Расчет на прочность

1 2 3

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 М_B

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 силыQ^л_В

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 Q^пр_В

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 Q_A

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 у_с, м	0,75626	0,62321	0,79877
Ордината центра тяжести сечения х_с, 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

КПУ_А = · (0,64+0,46 + 0,6 · 0,36+ 0,6 · 0,18) = 0, 71;

– для тележек

КПУ_АТ = · (0,64+0,46 + 0,36+ 0,18) = 0,82;

– от толпы на левом тротуаре

КПУ_Т = 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

КПУ_А = · (0,78+0,6+0,6 · 0,5+0,6 · 0,32) = 0, 94;

– для тележек

КПУ_АТ = · (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
Q_В^л	40,092	1073,163	43,82	1298,406	2371,569
Q_В^пр	-39,902	-1068,08	-40,954	-1068,08	1272,82