Введение
В расчетно графической работе на тему «Мост балочный железобетонный» составляем не менее трех технически возможных и экономически выгодных варианта. Сравнивая технико-экономические показатели вариантов, выбираем для дальнейшей разработки наилучшее для данных условий конструкцию моста.
В качестве первого варианта был рассмотрен балочный двухпролетный мост с типовыми пролетными строениями из предварительно напряженного железобетона и фундаментами опор на естественном основании.
Второй вариант может быть представлен балочным мостом с типовыми двухблочными пролетными строениями и свайными фундаментами опор.
В третьем варианте я постаралась устранить все недостатки, которые были в предыдущих вариантов, изменив величину пролетов, тип конструкций пролетных строений и опор.
При составлении вариантов мостов я ориентировалась на современные типовые проекты , применяя в основном сборные конструкции пролетных строений и опор и отдавая предпочтения свайным фундаментам вместо массивных фундаментов глубокого заложения.
После составления вариантов мостов, должен будет проведен технико-экономический анализ по таким показателям:
-строительная стоимость моста;
-расход основных материалов(в первую очередь бетона и железобетона);
-возможность индустриализации всех процессов строительства;
-общий срок строительства моста, определяемый, в первую очередь количеством опор;
- Трудоемкость изготовления, транспортирования и монтажа;
1 Анализ местных условий строительства.
1.1 Характеристика водотока.
Исходные данные:
– Номер профиля мостового перехода – 2;
– Отметка уровня меженной воды(УМВ) – 24,2м;
– Отметка уровня высокой воды (УВВ) – 26,2;
– Ширина и глубина русла на уровне (УМВ) 40м;
– Ширина и глубина русла на уровне (УВВ) 82м ;
– Отметка уровня высокого ледохода (соответственно УВЛ и УНЛ) – 4,8м;
– Отметка уровня низкого ледохода (соответственно УВЛ и УНЛ) – 2,8;
– Толщина льда – 1,2м;
– Заданное отверстие моста( LO) – ;
– Коэффициент размыва русла (Kp) – .
При заданном коэффициенте размыва для всех точек перелома профля вычисляют глубину реки после размыва ( ) по формуле:
,
где – бытовая глубина при УВВ.
1.2 Инженерно-геологическе условия
Верхний слой песок пылеватый , мощностью 8.8-3,4 м. Нижний слой глина не ограниченной мощностью.
1.3 Железнодорожный участок
Указывает категорию железной дороги; положение пути в плане и профиле, число путей и ширину колеи; класс временной подвижной нагрузки ( ). Определяют отметку подошвы рельса:
,
где – возвышение подошвы рельса над УВМ.
ПР=24,2+8.3=32,5 м
1.4 Обоснование типа фундаментов опор
При наличии в верхнем слое грунтов малосжимаемых (твердые и полутвердые глины и суглинки, крупные пески) и средней сжимаемости (тугопластичные глины и суглинки, пески средней плотности) прижимают фундаменты на естественном основании мелкого заложения. При этом подошву фундаментов промежуточных опор заглубляют не менее 2,5 м от наинисшего уровня дна водотока после размыва, фундаменты устоев заглубляют в крупные и средние пески не менее 1 м от поверхности, а в глинистые и мелкие песчаные грунты – не менее чем на 0,25 м ниже глубины промерзания.
При наличии в верхнем слое грунта мелких и пылеватых песков, насыщенных водой, а также супесей фундаменты опор заглубляют в нижний (несущий) слой грунта минимум на 0,5 м. При заглублении более 5 м фундамент считается глубокого заложения и возводить его целесообразно из опускных колодцев.
В грунтах, позволяющих забивку свай на расчетную глубину без устройства лидерных скважин, целесообразно рассмотреть конструкцию фундаментов опор с высоким свайным ростверком из монолитного железобетона. При этом них свайных элементов промежуточных опор заглубления ниже линии расчетного размыва не менее 4 м.
1.5 Выбор конструкций промежуточных опор и устоев
При наличии ледохода принимают массивные промежуточные опоры сборно-монолитной конструкции обтекаемой формы (для уменьшения местного размыва).
Конструкция устоев зависит от высоты насыпи на подходах к мосту ( ) длины береговых пролетных строений.
Высота насыпи
,
где - отметка бровки насыпи, назначаемая на 0,9 м ниже отметки подошвы рельса на дорогах I и II категории, и равна:
БН=ПР-0.9;
– отметка дна у концов моста.
НН =31,6-24,8=6,8 м
Данные о типичных условиях (типовые проекты № 708 и 828) имеются в справочном материале, выдаваемом каждому студенты.
При высотах насыпи до 6 м устои на естественном основании принимают не обсыпными массивными из монолитного бетона, а при >6 м принимают более экономичные по расходу бетона обсыпные устои.
1.6 Выбор типа пролетного строения
Выбирая тип пролетного строения и назначая его длину, следует контролировать соблюдение требования п 1.23 и табл.2 [I] о возвышении низа пролетного строения над УВВ.
При заданной отметке ПР максимально допустимая стоительная высото пролетного строения будет:
;
Где 1,5м—возвышение низа конструкции над УВВ при наличии ледхода.
32,5 -26,2 -1,5 =4,8 м
Ориентируясь на величину принимаем типовое ребрястое пролетное напряженное строение Ln=27,6 м, Lp=26,9м, Vжб=83,01 м
2 Разработка варианта моста №1
2.1 Составление профиля мостового перехода
Заданный мостовый профиль вычерчивается в масштабе 1:200 на листе миллиметровой бумаги. На профиле показывают геологическое строение , уровни воды, линию дна реки после размыва, линию подошвы рельса (ПР), линию промерзания грунта. Середину моста устанавливают с таким расчетом , чтобы заданное отверстие моста (L0) обеспечивало наиболее благоприятный пропуск как меженных , так и высоких вод. Для стеснения русла реки опорами вводят коэффициент 1,2.
2.2 Эскизное проектирование мостового перехода
Выбрав в первом приближении типовое ребристое пролетное строение полной длиной Lп , имеющее строительную высоту hc, определяем отметку верха опорной площадки:
ОП= ПР – hc – hоч
Где hоч— высота опорных частей пролетного строения
ОП= 32,5- 2,75 – 0,5 = 29,25 м
При заданной толщине льда (hл= 0,2 м) определяем отметку обреза фундамента:
ОФ= УМВ - hл ;
ОФ = 24,2 – 0.2 = 24,0 м
Минимальное значение толщины опорной площадки (ho) и оголовка (подферменной плиты ) hпп принимаем:
ho= ; hпп 40 см
где - ширина подферменника по фасаду опоры, принимаемая на 20см шире толщины опоры.
ho=
В опорах сборно – монолитной конструкции размер H0 должен быть кратным высоте контурного блока заводского изготовления (70 см). Приняв ближайшее кратное 70 см значение H0 , вносим поправки в ранее назначенную высоту подферменника (уменьшая ли увеличивая hпп), но при этом соблюдая условие hпп 40 см.
H0 = ОП - hпп - ho – ОФ
H0 =29,25 – 0,4- 0,29 – 24 = 4,81 м
Принимаем H0 = 4,9м , пересчитываем обрез фундамента
ОФ = 24,0 – 0,09 = 23.91 м
Найдя отметку подошвы фундамента (ПФ) , определяем высоту фундамента :
Hф= ОФ – ПФ
Hф=23,91 – 17 = 6, 91 м
Размеры подошвы В и С опускного колодца назначают, задаваясь величиной уступов Z и равной 1 м ;
В = b + 2Z ; C = c + 2 ;
В = 2,6 + 2*1 = 4,6 м
С = 6.6 + 2*1 = 8,6 м
Назначенную конструктивно площадь фундамента Аф = В*С уточняют проверкой несущей способности основания под подошвой фундамента . При необходимости площадь фундамента увеличивают.
Аф = 4,6 * 8,6 = 39,56
Считаем объемы
Vф = Аф* hф
Vф = 39,56 * 6,91= 273,36
Vпп = ;
Vпп= 2,8 * 6,8(0,4+0,5+0,29) = 10,38
Vт = b * c*H0 ;
Vт = 2,6 * 6,6 * 4.9 = 84,084
2.3 Разбивка отверстия моста на пролеты
Объем оптимального пролетного строения из условий равенства стоимостей промежуточных опор (С0) и пролетного строения (Сп.с)
Vп.с = ,
Где р- укрупненная величина расценки , принимаемая 240 руб/ для балок из обычного и 300 руб/ из предварительного напряженного железобетона;
С0 – стоимость промежуточной опоры ,складывающаяся из из стоимости отсыпки островка (Сост), фундамента (Сф) и сбороно- монолитного тела опоры (Ст) . Выразив стоимость перечисленных работ через объемы (V) и расценки (р), получаем
С0= Vост * р1 + Vф * р2 + Vт*р3 + VПП*р4 ;
Где р1, р2, р3, р4- единичные расценки , принимаемые 3; 45; 120;160 руб/ ;
; ;
4,6 + 3=7.6 м
8,6 + 3= 11,6 м
Объем островка :
Vост= * (h +0,7)
Где h- глубина воды УМВ; 0,7 возвышение островка над УМВ.
Vост= 7,6 *11,6(2,6 +0,7) = 290, 93
С0= 290, 93*3+273,36*45 +84, 084* 120 +10,38 * 160= 24924,84 руб
Vп.с=
По полученному Vп.с оставляем ранее выбранное пролетное строение
n =
где - коэффициент стеснения русла опорами (1,2)
n =
Принимаем 2 пролета.
2.4 Эскизное проектирование устоя
Размеры устоя по фасаду определяют геометрически в зависимости от высоты насыпи Нн . Эскиз устоя под пролетные строения lп= 27,6 м дан на рисунке 2.5. Подошва фундамента заглублена в несущий слой на 0,5 м.
hОД = ОД – ПФ = 24,8 – 17,8 = 7,8.
С = 1,2НН + 1,8 +0,75 = 10,71.
lУС = С – 1,8 – 0,9 = 8,01 м.
VТ = НН * lУСТ – 3,4 = 195,2 м3.
VФУСТ = hФ * С *4,4 = 367,57 м3.
БН = ПР – 0,9 = .
LМ = 2lП + 2lУСТ + 0,15 = 71,55 м.
2.5 Составление чертежа моста
Фасад моста вычерчивают в масштабе 1:200. Пролетные строения изображают в виде прямоугольников высотой, равной строительной высоте минус 0,15 м, длиной, равной полной длине пролетных строений . На фасадах промежуточных опор и устоев показывают отдельные части и фундаменты .
При вычерчивании устоев изображают также насыпь и конусы. Рядом с фасадом моста вычерчивают поперечный разрез , на котором показывают сечение пролетного строения вид на промежуточную опору.
На фасаде моста указывают длину моста (расстояние между задними гранями устоев); длины пролетных строений и величины зазоров между ними: строительные высоты пролетных строений; возвышение низа конструкции пролетных строений над уровнем высоких вод; размеры по фасаду отдельных частей одной из промежуточных опор; отметки уровней воды, подошвы рельса и бровки насыпи БН, низа конструкции пролетного строения НК(29,75), верха опоры ВО (29,54 м) обреза фундамента ОФ(23,91 м), номера опор, величина с левого берега 3 опоры.
Размеры на чертеже дают в сантиметрах, отметки – в метрах.