2.2 Разработка варианта

Основной этап работы заключается в назначении величины и количества пролетов на мосту (величина пролета определяется экономическими соображениями, условиями ледохода, судоходными требования­ми, принятыми методами производства работ и т.д.). Мостом следует перекрывать участки реки с наибольшими глубинами воды. При этом не допускается попадание конусов насыпей в меженное русло. Пролеты моста предпочтительнее делать одинаковыми. При симметричном русле реки целесообраз­но проектировать мост с нечетным числом пролетов, чтобы промежуточная опора не попала в самое глубокое место русла реки.

После составления варианта подсчитываются полные строительные стоимости одного пролетного строения C_s и одной промежуточной опоры С_р. Оптимальное соотношение C_s=1,25С_р.

Сразу после выбора схемы варианта моста, необходимо вычертить его, снаб­див его, как правило, двумя поперечными сечениями (в середине руслового и пойменного пролетов с видами на промежуточную опору и устой). Затем должны быть подсчитаны полные объемы потребных строительных материалов на весь мост.

При использовании типовых конструкций целесообразно вос­пользоваться данными прил.8...11 методических указаний /1/. Подсчет объема материалов для индивидуальных сооружений следует вести по принятым размерам их элементов с точностью примерно до 10%

3.Оценка технического состояния и грузоподъемности

3.1 Расчет грузоподъемности

Грузоподъемность - это наибольшая масса транспортного средства определенного вида, которая может быть безопасно пропущена в транспортном потоке или одиночном порядке по сооружению. Правила определения грузоподъемности железобетонных балочных пролетных строений установлены «Инструкция по определению грузоподъемности железобетонных балочных пролетных строений эксплуатируемых автодорожных мостов. ВСН 32-89. Утв. 22.07.88 г.»/2/.

3.1.1 Расчет плиты проезжей части

S_вр = S_пред+ S_пост + (S_ветер=0).

где S_пред - несущая способность проверяемого элемента конструкции (предельное усилие);

S_пост - расчетные усилия в элементе от постоянной нагрузки.

Предельный изгибающий момент в плите проезжей части определяют в предположении прямоугольной эпюры напряжений в бетоне сжатой зоны с ординатой, равной расчетному сопротивлению бетона R_b и напряжением в растянутой арматуре, равным его расчетному сопротивлению R_s (см. рисунок 3.1). Расчетная формула получена из условия равенства нулю всех моментов относительно центра тяжести растянутой арматуры:

M_пред = R_b * b * x * (h₀ - 0,5 * x),

где R_b - сопротивление осевому сжатию, Па;

x - высота сжатой зоны бетона (м);

h₀ - рабочая высота сечения (м);

b=1м - расчетная ширина плиты.

1. Сечение между балками.

Рисунок 3.1 – Схема для определения предельного изгибающего момента, воспринимаемого плитой проезжей части.

n¹=100/16=6,25 стержней на 1-ом метре  12 мм

n=100/10=10 стержней на 1-ом метре  14 мм

А^|_s=6,25*1,13=7,06 см²

А_s=15,4 см²

а_s^|=3,6см

а_s=3,7см

А^|_s ,А_s–площади сечения растянутой и сжатой арматуры, см²;

а_s^|, а_s — расстояния от центра тяжести растянутой и сжатой арматуры до ближайшей

грани сечения, cм;

h₀ — рабочая высота сечения, измеряемая от сжатой грани изгибаемого элемента до

центра тяжести растянутой арматуры, м.

h₀= h_d - a_s=16-3,7=12,3(см).

Класс бетона В35, R_b=182,5 кгс/м².

Первоначально определяют высоту сжатой зоны бетона х₂ с учетом сжатой арматуры:

х₂ = R _s * (A _s - A’ _s ) / R _b * b=2700* (15,4 - 7,06 ) / 182,5*100=1,23(см).

и без учета сжатой арматуры:

х₁ = R _s * A _s / R _b * b=2700*15,4/182,5*100=2,3(см).

Т.к. х₂=1,23см<2а_s^|=7,2см и х₁=2,3см<2а_s =7,4см – сжатая арматура не учитывается (A_s^’= 0; x=x₁).

Тогда M_пред = 182,5*100 * 2,3* (12,3 – 1,1) =470120 кгс/см=4,7 тс*м.

2. Предельная поперечная сила, воспринимаемая плитой проезжей части, определяется как для сечения без поперечной арматуры по формуле:

Q_пред = Q_b = m * R_bt * b * h₀ =1,3*1,1*10⁶*2,3*12,3=40,45(кН).

где Q_b - поперечная сила, передаваемая на бетон сжатой зоны, кН;

m - коэффициент условий работы (для эксплуатируемых мостов может быть принят в запас прочности равным 1,3);

R_bt - прочность бетона на растяжение, R_bt =1,1МПа;

Изгибающий момент в однопролетной балке рассчитывают по формуле:

М₀ = ql² /8,

Постоянная нагрузка q складывается из собственного веса плиты и веса слоев дорожной одежды. Подсчет постоянной нагрузки ведется в табличной форме.

Таблица 3.1 – Расчет постоянной нагрузки, действующей на плиту проезжей части

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка на 1м ширины плиты, кН/м	Коэффициент надежности по нагрузке	Расчетная нагрузка, кН/м
Асфальтобетон толщиной 9см, =23кН/м^3	0,09*23*1=0,2	1,2	0,24
Защитный слой из армированного бетона толщиной 3см, =25кН/м^3	0,03*25*1=0,1	1,2	0,12
Гидроизоляция толщиной 1см, =15кН/м^3	0,01*15*1= =0,016	1,2	0,02
Выравнивающий слой толщиной 4см, =21кН/м^3	0,04*21*1= =0,07	1,2	0,08
Железобетонная плита проезжей части толщиной 16см, =25кН/м^3	0,16*2,5*1=0,4	1,1	0,44
Итого:			q = 0,9

Рисунок 3.2 – Расчетная схема плиты проезжей части

М₀ = 0,9*1,44² /8=0,2 тс*м.

Расчетный изгибающий момент в плите от постоянной нагрузки:

М ^расч_пост = k*M₀,

где k - поправочный коэффициент.

М ^расч_пост = 4,7 тс*м.

Тогда [М_вр]=4,7 – 0,2=4,5 тс*м.

Плита проезжей части работает на местную сосредоточенную нагрузку (давление колеса) и ее несущую способность принято выражать через допустимую нагрузку на ось транспортного средства Р_к. При определении внутренних усилий в плите от давления колеса считают, что сосредоточенная нагрузка распределяется покрытием толщиной Н, как показано на рисунке 3.3, по площадке со сторонами:

a₁ = a₂ + 2 * H ; b₁ = b₂ + 2 * H,

где a₂, b₂ - размеры зоны контакта колеса с покрытием.

Н=17(см); a₁ = 20 + 2 * 17=54(см); b₁ = 60 + 2 * 17=94(см).

а= a₁ + lр/3 ≥ 2 * lр /3,

а=54+144/3=102(см).

Рисунок 3.3 – Схема распределения нагрузки по плите проезжей части:

а - в поперечном направлении; б - в продольном направлении.

При расчете изгибающего момента в середине пролета балочной плиты ее рабочую ширину а принимают, как показано на рисунке 3.4, следующей:

Рисунок 3.4 – Схема для определения рабочей ширины плиты

Рисунок 3.5 – Расчетная схема для определения изгибающего момента в середине пролета

Изгибающий момент в середине пролета определяется, в соответствии с рисунком 3.5, по формуле:

[M]^расч_вр = k*_f * (1+)*Р_к *( - b₁/2) / 8a

где _f = 1,5 - коэффициент надежности для временной нагрузки при расчете плиты проезжей части; (1+) - динамический коэффициент, принимаемый равным для колесной нагрузки по схеме НК: (1+)=1,275(при =1,51м); k – поправочный коэффициент,k=0,5.

[M]^расч_вр=0,078* Р_к

Тогда (кН).