Главная Минимаркер Мосты и тоннели Минимаркер Проектирование деревянных и железобетонных мостов Минимаркер Составление вариантов схемы железобетонного моста

Составление вариантов схемы железобетонного моста

Страница 1 из 2
Содержание лекции:
Составление и сравнение вариантов железобетонного моста

Ниже рассматриваются приемы вариантного проектирования средних железобетонных мостов, путепроводов, виадуков, для которых не требуется назначения пролетов более 30–42 м.

Выбор схемы моста, системы пролетных строений и опор и назначение основных размеров – задача, имеющая множество правильных решений. Это задача творческая, которую нужно решать так, чтобы в результате получить сооружение, в наибольшей степени удовлетворяющее предъявляемым к нему требованиям (непрерывная и безопасная эксплуатация; возможно большая долговечность и наименьшие эксплуатационные расходы; наименьшие строительная стоимость, трудоемкость сооружения моста, сроки постройки, расход металла; удобство эксплуатации при современных скоростях движения; красивый внешний вид).

Типы пролетных строений и опор весьма разнообразны, а длина пролетов меняется в широких пределах, поэтому число вариантов, которые могут быть намечены для каждого мостового перехода, весьма велико. Как правило, проектировщик исходя из местных условий, опыта проектирования и своих знаний, составляет несколько конкурентно–способных вариантов. Затем после технико–экономического сравнения вариантов лучший из них он выбирает для детального проектирования.

Из перечисленных выше требований к сооружению непрерывная и безопасная эксплуатация должна быть безусловно обеспечена для всех вариантов моста. Возможно большая долговечность и наименьшие эксплуатационные расходы обеспечиваются главным образом применением проверенных на практике типов конструкций пролетных строений и опор, высококачественных материалов, правильной технологии изготовления сборных конструкций, а также образования стыков и соединений между ними. Требование в отношении наименьшей строительной стоимости выполняется правильным выбором длины пролетов и рациональной конструкции пролетных строений и опор, что подробно рассматривается ниже.

Наименьшие трудоемкость сооружения моста и сроки постройки обеспечиваются наилучшим образом при использовании сборных конструкций и наиболее полной индустриализации строительства. Требование в отношении наименьшего расхода металла для железобетонных конструкций удовлетворяется применением преднапряженных элементов с высокопрочной арматурой. Удобство эксплуатации при современных скоростях движения в наибольшей степени обеспечивается неразрезными пролетными строениями (плавный переход нагрузки по мосту без переломов профиля). Красивый внешний вид имеет наибольшее значение для городских мостов, путепроводов и эстакад, которые должны вписываться в общий архитектурный ансамбль той части города, где они расположены.

Получает распространение вариантное проектирование на ЭВМ. При этом показатели возможных к применению конструкций пролетных строений и опор вводят в память машины, в качестве исходных данных используют местные условия и требования задания на проектирование. Программа предусматривает сравнение возможных вариантов и выбор наилучшего из них. Проще всего задача решается в том случае, если заранее определен тип пролетных строений и опор и выбран единственный критерий сравнения, например строительная стоимость. При более разнообразных возможностях выбора и учета всех требований, предъявляемых к сооружению, задача усложняется.

Ниже рассматривается составление и сравнение вариантов без применения ЭВМ.

Проектировщик в качестве исходных данных для составления схемы моста в первую очередь получает от заказчика сведения о назначении моста и расчетной нагрузки; для мостов под автомобильную дорогу должна быть задана ширина, а в необходимых случаях и высота проезда.

Длина моста через водоток определяется главным образом величиной отверстия, представляющего собой сумму пролетов в свету между опорами (для крайних пролетов часто между опорой и конусом насыпи) измеряемых по уровню высоких вод. Отверстие обычно задают проектировщику моста на основании результатов изысканий мостового перехода и определяют с помощью гидравлических расчетов; оно должно быть достаточным для свободного прохода воды во время паводка без недопустимого размыва русла и подмывов опор.

Необходимо иметь в виду, что после постройки моста живое сечение русла реки в паводок всегда оказывается стесненным, что влечет за собой повышение скоростей течения и размыв русла реки под мостом. Коэффициент размыва (отношение глубины воды после размыва к глубине, бывшей до размыва) может быть принят различным. Отверстие зависит от принятого коэффициента размыва: если допущен более интенсивный размыв, то отверстие получится меньше, что позволит ограничиться меньшей длиной моста. С другой стороны, в этом случае потребуется, как правило, принять более глубокое заложение фундаментов опор.

Длина путепровода определяется в основном габаритом проезда дороги, расположенной под путепроводом. Длину виадука, сооружаемого взамен высокой насыпи, как правило, определяют непосредственно по профилю исходя из того, чтобы не получить слишком громоздких устоев и конусов насыпи. Из материалов изысканий проектировщик получает профиль мостового перехода, данные о характерных горизонтах воды, о ледоходе и толщине льда, о возможности сплава леса и судоходства, а также о геологическом строении русла, т. е. о залегании грунтов и их характеристиках.

Высота мостов при заданных отметках профиля и уровней воды выражается отметкой подошвы рельса или уровня проезда. Эту отметку часто задают проектировщику моста по условиям трассирования дороги. В тех случаях, когда требуется сохранение определенных размеров подмостового габарита, например при наличии судоходных пролетов , моста через водоток или для путепровода отметку подошвы рельса или уровня проезда назначают из этого условия.

При составлении каждого варианта схемы моста проектировщик последовательно выполняет ряд операций, как это показано ниже для моста через водоток.

Прежде всего выбирают тип пролетных строений и длину пролетов для данного варианта. Если заданием судоходные пролеты не предусматриваются, а условия сооружения опор по ширине русла не изменяются слишком резко, целесообразно принять одинаковые пролеты по всей длине моста, так как в этом случае пролетные строения одного типоразмера проще изготовлять на заводе. В рассматриваемом диапазоне пролетов принимают простые балочные, неразрезные или рамно–неразрезные пролетные строения.

Длину пролета выбирают в зависимости от высоты опор и грунтов в их основании. Чем выше опора и сложней фундаменты, тем опоры дороже; целесообразно уменьшить число опор, увеличив длину пролетов при сокращении их числа. Грубо ориентировочно, можно использовать правило, получаемое теоретически и заключающееся в том, что наименьшую стоимость моста получают при равенстве стоимостей одного пролетного строения и одной промежуточной опоры.

Выбрав длину пролета, определяют число пролетов, исходя из необходимости выдержать заданное отверстие моста. Ориентировочное число пролетов определяют для моста с равными пролетами по формуле

18022014_f2

где L0 – заданное отверстие моста; ПР, УВВ – отметки подошвы рельса (для мостов под автомобильную дорогу – уровня проезда) и горизонта высокой воды; hстр – строительная высота пролетного строения от ПР до низа конструкции на опоре; lп – полная длина пролетного строения одного пролета; b – ширина опоры по УВВ.

Последняя величина может быть ориентировочно принята равной 1,6–2,0 м. Формула дана для случая, когда применяют устои обсыпного типа. При необсыпных устоях отпадает второй член числителя, учитывающий вхождение конусов насыпи в отверстие моста.

Полученное значение n округляют до целого числа с таким расчетом, чтобы получить фактическое отверстие, отличающееся от заданного не более чем на +8% или –3%. Затем наносят на профиле пролетные строения и оси опор, по возможности избегая расположения опор в наиболее глубоких местах русла.

Если по реке возможно судоходство или сплав, то мост должен иметь один или два судоходных пролета. Требуемые подмостовые габариты в судоходных пролетах назначают в зависимости от класса реки в соответствии с «Нормами проектирования подмостовых габаритов». Длину пролетных строений в судоходных пролетах назначают так, чтобы были удовлетворены требования подмостового габарита. Высоту подмостового габарита обеспечивают назначением отметки подошвы рельса или уровня проезда, определяемой по формуле

18022014_f3

где РСУ – отметка расчетного судоходного уровня; Н – требуемая по нормам высота подмостового габарита; hстр – строительная высота пролетного строения.

Длину остальных пролетов (кроме судоходных) назначают так, чтобы стоимость всего сооружения была наименьшей, т. е. по тем же соображениям, что и для моста через реку без судоходства. Различная длина пролетов моста целесообразна также в случаях, когда по длине моста резко изменяются высота опор или условия устройства их оснований.

В путепроводах длина пролетов, расположенных над пересекаемой дорогой, зависит от габарита этой дороги. При этом надо учитывать, что для железной дороги расстояние от оси пути до конструкций путепровода должна быть не менее 3,1 м, а расстояние между осями соседних путей – не менее 4,1 м.

Отметку подошвы рельса или уровня проезда на путепроводах назначают также в зависимости от габарита пересекаемой дороги. Так, высота габарита от головки рельса пересекаемой железной дороги до низа конструкции на перегонах при ширине путепровода более 5 м. равна 6,5 м, а на станциях – 7 м. Расстояние от бровки кювета пересекаемой автомобильной дороги I–III категорий до конструкций путепровода должна быть не менее 0,5 м, а высота габарита от проезжей части той же дороги до низа конструкции – не менее 5 м.

Кроме пересекаемой дороги пролетные строения путепровода перекрывают пространство над конусами насыпи. Число и длина этих пролетов определяются местными условиями. С точки зрения удобства эксплуатации предпочтительны пролетные строения с более значительными пролетами, не стесняющие обзора для водителей транспорта, движущегося по пересекаемой путепроводом дороге.

Наметив на профиле пролетные строения и оси опор, выбирают типы пролетных строений и опор и устанавливают их основные размеры. Для этого можно воспользоваться данными типовых или других проектов, по которым выбирают пролетные строения необходимой длины и уточняют величину расчетного пролета, полной длины и строительной высоты, а также вид поперечного сечения, число ребер и т. п. При этом даже в случае проектирования в дальнейшем новой конструкции пролетных строений можно для сравнения вариантов использовать данные и показатели типовых конструкций.

Далее по условиям опирания пролетных строений устанавливают размеры подферменных площадок. В зависимости от уровней высокой воды и ледохода, а также толщины льда и возможности навала судов или сплавляемого леса выбирают конструкцию тела промежуточных опор. Характер грунтов в основании опоры, а также принятый коэффициент размыва являются данными, определяющими выбор типа и размеров фундаментов опор. Затем выбирают тип и определяют основные размеры устоев.

В результате получают вариант схемы моста. В качестве примера приведена схема моста под железную дорогу, имеющего одинаковые пролетные строения с простыми балками длиной по 24 м. во всех пролетах (рис. 12.1). Такую длину балок выбрали потому, что высота опор сравнительно велика, а грунты требуют устройства свайных оснований опор.

Пример варианта схемы моста

Рис. 12.1 – Пример варианта схемы моста

Заданное для проектирования отверстие моста равно 75 м. Фактическое отверстие ∑l0i = 80,2 м. отличается от заданного на 7%. На схеме показывают все основные размеры и отметки: длину пролетных строений и расстояния между ними, полную длину моста, отметки профиля русла реки, уровни меженных вод (УМВ), высоких вод (УВВ), а в случае необходимости и расчетного судоходного уровня (РСУ) и уровня высокого ледохода (УВЛ). Кроме того, приводят отметку подошвы рельса и характерные отметки опор – обрезы фундамента, подошвы фундамента и др. На схеме по данным изысканий наносят напластования грунтов с их характеристиками. Необходимо также дать основные поперечные разрезы.

После разработки первого варианта схемы моста составляют еще несколько вариантов. Число их зависит от сложности сооружения. Прежде всего, чтобы убедиться в рациональности принятой длины пролетов, изменяют эту длину и определяют полную стоимость сооружения для нахождения длины пролета, дающего наименьшую стоимость. Разумеется, если требуются пролеты, длина которых определяется подмостовым габаритом, то эту длину изменяют лишь в том случае, если экономически выгодными оказываются более крупные пролеты.

Кроме того, можно изменять статическую схему моста, например, применив неразрезные пролетные строения. Конструкцию пролетных строений и опор также можно изменять в последующих вариантах. Получив, например, оптимальную конструкцию опор, целесообразно проверить ее в сочетании с типами пролетных строений, использованными в других вариантах.


© 2013 - 2017 Учебно-образовательный портал "Все лекции"
Материалы, представленные на страницах нашего сайта, созданы авторами сайта, присланы пользователями, взяты из открытых источников и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Все авторские права на материалы принадлежат их законным авторам.
Разработка сайта - Скобелев Алексей





Яндекс.Метрика