной силы, поскольку других сил в вантах не возникает. Это нужно для определения самых загруженных вант и подборки соответствующего сечения. Первый график соответствует вантам, расположенных в левом пролете. Второй график соответствует вантам, расположенным в правом пролете.
В левом пролете самой загруженной является ванта 93. Ордината линии влияния составляет 8516230 (85,16). Площадь линии влияния составляет 681298400 (6812,98). Помимо того, когда нагрузка переходит середину левого пролета, то в ванте 89 появляются сжимающие напряжения, и она выключается из работы. Когда нагрузка находится в левом пролете ванта 88 вообще не работает. Она включается в работу только тогда, когда нагрузка перемещается на правый пролет. Но когда нагрузка находится на правом пролете, то из работы выключаются ванты 94, 93 и частично 92.
В правом пролете линии влияния вант практически симметричны линиям влияния вант в левом пролете. Они имеют ординаты немного больше, чем ванты в левом пролете. Самая загруженная ванта 97. Ордината линии влияния 8949337 (89,49). Площадь линии влияния составляет 715946960 (7159,47). Ванта 101 практически не работает, когда нагрузка находится в правом пролете. Ванта 100 также имеет отрицательные значения напряжения, когда нагрузка переходит половину пролета. Когда нагрузка переходит на левый пролет, то нерабочими являются ванты 95, 96 и частично 97.
Для того, чтобы все ванты были включены в работу не зависимо от расположения временной нагрузки, будет производиться натяжение вант.
4. Обоснование принятых размеров поперечного сечения главных балок по условиям прочности и жесткости
4.1. Вычисление расчетных силовых факторов в середине пролета и на опоре
а) построение поперечной линии влияния нагрузки и вычисление коэффициентов поперечной установки.
КПУ для балки:
А14-I тележка КПУ = 0,5х(1+1+1+1) = 2
А14-I распределенная КПУ = 0,5х(1+1+0,6(1+1)) = 1,6
А14-II тележка КПУ = 0,5х(1+1+1+1+1+1+1) = 3
А14-II распределенная КПУ = 0,5х(1+1+0,6(1+1)+0,6(1+1)) = 2,2
НК – 80 КПУ = 0,5х(1+1) = 1
толпа КПУ=3
Далее происходит загружение линий влияния временной нагрузкой.
Линию влияния моментов загружаем:
Для АК: полосовой нагрузкой и тележкой.
Координаты л.в. для ак будут равны: +17,12 и +16,47; -2,12 и -2,11.
Для НК: +16,08; +16,6; +17,12; +16,53
В отрицательной части: -2,11; -2,12; -2,11; -2,11.
Для поперечной силы ординаты для нагрузки будут равны:
АК: +0,945; +0,932.
Отрицательные: -0,839; 0,816
НК: +0,945; +0,935; +0,925; +0,915.
Отрицательные: -0,839; -0,821; -0,803; -0,785.
Изгибающие моменты от временных нагрузок определяются по формулам:
Сечение в середине среднего пролета:
для нагрузки А14:
- первый случай загружения:
Расчетные значения моментов:
для нагрузки А14:
- второй случай загружения:
для нагрузки НК-80:
Нормативные значения моментов:
для нагрузки А14:
- второй случай загружения:
для нагрузки НК-80:
Поперечная сила от временных нагрузок определяются по формулам:
для нагрузки А14:
расчетные значения поперечной силы:
- первый случай загружения: 
- второй случай загружения: 
Для нагрузки НК-80:
нормативные значения поперечной силы:
- первый случай загружения: 
- второй случай загружения: 
Для нагрузки НК-80:
(1 + μ)- динамический коэффициент
(1 + μ)=1+15/(37.5+160)=1,076;
γf – коэффициент надежности по нагрузке, для тележки А12 γf=1,2, для равномерно распределенной нагрузки А11 γf=1,2, для НК-80 γf=1,0, для толпы на тротуаре γf=1,2;
КПУ – коэффициент поперечной установки;
Р – величина осевой временной вертикальной нагрузки, для А12 Р=120кН для НК-80 Р=200кН;
ν – интенсивность равномерно распределенной вертикальной нагрузки, для А12 ν=12кН/м;
р=(400-2·160)х3/10=24кН/м2;
W=1200м2 – площадь линии влияния момента в середине пролета;
W=-68,7м2– площадь линии влияния поперечной силы на опоре;
(а1….а4) – ординаты линии влияния момента над осевыми нагрузками.
Результаты вычислений сведены в таблицу 6.1.1
Таблица 6.1.1
Силовые факторы в сечениях главной балки от временной нагрузки
| Случай загружения | Мсер. пролета | Qопорн | ||
| Расчет.,кН×м | Норм, кН ×м | Расч, кН | Норм, кН | |
| 1 случай | -8602 | -7011 | ||
| 2 случай | -4744 | -3674 | ||
| 3 случай | -801 | -744 |
4.2. Подбор сечения главных балок пролетного строения
а) Ранее были определены следующие величины:
- Н0 = 3200мм – высота главной балки, принята на этапе вариантного проектирования;
- dn = 25мм – толщина листа настила;
- L3 = 2500мм – шаг между продольными ребрами ортотропной плиты;
- h2 = 400мм – высота продольного ребра;
- dst2 = 25мм – толщина стенки продольного ребра;
б) По условию местной устойчивости при постановке поперечных и продольных ребер толщина стенки главной балки принимается не менее dst0 = 1/200H0 = 16мм;
в) Эффективная ширина ортотропной плиты b, включаемая в расчет поперечного сечения главной балки пролетного строения определяется с учетом неравномерности распределения нормальных напряжений по ширине поясов балок определяется ниже.
b1 = 1.5; b2 = 3.3; b3 = 3.3;
- для сечения в середине пролета:
K1=0.98Þa = smin/smax = 1.5K-0.5= 0,97;
K2=0.98Þa = smin/smax = 1.5K-0.5= 0,97;
K3=0.89Þa = smin/smax = 1.5K-0.5= 0,835;
v1-3=1;
- для сечения на опоре:
K1=0.74Þa = smin/smax = 1.5K-0.5= 0,61;
K2=0.80Þa = smin/smax = 1.5K-0.5= 0,7;
K3=0.46Þa = smin/smax = 1.5K-0.5= 0,19;
v1=0,43+0,81428х0,61=0,93;
v2=1;
v3=0,43+0,81428х0,19=0,58;
Таким образом, значение эффективной ширины пояса, включаемая в расчетное сечение балок: 
г) Расчет главной балки.
Таблица 6.2.1
Сбор постоянных нагрузок на 1 п.м. главной балки №1
| №п/п | Наименование нагрузки | Нормативноезначение qн, кН | Коэффициент надежности | Расчетное значение qрасч, кН |
| Асфальтобетон, б=2,5т/м3; q=6.5x0.09x2,5= 1,962т | 14.6 | 1,5 | 21.9 | |
| Техноэластмост «С», б=1,3 т/м3; q=6.5x0.0055x1.3=0.06т | 0,45 | 1,2 | 0,54 | |
| Лист настила, б=7,85т/м3; q=6.5x0.025x7.85=0.82 | 1.1 | 14,3 | ||
| Продольные ребра, б=7,85т/м3; q=6.5/0.4x0.265x0.025x7.85=0.40 | 4.0 | 1.1 | 4.4 | |
| Поперечные ребра, б=7,85т/м3; q=1/3,5x(1,1x0.025+0,385х0,025)х5.85=0.04 | 0,4 | 1,1 | 0,4 | |
| Итого 2ой части нагрузки от собственного веса | 25.55 | 33.94 | ||
| Главная балка, б=7,85т/м3; q=(3,2х0,025х2+7,1х0,025+0,4х0,025х5)х5.85=10.8 | 10,8 | 1,1 | 11,9 | |
| Итого | qн = 43,3кН | qрасч = 53,4кН |
Загружение линий влияния постоянной нагрузкой
Таким образом, расчетные моменты и перерезывающие силы от постоянной и временной нагрузки следующие:
Таблица 6.2.2
Расчетные силовые факторы в сечениях главной балки от постоянных и временных нагрузок
| Случай загружения | Мсер. пролета | Qопорн | ||
| Расчет.,кН×м | Норм, кН ×м | Расч, кН | Норм, кН | |
| 1 случай | -12271 | -9986 | ||
| 2 случай | -8413 | -6649 | ||
| 3 случай | -4470 | -3719 |
Требуемый момент сопротивления
Приближение 1
Определение геометрических характеристик:
A= 0,933м2;
yц.т. = -1,112 м;
Yx = 17,79 м4;
Тогда момент сопротивления 
, т.к. W<Wтр 
Þ меняем сечение.
Приближение 2
Увеличим толщины стенок до 40 мм.
Определение геометрических характеристик:
A=1,366м2;
yц.т. = -1,089 м;
Yx = 26,25м4;
Тогда момент сопротивления 
, т.к. W<Wтр Þ Сечение подходит, но имеет большой запас.
Приближение 3
Уменьшим толщину стенок до 35 мм.
Определение геометрических характеристик:
A=1,2061м2;
yц.т. = -1,0883 м;
Yx = 23,17м4;
Тогда момент сопротивления 
, т.к. W<Wтр Þ Сечение подходит. Запас составляет 5,6%
5. Расчет сечения вант.
Необходимо подобрать 3 типоразмера сечения вант.
На графиках линий влияния имеются 3 ярко выраженные группы линий. По максимальному значению которых и будет подбираться сечение.
1) Для вант № 92, 93, 96, 97, 98 сечение будет подбираться по максимальной ординате 89,5.
2) Для вант № 91, 94, 95, 99 сечение будет подбираться по ординате 73,6.
3) Для остальных вант (№ 88, 89, 90, 100, 101) сечение будет подбираться по ординате 48,8.
Усилие определяется по формуле:
(1 + μ)- динамический коэффициент
(1 + μ)=1+50/(70+320)=1,128;
Площади линий влияния равны соответственно: 7956, 5888, 3718.
1) Продольные усилия в вантах:
для нагрузки А14:
- первый случай загружения:
Расчетные значения усилий:
для нагрузки А14:
- второй случай загружения:
для нагрузки НК-80:
2) Продольные усилия в вантах:
для нагрузки А14:
- первый случай загружения:
Расчетные значения усилий:
для нагрузки А14:
- второй случай загружения:
для нагрузки НК-80:
3) Продольные усилия в вантах:
для нагрузки А14:
- первый случай загружения:
Расчетные значения усилий:
для нагрузки А14:
- второй случай загружения:
для нагрузки НК-80:
| Случай загружения | N1 | N2 | N3 | |
| Расчет.,кН | Расч, кН | Расч, кН | ||
| 1 случай | ||||
| 2 случай | ||||
| 3 случай | ||||
Расчетное значение нагрузки от собственного веса составляет qрасч = 53,4кН
Загружение линий влияния постоянной нагрузкой
Расчетные силовые факторы в сечениях главной балки от постоянных и временных нагрузок:
| Случай загружения | N1 | N2 | N3 | |
| Расчет.,кН | Расч, кН | Расч, кН | ||
| 1 случай | ||||
| 2 случай | ||||
| 3 случай | ||||
Для моста применяются ванты Фрейсине. R=1860 МПа. Для пучка 15,7 мм расчетное сопротивление составит 29202 МПа. По условию усталости расчетное сопротивление составляет 0,45R=13141 кН/см2.
Количество пучков будет равно:
1) 1870522/13141/2=72 (для вант 92, 93, 96, 97, 98)
2) 1391791/13141/2=53 (для вант 91, 94, 95, 99)
3) 881057/13141/2=34 (для вант 88, 89, 90, 100, 101)
В соответствии с выпускаемой продукцией Фрейсине, будут применяться ванты с количеством пучков соответственно 75, 57 и 42.