Задание к курсовому проекту
Содержание
1. Технико-экономическое сравнение вариантов
1.1. Краткое описание вариантов мостов.
1.2. Подсчеты стоимости и обоснование выбора моста.
2. Расчет элементов проезжей части.
2.1.Расчет продольных балок.
2.2.Расчет поперечных балок.
3. Расчет главных балок со сплошной стенкой.
3.1.Расчет на прочность.
3.2.Расчет на устойчивость.
3.3.Расчет узлов и стыков.
Литература
Расчет главных балок со сплошной стенкой.
Расчет на прочность.
Цельнометаллические пролетные строения с несущими элементами в видетонкостенных коробок могут рассматриваться как подребренные оболочки илитонкостенные стержни, для расчета которых имеется соответствующийтеоретический аппарат (см. [5]). Однако он весьма сложен. Поэтому в последниедесятилетия проектировщики стали применять численное моделирование накомпьютере пространственных схем пролетных строений на основе методаконечных элементов (МКЭ).
При наиболее строгом подходе к решению задачи оценки напряженно-деформированного состояния коробчатой конструкции, кроме ее пространственнойработы, необходимо учитывать геометрическую и физическую нелинейность,стесненное и свободное кручение, а также деформацию контура поперечногосечения коробок.
|
|
В упрощенных инженерных расчетах допускается производить расчетпролетных строений по плоской схеме, учитывая неравномерность распределениянагрузок и напряжении в конструкции.
При наличии в поперечном сечении пролетного строения нескольких коробокобычно рассчитывают одну из них - наиболее нагруженную. В состав сеченияглавных балок включают части ортотропной и нижней ребристой плит,прилегающие к ним с обеих сторон.
Неравномерность распределения между коробчатыми главными балкамивременной нагрузки автодорожных и городских мостов может учитыватьсяразличными методами, среди которых наиболее распространены методыкоэффициента поперечной установки [2]. В первом приближении можноприменить метод рычага.
Произведем расчет главной балки неразрезногопролетного строения по схеме lp = 63 + 81 + 63 м под автодорогу 3 категории.
Ширина ортотропной плиты одного пролетного строения(под две полосы движения) определяется следующим образом: В = 7 + 3,0 +2·0,25 + 1,5+0,2 = 13,9 м.
Рис.3.1. Поперечные сечения главной балки: а - полное сечение.
По программе«Кристалл» строим линии влияния усилий для точек балки, в которых предположительно должны возникать максимальные усилия от нагрузки и собственного веса.
Линия влияния изгибающего моментаМ2 | |
Участок | Площадь (м2) |
пролет 1 (0 - 63) м | -84,685 |
пролет 2 (0 - 81) м | 460,051 |
пролет 3 (0 - 63) м | -84,689 |
Линия влияния изгибающего момента МB | |
Участок | Площадь (м2) |
пролет 1 (0 - 63) м | -235,644 |
пролет 2 (0 - 81) м | -359,992 |
пролет 3 (0 - 63) м | 66,279 |
Линия влияния изгибающего момента М1 | |
Участок | Площадь (м2) |
пролет 1 (0 - 63) м | 378,24 |
пролет 2 (0 - 81) м | -179,996 |
пролет 3 (0 - 63) м | 33,139 |
Общая площадь | 591,375 |
Линия влияния поперечной силыQлВ | |
Участок | Площадь (м) |
пролет 1 (0 - 63) м | -35,24 |
пролет 2 (0 - 81) м | -5,714 |
пролет 3 (0 - 63) м | 1,052 |
Общая площадь | 42,006 |
Линия влияния поперечной силы QпрВ | |
Участок | Площадь (м) |
пролет 1 (0 - 63) м | 3,727 |
пролет 2 (0 - 81) м | 40,093 |
пролет 3 (0 - 63) м | -3,728 |
Общая площадь | 47,548 |
Линия влияния поперечной силы QA | |
Участок | Площадь (м) |
пролет 1 (1,e-025 - 63) м | 27,759 |
пролет 2 (0 - 81) м | -5,714 |
пролет 3 (0 - 63) м | 1,052 |
Общая площадь | 34,525 |
Рассчитываем геометрические характеристики редуцированных сечений ю
|
|
Сечение в середине пролета l2 = 81м:
эффективная ширина покрывающего листа ортотропной плиты
Расчет остальных сечений геометрических характеристик сечений сведен в таблицу.
L1 | кон | 1,1985 | 0,0086 | 1,65 | 0,012 | 0,045 | 44,1 | 0,99 | 1,63 | |
цен | 1,2147 | 0,0151 | 2,65 | 0,012 | 0,073 | 44,1 | 0,97 | 2,56 | ||
Опорный | кон | 1,1985 | 0,0086 | 1,65 | 0,012 | 0,055 | 0,77 | 1,28 | ||
цен | 1,2147 | 0,0151 | 2,65 | 0,012 | 0,089 | 0,66 | 1,74 | |||
L2 | кон | 1,1985 | 0,0086 | 1,65 | 0,012 | 0,035 | 56,7 | 0,99 | 1,64 | |
цен | 1,2147 | 0,0151 | 2,65 | 0,012 | 0,057 | 56,7 | 0,98 | 2,60 |
В соответствии с расчетом приведенных сечений, а также с учетом эпюры материалов имеем следующие сечения:
Сечение в пролете L1 (1) Сечение на опоре (2)
Сечение в пролете L2 (3)
Таблица 3.1. Геометрические характеристики редуцированных сечений.
Составсечения (мм): | Сечения пролетного строения | ||
Сечение 1 | Сечение 2 | Сечение 3 | |
1630x12 | 1280x12 | 1640x12 | |
2560x12 | 1740x12 | 2600x12 | |
4х180х12 | 4х180х12 | 4х180х12 | |
7х180х12 | 5х180х12 | 7х180х12 | |
360x25 | 360x25 | 360x25 | |
2800x12 | 2800x12 | 2800x12 | |
600x30 | 200x30 | 700x30 | |
Площадь. A, м2 | 0,13466 | 0,1086 | 0,1381 |
Ордината центра тяжести сечения ус, м | 0,75626 | 0,62321 | 0,79877 |
Ордината центра тяжести сечения хс, м | 2,1022 | 1,6735 | 2,1098 |
Момент инерции Ix, м4 | 0,15867 | 0,0967 | 0,171723 |
Момент инерции Iy, м4 | 0,13254 | 0,07312 | 0,1360 |
Монеты сопротивления верхней фибры Wf, м3 | 0,2098 | 0,1552 | 0,21499 |
Монеты сопротивления нижней фибры Wf, м3 | 0,0756 | 0,04334 | 0,08351 |
Статический момент полусечения Sx, м3 | 0,063185 | 0,04238 | 0,0675 |
Для определения усилий в балке пролетного строения от временных нагрузок воспользуемся методом внецентренного сжатия.
Ординаты линии влияния давления на крайний левый блок при расположении груза над ним и крайним правым блоком определяем по формуле
,
где – число балок в поперечном сечении моста;
– расстояние между центрами тяжести крайних балок;
– расстояние между центрами тяжести симметричных относительно оси мостабалок.
Рисунок 3.2.Варианты загружения пролетного строения (размеры в миллиметрах) илиния влияния давления на балку 1, полученная по методу внецентренного сжатия.
Значения:
; ;
Для нагрузки А14 рассматриваем два варианта расстановки.
Первый вариант - расчетные полосы нагрузки смещены на край проезжей части с минимальным расстоянием 1,5 метра от оси крайней полосы до полосы безопасности. В этом варианте усилия от нагрузки А14 сочетаются с усилиями от толпы на тротуаре. При определении КПУ для полосовой нагрузки А14 для всех полос, кроме первой, в качестве множителя к ординатам вводится коэффициент , учитывающий возможное неполное загружение полос автомобилями:
– для полосовой нагрузки
КПУА = · (0,64+0,46 + 0,6 · 0,36+ 0,6 · 0,18) = 0, 71;
– для тележек
КПУАТ = · (0,64+0,46 + 0,36+ 0,18) = 0,82;
– от толпы на левом тротуаре
КПУТ = 0,91.
Второй вариант - две полосы устанавливаются на край ездового полотна с минимальным расстоянием 1,5 метра от оси крайней полосы до бордюра:
– для полосовой нагрузки
КПУА = · (0,78+0,6+0,6 · 0,5+0,6 · 0,32) = 0, 94;
|
|
– для тележек
КПУАТ = · (0,78+0,6+0,5+0,32) = 1,1.
Изгибающие моменты от временных нагрузок определяем при двух вариантах загружения.
Первый вариант загружения от линии влтяния М1.
Изгибающие моменты от нагрузки А14 и толпы на тротуарах:
– от расчетной нагрузки
где: – площадь линии влияния момента;
– динамический коэффициент;
– интенсивность равномерно распределенной нагрузки от толпы на тротуарах;
– интенсивность полосовой нагрузки;
– давление на ось тележки А14;
– коэффициенты надежности по нагрузке.
Второй вариант загруженияот линии влтяния М1.
Изгибающие моменты от двух полос нагрузки А14 максимально приближенных к бордюру:
– от расчетной нагрузки
Можно сделать вывод о том, что больший момент получается от второго загружения, следовательно остальные линии влияния загрузим только по второму случаю.
Аналогичным образом находим усилия в сечении балки, а также строим объемлющую эпюру.
где – суммарная площадь линии влияния.
Усилия в сечениях балки М, кН·м, Q, кН | от постоянной нагрузки | От временных нагрузок | Суммарные усилия: максим.миним. | ||
Σω | Усилие | ω + | Максимальное усилие | ||
М1 | 231,383 | 7432,253 | 411,379 | 13968,79 | 21401,04 |
Mв | -528,722 | -16983,1 | -5955,636 | -13998,8 | -30981,8 |
М2 | 290,677 | 9336,836 | 460,051 | 14938,61 | 24275,44 |
Q1 | 23,097 | 618,2489 | 28,811 | 1029,466 | 1647,715 |
QВл | 40,092 | 1073,163 | 43,82 | 1298,406 | 2371,569 |
QВпр | -39,902 | -1068,08 | -40,954 | -1068,08 | 1272,82 |
Проверяем условие прочности по нормальным и касательным напряжениям:
Сечение 1
σB = 21401·103/1,0·0,0756= 283,1 МПа < Rvm = 295 MПa,
τв= Q∙S/(t∙Ix) ≤Rsm
τв= 1647,7∙103∙0,01467 /(0,012∙0,15867) =54,7МПа≤ 0,58∙295=171,1МПа
Другие сечения считаем аналогично.
Сечение 2
σ1= 200МПа< Rvm = 295 MПa,
τ1= 86,6МПа ≤171,1 МПа
Сечение 3
σ2= 290,7МПа< Rvm = 295 MПa,
τ2= 41,69МПа ≤ 171,1 МПа
Прочность обеспечена.