Проектирование моста на автомобильной дороге (2)

Курсовая работа

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

8 стр., 3535 слов

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;