Разработка моста

Содержание 

    Введение                                                                                                            5                                                                                                                   1 Анализ местных условий строительства                                                         7                                                          

   1.1 Характеристика водотока                                                                          7                                                                       

   1.2  Инженерно-геологические условия                             8                                                        

   1.3  Железнодорожный участок             8                                                                      

  1.4  Обоснование типа фундаментов опор                                                     8                                                    

   1.5  Выбор конструкций промежуточных опор и устоев                               9                          

  1.6  Выбор типа пролетного строения                                                          10                                                         

2 Разработка варианта моста №1                                                                        10

   2.1 Составление профиля мостового перехода                                              10

  2.2Эскизное проектирование промежуточной опоры                                12

  2.3 Разбивка отверстия моста на пролеты                                                     15

   2.4 Эскизное проектирование устоя                                                               16  

  2.5 Составление чертежа моста                                                                     17                                                                    

  2.6 Определение объемов работ и стоимости моста                                   18      

3 Разработка варианта моста №2                                                                       19

   3.1 Эскизное проектирование промежуточной опоры                                20                                     3.2Разбивка отверстия моста на пролеты                                                     21                                                   

  3.3 Эскизное проектирование устоя                                                               23                                                           

   3.4 Определение объемов работ и стоимости моста                                     25      

4 Разработка варианта моста №3                                                                        26 

5 Выбор оптимального варианта моста                                                            29                                                        

Заключение                                                                                                          30                                                                                                          

Список  использованных источников                                                                31                                                                  
 
 
 

Введение

       В курсовой работе на тему «Мост балочный железобетонный» составили  3 технически возможных и экономически выгодных варианта. Сравнивая технико-экономические показатели вариантов,  выбираем для дальнейшей разработки наилучшую для данных условий конструкцию моста.

       В качестве первого варианта  рассматривается балочный двухпролетный  мост с типовыми пролетными  строениями из предварительно  напряженного   

железобетона  и фундаментами опор на естественном основании.

       Второй вариант представлен балочным мостом с типовыми двухблочными пролетными строениями и свайными фундаментами опор.

       В третьем варианте делается  попытка устранить недостатки  предыдущих вариантов, изменяя величину пролетов, тип конструкции пролетных строений и опор и т.д.

       При составлении вариантов моста  следует ориентироваться на современные типовые проекты, применяя в основном сборные конструкции пролетных строений и опор и отдавая преимущество свайным фундаментам вместо массивных фундаментов глубокого заложения.

       После составления всех вариантов необходим тщательный сравнительный технико-экономический анализ по таким показателям:

       - строительная стоимость моста;

       - расход основных материалов (прежде  всего бетона и железобетона);

       - возможность индустриализации процессов строительства;

       - общий срок строительства моста,  определяемый, прежде всего,  

         количеством опор;

       - трудоемкость изготовления, транспортирования и монтажа.

    В курсовой работе можно выразить количественно только первые    два показателя. Однако это не означает, что только они определяют окончательный выбор наилучшего варианта. При близких строительных стоимостях определяющими могут быть другие показатели. 

  

  

1. Анализ  местных условий строительства

 

  1.1 Характеристика водотока 

1. Номер профиля мостового перехода – 1
2. УМВ – 13,4
3. УВВ – 15,2
4. Ширина русла на уровне УМВ – 37,5
5. Ширина русла на уровне УВВ – 80
6. Глубина при УВВ – 4,6
7. Глубина при УМВ – 2,8
8. Уровень высокого ледохода – 15,2
9. Уровень низкого ледохода – 13,4
10. Толщина льда – 0,2
11. Отверстие моста – 50
12. Коэффициент размыва русла – 1,1

 

       Вычисляем глубину реки после размыва по формуле:

                                                                                                             (1.1)

где h – бытовая глубина при УВВ.

                                                                                    (1.2)

где УВВ – уровень высокой воды;

       ОД – отметка дна.

                                                        
 
 

  1.2 Инженерно – геологические условия 

    Верхний слой – песок пылеватый, мощностью от 8,0 до 2,6 м.

    Нижний  слой – глина неограниченной мощности.

    Глубина промерзания грунта – 1,2м. 

      1.3 Железнодорожный участок 

      Мостовой переход находится с умеренным континентальным климатом. Река имеет спокойное течение и устойчивое русло. Первая подвижка льда происходит на уровне меженных вод. Наивысший уровень ледохода совпадает с уровнем высоких вод. Мост расположен на прямом и горизонтальном участке однопутной железной дороги 1 категории. Дорога пересекает реку под прямым углом. Класс временной подвижной нагрузки

К-10.

    Отметку подошвы рельса определяем по формуле:

                                                                                                    (1.3)              

где Н- возвышение подошвы рельса над УМВ

                                  

     

1.4 Обоснование  типов фундаментов опор  

       При наличии в верхнем слое грунтов мало сжимаемых (твердые и полутвердые глины и суглинки, крупные пески) и средней сжимаемости (тугопластичные глины и суглинки, пески средней плотности) принимаются фундаменты на естественном основании мелкого заложения. При этом подошва фундаментов промежуточных опор заглубляется не менее 2,5 м от наинизшего уровня дна водотока после размыва, фундаменты устоев заглубляются в крупные и средние пески не менее 1 м от поверхности, а в глинистые и мелкие песчаные грунты – не менее чем на 0,25 м ниже глубины промерзания.

       При наличии в верхнем слое  грунта мелких и пылеватых  песков, насыщенных водой, а также супесей фундаменты опор заглубляются в нижней (несущий) слой грунта минимум 0,5 м. При заглублении более 5 м фундаменты считаются глубокого заложения и возводить его целесообразно из опускных колодцев. 

       В грунтах позволяющих забивку  свай на расчетную глубину  без устройства лидерных скважин,  рассматривается конструкция фундаментов с высоким свайным ростверком из монолитного железобетона. При этом низ свайных элементов промежуточных опор заглубляется ниже линии расчетного размыва не менее 4 м.      

      1.5 Выбор конструкции промежуточных опор и устоев  

       При наличии ледохода принимаются  массивные промежуточные опоры сборно-монолитной конструкции обтекаемой формы (для уменьшения местного размыва).

       Конструкция устоев зависит от  высоты насыпи на подходах к мосту и длины береговых пролетных строений.

      Высота насыпи определяется по формуле:

                                                                                                      (1.4)

где БН – отметка бровки насыпи, назначаемая на 0,9 м ниже отметки

                подошвы рельса;

      ОД – отметка дна у концов моста.

                                                                                                       (1.5) 

где ПР – проектная отметка подошвы рельса.

     

                                                    

       При высотах насыпей до 6 м устои  на естественном основании принимаются не обсыпными массивными из монолитного бетона, а если больше 6 м принимаются более экономичные по расходу бетона  обсыпные.

 

  1.6 Выбор типа пролетного строения  

       Выбирая тип пролетного строения  и назначая его длину, контролируется соблюдение требований о возвышении низа пролетного строения над УВВ.

       При заданной отметки ПР максимально допустимая строительная высота пролетного строения будет:

                                                                        (1.6)

где 1,5 – возвышение низа конструкции над УВВ при наличии карчехода.

                                                     

       Ориентируясь на величину , принимаются типовые ребристые пролетные строения из железобетона, из предварительно напряженного железобетона, со следующими данными:

полная длина  l_п=27,6 м,

расчетная длина  l_р=26,9м,

строительная  высота h_стр=2,75м,

объем железобетона V_ж.б.=83,01м³. 
 
 
 
 
 
 
 

2. Разработка  варианта моста №1

 

       2.1 Составление профиля мостового перехода 

       Заданный для курсового проектирования  профиль мостового перехода вычерчивается в масштабе 1:200 на листе миллиметровой бумаги. На профиле показываются геологическое строение, уровни воды, линию дна реки после  размыва, линию подошвы рельса (ПР), линию промерзания грунта. Середина моста устанавливается с таким расчетом, чтобы заданное отверстие моста обеспечило наиболее благоприятный пропуск как меженных, так и высоких вод. Для учета стеснения русла реки опорами вводится коэффициент 1.2.

     

       2.2 Эскизное проектирование промежуточной опоры 

        Выбрав в первом приближении  типовое ребристое пролетное строение полной длиной , имеющее строительную высоту (не превышающую

максимально допускаемую), определяется отметка верха опорной площадки (ОП):

                                                                                                (2.1)

где - высота опорных частей пролетного строения

                                                     

       При заданной толщине льда определяется отметка обреза фундамента (ОФ):

                                                                                                     (2.2)

                                                      
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 
 
 
 

        

      Рисунок 2.1- Эскиз промежуточной опоры с фундаментом на опускном колодце                       

      Ориентировочные размеры поперечного  сечения тела опоры принимаются из таблицы 2.1 

         Таблица 2.1 – Рекомендации к назначению размеров тела опоры

    

      Минимальные значения толщины опорной площадки и оголовка (подферменной плиты) принимаются:

                                                                                                   (2.3)                                         

где - ширина подферменника по фасаду опоры, принимается на 20 см

            шире толщины опоры. 

                                                      

     Высота тела опоры определяется по формуле:

                                                                                       (2.4)

                                   
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

       Рисунок 2.1- Оголовок промежуточной опоры

       В опорах сборно–монолитной конструкции  размер  должен быть кратным высоте контурного блока заводского изготовления (70 см).

       Приняв ближайшее кратное 70 см  значение  , вносятся поправки в ранее назначенную высоту обреза фундамента.

Приняв  тогда: 

                                             

    Отметка подошвы фундамента определяется по формуле:

                                                                                                       (2.5)

где ОГ – отметка глины, м

    Найдя отметку подошвы фундамента (ПФ), определяется высота фундамента:

                                                                                                      (2.6)

    Объём подферменной плиты (V_пп) находи по формуле:

                                                                                  (2.7)

                                           

    Объём тела промежуточной опоры (V_т) определяется по формуле:

                                                                                               (2.8)

                                            

    Размеры подошвы В и С опускного колодца назначаются, задаваясь величиной уступов и от 0,5 до1,8 м:

                                                                               (2.9)

    где b и с – размеры тела опоры.

    

    

Объем фундамента определяется по формуле:

                                                                                                      (2.10)

где В и С – размеры фундамента;

       h_ф – высота фундамента.

 

       2.3 Разбивка отверстия моста на пролеты 

    Объем оптимального пролетного строения из условия равенства стоимостей промежуточной опоры (С_о) и пролетного строения (С_п.с.) определяется по формуле:

                                                                                                    (2.11)

где - укрупненная единичная расценка, принимаемая 240 руб/м³ для   балок

              из обычного и 300 руб/м³ из предварительно напряженного  

              железобетона;                                                     

       С_о – стоимость промежуточной опоры, складывающаяся из стоимости  

               отсыпки островка (С_ост), фундамента (С_ф), сборно-монолитного тела

               опоры  (С_т).

    Выражая стоимость перечисленных работ  через объемы (V) и расценки ( ) получаем

                                                                         (2.12)

где - единичные расценки, принимаемые соответственно 3; 45 и

                      120руб/м³

        Размеры островка для изготовления опускного колодца

                                              (2.13)

               

                             (2.14)

                       

      Объем островка определяется по формуле:

                                                    (2.15)

где h – глубина воды при УМВ;

      0,7 – возвышение островка над  УМВ 

                                        

                          

 

     По полученной величине V_п.с принимаем пролетное строение ранее выбранной длины l_п=27,6м.

     Определение  числа пролетов моста: 

                                                   (2.16)

где  - коэффициент стеснения русла опорами (1,2)

              

       2.4  Эскизное проектирование устоя 

    Размеры устоя по фасаду определяются геометрически  в зависимости от высоты насыпи. Подошва фундамента заглублена в  несущий слой на 0,5 м.

       Определение длины фундамента:

                                                       (2.17)

                         

       Определение длины устоя:

                                                                                          (2.18)                           

      Определение объема тела устоя:

                                                                                          (2.19)

                             

       Определение объема фундамента:

                                                                              (2.20)

где - высота фундамента, м

       Определение высоты фундамента:      

                                                    (2.21)

                                                     

                                 

       Определение полной длины моста:

                                                                                     (2.22)

где l_уст – длина устоя, м;

      l_п – длина пролетного строения, м.

               
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

   Рисунок  2.3 – Эскизное проектирование  устоя, вид со стороны пролета

       2.5 Определение объемов работ и стоимости моста  

    Подсчет объемов работ и стоимости  моста ведется в табличной  форме

    Таблица  2.1 –Подсчет объемов работ и стоимости моста по варианту №1

    Коэффициент сборности:

                                                                                                   (2.23)

    где V_сбр – объем сборной кладки, м³;

    

           V_общ – общий объем кладки, м³.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3. Разработка  варианта моста №2

 

      3.1 Эскизное проектирование промежуточной опоры  

       Сохранив размеры тела промежуточной опоры по варианту №1, принимается свайный фундамент с высоким ростверком. Сваи принимаются сечением 35 35 см и длиной 11 м, при условии заглубления их концов в плотные слои грунта  на 5- 6 м (но не менее 4 м ниже линии расчетного размыва).

    Толщина ростверка принимается равным

    Требуемое число свай в фундаменте промежуточной  опоры определяется по формуле:

                                                  (3.1)

где - коэффициент учета влияния горизонтальных нагрузок (1,3);

      - коэффициент надежности (1,55);

      - несущая способность одной сваи ;

      - суммарная расчетная вертикальная нагрузка, действующая в уровень

            подошвы ростверка.

      Нормативная нагрузка на свайный  фундамент складывается из веса  частей промежуточной опоры , веса опирающихся на опору двух пролетных строений с тротуарами и перилами , веса мостового полотна на балласте и веса подвижного состава, расположенного на двух полетах .

      Определение веса промежуточной опоры:

                               (3.2)

где - нормативный удельный вес железобетона ростверка и  

               подферменника ( );

      - нормативный удельный вес бетона тела ( );

      V_п.п – объем подферменника, м³;

      V_Т – объем тела опоры, м³;

      V_ф – объем фундамента, м³. 

                        

    

    

    Определение веса опирающихся на опору двух пролетных строений с тротуарами и перилами:

                                (3.3)

где - объем типового пролетного строения полной длины;

         - полная длина пролетного строения;

      - вес погонного метра перил и тротуаров.

                          

      Определение веса мостового полотна на балласте:

                                 (3.4)

где - усредненный удельный вес балласта с частями пути (19,4 кН/м³);

      - площадь сечения балластной призмы на мосту (1,8 м²).

                          

       Определение веса подвижного  состава, расположенного на двух  пролетах:

                                          (3.5)

где - заданный класс подвижной нагрузки;

       - интенсивность эквивалентной временной нагрузки, при К=14 длине

                 загружения линии влияния  и положении вершины линии

                 влияния 

       - площадь линии влияния опорной реакции (0,5l_п).

                        

        Определение расчетного значения  вертикальной нагрузки:

                    (3.6)

где - коэффициент надежности по нагрузке от веса конструкций (1,1);

      - коэффициент надежности отвеса балласта;

       - коэффициент надежности по временной нагрузке.

       Определение коэффициента надежности по временной нагрузке :

                        

            

                        

       Полученное число свай размешают  в плане по ростверку, соблюдая  конструктивные требования норм. При этом вдоль моста (по фасаду опоры) сваи размещают на минимальных расстояниях 3d.

       При высоких свайных ростверках  для повышения горизонтальной  жесткости фундамента часть свай погружают в грунт с наклоном не более 3:1. 

       3.2 Разбивка отверстия моста на пролеты  

       Объем промежуточной опоры принимают по варианту №1.

    Объем плиты ростверка равен:  

                                                                                                (3.7)

    

    Объем свай: 

                                                                                            (3.8)

       Определение объема шпунта из  досок толщиной 50 мм и длиной 6.5 м: 

                                                                                  (3.9)

                                         

        Определение стоимости промежуточной  опоры: 

                        

                (3.10)

где 100, 180, 150, 120 – единичные расценки;

       V_ш, V_св, V_ф, V_о – объемы шпунта, свай, фундамента и промежуточной

                                  опоры. 

       Определение объема промежуточной  опоры:

 

                                 (3.11)

                        

 

        Определение объема оптимального  пролетного строения: 

                                       (3.12) 

где - единичная расценка для пролетного строения.

                                

        По объему  подбирается соответствующее пролетное строение

       

   Число  пролетов определяется по формуле:

                                                                                          (3.13)

где L₀ – размер отверстия моста, м;

       l_п – длина пролетного строения, м.  

                                               

       После выбранного пролетного  строения корректируются размеры  промежуточной опоры: 

                                      

      
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      Рисунок 3.1 – Размещение свай  в ростверке

       3.3 Эскизное проектирование устоя  

        Принимается типовой обсыпной  свайный устой на высоком ростверке  со сваями сечением 40 40 см и длиной от 12 до 16 м. Эскиз устоя приведен на рисунке 3.2

 
 
 

         
 
 
 
 
 
 
 
 

       Рисунок 3.2 – Эскиз устоя моста 

3.4 Определение объемов работ и стоимости моста  

      Убедившись, что разбивка моста  на пролеты обеспечивает заданное  отверстие, приступают к подсчету объемов работ и стоимости моста. Подсчет ведется в табличной форме. 

       Таблица 3.1 – Подсчет объемов  работ и стоимости моста

 
 
 
 
 
 

Продолжение таблицы 3.1

 

       Стоимость моста  -  136323руб.

       Общий объем кладки -  669,46

       В том числе сборной кладки -  388,19

    Коэффициент сборности

    

 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

        4  Разработка варианта моста №3 

    По  сравнению с вариантом №2 увеличивается  число пролетов(n), определяется необходимая длина пролетного строения

                                                       (4.1)

и принимаются  типовые пролетные строения из обычного железобетона.

                          

       Принимаем типовое пролетное строение длиной 16,5 м

      

    Расчет  ведется потому же принципу, как и в варианте моста №2: 

         

                      

    Подсчет объемов работ и стоимости  моста по варианту №3 также выполняется в табличной форме. 

    Таблица 4.1 – Подсчет объемов работ  и стоимости моста

 

       Стоимость моста -  139921 руб.

       Общий объем кладки  -  747

       В том числе сборной кладки – 342,31

    Коэффициент сборности

    

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

        Заключение  

        Основные технико – экономические  показатели вариантов моста №1, №2 и №3 выписываются в таблицу. Рекомендуемый к строительству оптимальный  вариант моста должен иметь минимальную строительную стоимость, трудоемкость и продолжительность постройки при высоких эксплуатационных качествах. Кроме стоимости важными технико – экономическими показателями является расход бетона и железобетона и коэффициент сборности, получаемый делением объема только сборного (заводского изготовления) бетона и железобетона на общий объем бетона и железобетона. 

        Таблица – Основные технико  – экономические показатели вариантов  моста

   

    По  итогам выполненных расчетов по вариантам моста, получаем, что вариант моста №3 является наиболее выгодным для строительства, так как  его стоимость меньше, чем стоимость остальных вариантов. Уменьшается объем сборного железобетона, но увеличивается общий объем бетона и железобетона, что приводит к сокращению трудоемкости и продолжительности постройки.

    

       Список  использованных источников 

       1 Мосты и тоннели на железных дорогах / Под редакцией В.О. Осипова. 

           М.: Транспорт, 1987. – 367 с.

       2 СНиП 2.05.03 – 84. Мосты и трубы / Госстрой СССр. М. ЦИТП

          Госстроя СССР, 1985. – 200 с.

       3 Проектирование деревянных и железобетонных мостов / Под

          редакцией А.А. Петропавловского. М.: Транспорт, 1987. – 352 с.

       4 Справочные материалы к курсовой работе по дисциплине “Сооружение

          и эксплуатация мостов, тоннелей  и труб”. Ростов – на – Дону; РИИЖТ.

          1992. – 10 с.

5  Методические указания к курсовому проектированию по дисциплине   «Сооружение и эксплуатация мостов, тоннелей и труб». Часть 1. Составление вариантов железобетонного моста./В.В.Гудима: РГУПС. Ростов-на-Дону , 1993. 18с.