Министерство образования и науки РФ
Уральский государственный лесотехнический университет
Кафедра: СМ и ТМ
Курсовая работа №1 по
Мосты, транспортные сооружения и путепроводы
«Проектирование моста на автомобильной дороге»
Преподаватель: Салахутдинов Ш.А.
выполнил: Хлыбов В.А.
Шифр 91103
курс 5
специальность 270205
срок обучения 6 лет
Екатеринбург 2013 г
1. Определение отметки расчетного уровня высоких вод.
Определение отметок расчетных уровней производят по кривой расходов Q = f(H).
Формула Шези – Маннинга
(1)
где площадь живого сечения водотока, ;
- v – средняя скорость по живому сечению водотока, м/с;
- средняя глубина потока, м;
- В – ширина сечения по уровню воды, м;
- i – продольный уклон водотока;
- n – коэффициент шероховатости.
Поскольку коэффициент шероховатости для русла и пойм различные, определение расхода для паводковых уровней ведется раздельно.
(2)
где – бытовой расход по руслу;
- бытовой расход по правой пойме;
- бытовой расход по левой пойме;
- Расчет параметров для построения кривой расходов в створе реки.
Таблица 1
расчетный
Рис. 1 Кривая расхода Q = f(H)
2. Расчет общего размыва и назначение отверстия моста.
Через реку с расчетным расходом проектируется автомобильный мост. Грунт верхнего слоя в подмостовом русле – суглинок с коэффициентом пористости е = 1,05, показателем текучести , удельным сцеплением (прил. 4).
Мощность слоя по скважине С – 3 – 1,8 м. Ниже расположен слой дресвяно – щебенистый грунт . Далее идет известняк, трещиновидный прогний. Ширина бытового русла . Дорога IV категории.
При отметке расчетного уровня высоких вод 114,55 м, ширина и площадь сечения левой поймы равны соответственно , ; правой поймы — , .
Поскольку расходы на поймах при расчетном уровне воды отличаются довольно значительно, отверстие моста следует сместить в сторону правой поймы, т.к. по ней проходит в 6 раз больше воды чем в левой пойме.
Расчет производим попытками.
Определим в первом приближении ширину подмостового русла по формуле
Деформация сдвига. Геометрические характеристики плоских сечений. ...
... деформациях кручения и изгиба, Статические моменты сечения. Центр масс сечения, Статическим моментом сечения , (6) A i . (7) Размерность статических моментов – длина в кубе. Статические моменты могут быть ... величине этих сил произойдет срез – отделение правой части стержня относительно левой по сечению I – I. Деформации среза в зоне действия усилий предшествует перекашивание прямых углов ...
(3)
где х – принимают равным 0,6 для несвязных грунтов и 0,5 – для связных;
- Q – расчетный паводковый расход нормативной вероятности превышения, .
Определяем ширину подмостового русла между конусами по уровню высоких вод, должна быть не менее
где åВ оп — суммарная ширина промежуточных опор (ориентировочно 0,05Вм ), м;
åВ укр — ширина укреплений подошв конусов (2–3 м);
h пк — глубины воды у подошв конусов при РУВВ, м;
- m — коэффициент крутизны откосов конусов.
С учетом размеров на рис. 2.
Для расчета общего размыва принимаем В мр = 24 м.
Площадь подмостового сечения до размыва, средняя глубина и средний удельный расход соответственно будут равны:
w мдр = 48,38 м2 ;
;
;
- средняя скорость потока под мостом .
Определяем расчетное удельное сцепление
(5)
где – удельное сцепление (кПа) приложение 4;
- коэффициент надежности по грунту, 2,0.
Определяем неразмывающую скорость при Н = 1 м и по формулам
(6)
где — неразмывающая скорость для связного грунта, м/с;
- Н – средняя глубина.
(7)
где – коэффициент, принимаемый при движении донных наносов, равный 1,16 и 1,0 при отсутствии движения наносов.
По значению из табл. 3 (Проектирование мостов на автомобильной дороге) интерполяцией находим и у = 0,71.
Неразмывающая скорость потока при средней глубине Н др = 2,02 м будет равна
Следовательно поток несет наносы.
Находим по формуле (8) среднюю глубину потока после размыва и средний коэффициент общего размыва
где q ср — среднее значение удельного расхода воды под мостом, м2 /с, т. е. qср = Q/вм ;
V 1 — величина скорости динамического равновесия при Н = 1;
- β – коэффициент, принимаемый для вероятности превышения расхода (ВП) 1% — 1,00, 2% — 0,97, 3% — 0,94;
- показатель степени.
Определяем коэффициент общего размыва
Средний коэффициент общего размыва не выходит за пределы рекомендуемых значений.
Глубины подмостового русла на вертикалях определяем по формуле (9).
где – удельный расход на промерной вертикали, /с, определяемый формулой
где Q — расчетный расход воды, м 3 /с;
В м — ширина подмостового русла, м;
h др, i — глубина на данной вертикали до размыва при расчетном уровне воды, м;
Н др — средняя глубина под мостом до размыва при расчетном уровне, м.
Так, для вертикали с бытовой отметкой дна 111,45 м и глубиной русла = 3,1 м (114,55 – 111,45 = 3,1 м) удельный расход на вертикали по формуле (10) будет равен
Фактическая скорость
Глубина на вертикали после размыва
а общий размыв на вертикали
Гарантийный запас в этой точке будет равен
Поскольку мощность слоя суглинка на вертикали составляет 1,8 м, то фактический запас над нижним слоем дресвяно – щебенистого грунта (более слабого по условиям размыва) равен 1,8 – 0,7 = 1,1 м > 0,46 м. Устойчивость грунта обеспечена.
Аналогично определяем глубины после размыва на других вертикалях подмостового русла.
Результаты расчетов по всем вертикалям представлены в сводной табл. 2 параметров расчета общего размыва.
Таблица 2.
Сводная таблица параметров расчета общего размыва.
|
Номер вертикали |
м
м м/с Общий размыв |
|||||
|
1 |
0,15 |
0,03 |
0,18 |
0,11 |
0,26 |
-0,04 |
|
2 |
1,32 |
1,03 |
0,78 |
1,39 |
0,74 |
0,07 |
|
3 |
2,45 |
2,87 |
1,17 |
2,89 |
1,00 |
0,44 |
|
4 |
3,10 |
4,25 |
1,37 |
3,81 |
1,12 |
0,71 |
|
5 |
2,20 |
2,40 |
1,09 |
2,54 |
0,95 |
0,34 |
|
6 |
1,20 |
0,87 |
0,73 |
1,24 |
0,71 |
0,04 |
|
7 |
0,80 |
0,44 |
0,56 |
0,77 |
0,58 |
-0,03 |
3. Проектирование схемы моста.
3.1 Общие сведения.
Подходы проектируют исходя из самых неблагоприятных условий их работы с учетом подпора воды и набега волн с верховой стороны. Минимальную отметку Н min подтопляемых насыпей определяют по формуле
где H p% — отметка расчетного уровня высоких вод;
∆Z н — наибольший подпор воды с верхней стороны насыпи, м;
h наб — высота набега волны на откос насыпи, м;
∆ зап — конструктивный запас, равный 0,5 м.
Величина максимального подпора воды перед мостом ∆Z определяем по приближенной формуле
, (12)
где V м — средняя скорость воды под мостом, м/с;
η — коэффициент, зависящий от типа реки, процента расчетного расхода, пропускаемого поймами, и отношения между скоростью воды в русле V р и на пойме Vп в бытовых условиях, приведенный в табл. 6 (методичка) принимаем η = 0,05.
Наибольший подпор ∆Z н у насыпи определяют по формуле
∆Z н = iб · l0 + ∆Z (13)
где l 0 — расстояние от моста до створа предмостового подпора (по А. М. Латышенкову) l0 = (2 – 2,5)LМ ;
i б — бытовой уклон водной поверхности реки.
Определяем высоту набега волны h наб по формуле
где h в — высота волны (приближенно hв = 0,2hп ), м;
К ш — коэффициент, характеризующий шероховатость откоса насыпи, равный 1 для бетонных укреплений, 0,9 — для мощения и одерновки, 0,75 — для каменной наброски;
- m — крутизна откоса насыпи (m = 1,15);
h п — средняя глубина воды на пойме при расчетном уровне высоких вод, м.
3.2 Разбивка моста на пролеты.
В первом приближении определяем положение осей береговых опор. Расстояние L м между конусами насыпей подхода по расчетному уровню высоких вод (РУВВ) следует назначать не меньше величины, определяемой по формуле
где åВ оп — суммарная ширина промежуточных опор (ориентировочно 0,05Вм ), м;
åВ укр — ширина укреплений подошв конусов (2–3 м);
h пк — глубины воды у подошв конусов при РУВВ, м;
- m — коэффициент крутизны откосов конусов.
Т.к. поймы резко отличаются по площади сечения и форме профиля, положение подошв конусов располагаем пропорционально площади сечения пойменных участков водотока. Смещение конусов производим в сторону правой поймы.
Вписываем типовые опоры длиной 6, 18 и 12 м, при этом корректируем положение крайней правой опоры смещением вправо на 0,9 м.
4. Расчет опоры.
4.1. Определение нагрузок на опору.
Габарит Г – 8 + 2 * 1,5, марка опоры 10П 100 – 1.
Определяем коэффициент поперечной установки:
где – ординаты линии влияния под сосредоточенными силами Р/2.
Расчет усилия, действующего на крайнюю сваю от временных нагрузок.
где Р i — расчетные значения осевой нагрузки транспортных средств (тележки АК или НК–80) с учетом коэффициента поперечной установки, кН;
ν i — расчетные значения равномерно распределенной нагрузки АК с учетом коэффициента поперечной установки (Кпу ) и коэффициента S1 , учитывающего воздействие нагрузки со всех полос движения кроме основной, кН/м;
q т — расчетная линейная нагрузка от воздействия пешеходов, кН/м;
у i — ординаты линии влияния V1 под осями тележки;
ω 1 и ω2 — площади линии влияния V1 на смежных пролетах, м.
Нагрузку от пешеходов q т , кН/м, принимают в виде равномерно распределенной по длине пролетов
q т = рт Тγус ,
где р т — нормативная временная нагрузка на тротуары мостов (при учете совместно с другими действующими нагрузками), определяемая по формуле рт = 3,92 – 0,0196λ, кПа, но не менее 1,96 кПа;
- Т — ширина тротуара, 1,5 м;
- γ — коэффициент надежности по нагрузке, равный 1,2;
у с — ордината линии влияния V1 под серединой тротуара.
Расчетные значения осевых нагрузок АК и НК–80 определяют с учетом требований п. 6, 14 СП 35.13330.2011 (для тележек АК η = 1 и S = 1) по формуле
где Р n — нормативное значение осевой нагрузки АК, кН;
γ fp — коэффициент надежности по нагрузке для тележки, принимаемый интерполяцией в зависимости от длины загружения линии влияния λ (γfp = 1,5 – 0,01λ);
- (1+μ) — динамический коэффициент, принимаемый для автодорожных мостов равным , но не менее 1.
Для нагрузки АК
Для нагрузки НК–80 (1+μ) = 1,1 при λ ≥ 5 м, а γ fp = 1.
Расчетная равномерно распределенная нагрузка АК находится по формуле
ν = ν n γfv (1 + μ)Кпу * S,
где ν n — нормативное значение, равное для класса 11 10,8 кН/м.
Расчет усилия, действующего на крайнюю сваю от временных нагрузок АК:
Расчет усилия, действующего на крайнюю сваю от временных нагрузок НК – 80:
Усилие от воздействия нагрузки собственного веса пролетных строений (ПС) на опору определяется по линии влияния V 1 .
V 1пс = q1, пс ω1 + q2, пс ω2
где
Для дальнейших расчетов принимаем .
Определяем собственный вес опоры
;
Расчетное сжимающее усилие в крайней свае N св определяем суммированием полученных значений усилий от постоянной и временной нагрузок для каждого из трех вариантов.
где V пс — усилие, приходящееся на опору от веса смежных пролетных строений, кН;
G оп — вес опоры, кН;
V 1, вр — усилие в крайней свае (или паре свай) вызванное воздействием временных нагрузок, кН;
