Рефетека.ру / Транспорт

Курсовая работа: Проектирование деревянного моста

Введение


Мосты относятся к наиболее ответственным и дорогим сооружениям, возведения которых могут быть использованы различные строительные материалы; дерево, камень, бетон, железобетон, сталь и др. Дерево – хороший естественный строительный материал, широко распространённый на территории России и вполне пригодный для строительства мостов, а также является строительным материалом, который самовосстанавливается в природе. Однако деревянные мосты требуют тщательного эксплуатационного ухода, так как при недостаточном надзоре их элементы легко подвергаются загниванию, и применимы только для перекрытия сравнительно небольших пролётов. Поэтому в современных условиях такие мосты целесообразны на дорогах низких категорий в лесных районах, при обязательной защите дерева антисептиками.

Выполнение студентами курсовой работы по проектированию деревянного моста имеет своей целью закрепление и углубление теоретических знаний по дисциплине «Проектирование мостов и труб», приобретение практических навыков проектирования деревянных мостовых сооружений, развитие творческих способностей.


1.Составление и расчет схемы моста


1.1 Местные условия


Мостовой период находится в районе города Хабаровска. Мост расположен на прямом горизонтальном участке дороги. На реке присутствует судоходство. Река имеет спокойное течение и устойчивое русло. Лесосплав и карчеход отсутствует. Грунт –суглинок в пластичном состоянии.


1.2 Расчёт схемы моста


1) Определение количества основных пролётов между точками соприкосновения УВВ и конусами насыпи моста.


Проектирование деревянного моста


где L0 – отверстие которое необходимо обеспечить под мостом

l1 - ширина пространственной опоры

l – расстояние между осями опор основных пролётов

nn – количество пространственных промежуточных опор

2)Определение количества пролётов необходимого для перекрытия пространства над конусами насыпи и образования устоев.


Проектирование деревянного моста


где Н=БП-ГВВ=43,05-41,7=1,35 м; БП=ПР-0,75=43,8-0,75=43,05 м; ПP=43,8

l2 – расстояние между осями стоек образующих устой

3) Подсчёт полной длины моста


Lп=2*0,5+2nуl2+n0l+nnl1=(2*0,5)+(2*1*3)+(3*4+5,9)+(6*3)=42,9м


4) Определение фактического отверстия моста


Проектирование деревянного моста


где ni - количествооднотипных опор (устоев, плоских и пространственных промежуточных опор)

bi – расчётная ширина i-ой опоры в уровне УВВ


1.3 Технико-экономические показатели и ведомости подсчёта стоимости и трудоёмкости строительства вариантов мостов


1.3.1 ведомости подсчёта стоимости и трудоёмкости строительства вариантов мостов


наименование

объём стоимость трудоёмкость
работ

работ един. общая един. общая
1. Устой(2шт)






1.1Опоры береговые
6,877354 101,00 694,61 4,45 30,60422
1.2 Забивка свай
6,877354 127,00 873,42 4,40 30,26036
Итого по устоям


1568,04
60,86458
2. Опоры(6шт)

27,0576 121,00 3273,97 4,85 131,2294
2.1 Забивка свай
20,63206 127,00 2620,27 4,40 90,78107
Итого по опорам


5894,24
222,01
4 Пролётные строения





4.1 с прогонами (12шт)
43,20 123,00 5313,60 18,10 781,92
4.4 с пакетами

15,6 123,00 1918,80 18,10 282,36
итого по прол. Строениям


7232,40
1064,28
Итого по мосту



14694,68
1347,16
Накладные расходы 23%


3379,776
309,8457
плановые накопл. 6%



881,6807
80,8293
Прочие затраты 31%


4555,35
417,62
Всего по мосту



23511,48
2155,45
Таблица 1.1 Ведомость подсчета стоимостей и трудоемкостей моста


1.3.2 Технико-экономические показатели

деревянный мост стойка пролет

Схема моста длина моста Стоимость Трудоемкость Удельный расход лесоматериала коэффициент сборности


общ един общ един

0.5+3+5*3+5,9+5*3+3+0.5 42,9 23511,48 548,05 2155,45 50,2 2,80 0,41195238

Таблица 1.2 Технико-экономические показатели варианта моста


2 Исходные данные к расчету моста


2.1 Пролетное строение и опора заданная к расчетам


К расчету задано пролетное строение из составных пакетов с колодками, с нагрузкой С9 .Сближена рамно-свайная опора.


2.2 Нагрузки, габариты, материалы и их расчетные характеристики


Пакет рассчитывают на воздействие постоянных и временной нагрузок.

Из постоянных нагрузок учитывают:

- нагрузку от веса мостового полотна;

- нагрузку от тротуаров и перил;

- нагрузку от веса пакетов.

Нормативную временную вертикальную эквивалентную нагрузку от подвижного состава железных дорог (СК) принимают в зависимости от характеристик линии влияния: длины загружения и от относительного положения вершины линии влияния на длине загружаемого участка соответствующего усилия и класса временной нагрузки К.

В курсовой работе задан класс нагрузки – С9.

Габарит проезда «С» - предельное перпендикулярное оси очертание, внутрь которого не должны заходить никакие сооружения. Ширина габарита «С» равна 4900 мм.

Порода дерева – сосна. Расчетные характеристики сосны первого сорта приведены в таблице 2.1


Напряжённое состояние и характеристика элементов Расчётные сопротивления, МПа, при влажности, %

обозначение 25 и менее свыше 25
Изгиб элементов из бревен естественной коничности Rdb 15,7 15,2
Сжатие и смятие вдоль волокон Rdc, Rdqs 14,7 11,8
Сжатие и смятие всей поверхности поперёк волокон Rdq 1,77 1,47
Сжатие и смятие местное поперёк волокон Rdqa определяем по формуле (1) определяем по формуле (1)
Скалывание вдоль волокон при изгибе Rdab 2,35 2,15
Скалывание в пределах длины не более 10 глубин врезки и двух толщин брутто элемента вдоль волокон Rdam 1,57 1,47

Таблица 2.1 Расчетные характеристики сосны первого сорта


Проектирование деревянного моста,


где Проектирование деревянного моста - длина площадки смятия вдоль волокон древесины, см.


2.3 Основные положения расчета


Расчёт моста ведётся по методу предельных состояний. Предельное состояние – это такое состояние, когда сооружение или его основание под влиянием силовых воздействий перестаёт удовлетворять условиям эксплуатации или затрудняется его эксплуатация. Существует две группы предельных состояний:

1) Предельное состояние, при котором эксплуатация сооружения должна быть прекращена. Соответствующие этой группе расчёты деревянного моста:

-расчёт на прочность (σ, τ, - M, N, Q) – расчёт на однократное воздействие нагрузки

-расчёт на общую устойчивость формы

-расчёт на местную устойчивость формы

-расчёт на устойчивость положения конструкции – против опрокидывания или сдвига

2) Предельное состояние, при котором эксплуатация возможна, но с ограничениями (скорости, веса и др.). К ней относят (для деревянных мостов):

-расчёты по величине продольного прогиба

Определение усилий и моментов.

При расчёте конструкций деревянных мостов допускается:

-усилия в элементах и соединениях определять, предполагая упругую работу материала;

-пространственную конструкцию расчленять на отдельные плоские системы и рассчитывать их на прочность без учёта податливости элементов;

-узловые соединения элементов сквозных конструкций принимать при расчётах шарнирные;

-не учитывать напряжения и деформации от изменения температуры, а также возникающие при усушке и разбухании древесины;

-считать, что укосины, диагональные связи и раскосы не участвуют в восприятии вертикальных усилий, передаваемых насадками на стойки.



3 Расчет основных несущих элементов пролетного строения (составного пакета)


3.1 Экскиз


Проектирование деревянного моста

Рис. 3.1 Эскиз


3.2. Расчет на прочность при нормальном и касательном напряжении при изгибе


3.2.1 Расчетная схема


Проектирование деревянного моста

Рис. 3.2 Расчетная схема


3.2.2 Сбор нагрузок

Из постоянных нагрузок учитывают: Проектирование деревянного моста

- нагрузку от веса мостового полотна: Проектирование деревянного моста

- нагрузку от тротуаров и перил - нагрузку от веса пакетов:


Проектирование деревянного моста4,6354Проектирование деревянного моста


где Проектирование деревянного моста - удельный вес древесины, кН/м3; Проектирование деревянного моста0,036 м2 - площадь сечения одного бруса в пакете, м2; Проектирование деревянного моста - количество пакетов в поперечном сечении моста; Проектирование деревянного моста - количество брусьев в одном пакете; 1,05 – коэффициент, учитывающий вес элементов, скрепляющих пакеты.


Нормативная временная вертикальная эквивалентная нагрузка от подвижного состава – С9.

Проектирование деревянного моста158,7931Проектирование деревянного моста

Проектирование деревянного моста181,4800Проектирование деревянного моста


3.2.3 Определение расчетных усилий

Расчетные усилия в пакете Проектирование деревянного моста, кНм, и Проектирование деревянного моста ,кН определяют с использованием линий влияния этих усилий по формулам:


Проектирование деревянного моста,

Проектирование деревянного моста.


где Проектирование деревянного моста – коэффициент надежности по нагрузке к весу деревянных конструкций Проектирование деревянного моста; Проектирование деревянного моста - коэффициент надежности по временной вертикальной нагрузке [1, п. 2.23*]; Проектирование деревянного моста - количество пакетов в поперечном сечении моста; Проектирование деревянного моста - динамический коэффициент [1, п. 2.22*]; Проектирование деревянного моста – нормативная временная вертикальная нагрузка от подвижного состава железных дорог СК, кН/м: Проектирование деревянного моста; Проектирование деревянного моста; Проектирование деревянного моста и Проектирование деревянного моста- площади линий влияния Проектирование деревянного моста и Проектирование деревянного моста.


3.2.4 Расчет на прочность по нормальному напряжению

Геометрические характеристики сечения составной балки пакета.

Принятые размеры бруса пакета: Проектирование деревянного моста; Проектирование деревянного моста

Принятые размеры колодки: Проектирование деревянного моста

Схемы к определению геометрических характеристик составной балки пакета с соединением на металлических шпонках приведены на рисунке 2.2


Проектирование деревянного моста

Рис. 3.3 Расчетные схемы к определению геометрических характеристик: а – схема соединения; б – сечение балки брутто; в – сечение балки нетто


Сечение нетто.

Положение центра тяжести сечения нетто составной балки:


Проектирование деревянного моста,


где Проектирование деревянного моста– моменты инерции сечений соответственно первого, второго и третьего брусьев относительно осей, проходящих через их центры тяжести; Проектирование деревянного моста – площади сечений брусьев, соответственно первого и третьего сечений,Проектирование деревянного моста; Проектирование деревянного моста - расстояния от оси, проходящей через центр тяжести среднего бруса, соответственно до оси, проходящей через центр нижнего и верхнего брусьев, м.


Проектирование деревянного моста;

Проектирование деревянного моста;

Проектирование деревянного моста;

Проектирование деревянного моста;

Проектирование деревянного моста,


где Проектирование деревянного моста - расстояние от кромки сечения балки, наиболее удаленной от нейтральной оси, м.


Сечение брутто.


Проектирование деревянного моста

Проектирование деревянного моста

Проектирование деревянного моста

Проектирование деревянного моста

Проектирование деревянного моста

Sbr=0.0009+0.0002+0.0357*0.25+0,0179*0.0525=0,011м3

где Проектирование деревянного моста - момент инерции составного сечения брутто; Проектирование деревянного моста - определяют как статический момент площади сечения, лежащей выше нейтральной оси сечения;


Проектирование деревянного моста;


Проектирование деревянного моста0,8*1*15,7

Проектирование деревянного моста

Условие выполняется

Анализ результатов:


Проектирование деревянного моста;


где Проектирование деревянного моста-расчетные усилия в одном составном пакете соответственно, МН*м. Проектирование деревянного моста, Int – геометрические характеристики одной составной балки, определенные как для целого сечения; Проектирование деревянного моста – коэффициент условия работы [1, п. 6.33]; Проектирование деревянного моста - коэффициент перехода для расчетных сопротивлений древесины; Проектирование деревянного моста - расчетное сопротивление сосны при изгибе; Проектирование деревянного моста – количество составных балок в одном составном пакете; Проектирование деревянного моста – коэффициент сплошности при трех ярусах бревен в составной балке;


3.2.5 По скалывающим напряжениям:


Проектирование деревянного моста;


Проектирование деревянного моста;

Проектирование деревянного моста;

Проектирование деревянного моста

Условие выполняется

Анализ результатов:


Проектирование деревянного моста;


где Проектирование деревянного моста – расчетные усилия в одном составном пакете соответственно, кН; Проектирование деревянного моста – количество составных балок в одном составном пакете; Проектирование деревянного моста – коэффициент сплошности при трех ярусах бревен в составной балке; Проектирование деревянного моста, Проектирование деревянного моста, Проектирование деревянного моста – геометрические характеристики одной составной балки, определенные как для целого сечения; Проектирование деревянного моста – коэффициент условия работы [1, п. 6.33]; Проектирование деревянного моста - коэффициент перехода для расчетных сопротивлений древесины;; Проектирование деревянного моста- расчетное сопротивление сосны скалыванию вдоль волокон при изгибе

Вывод: Принятое сечение бруса 0,21Ч0,17 м2 удовлетворяет условиям прочности но нормальным и скалывающим напряжениям, уменьшение размеров которого приведет к невыполнению условия прочности но нормальным напряжениям


3.2.6 Расчет на прочность по смятию в местах опирания на насадки


3.2.7 Расчетная схема

Схема к расчету на прочность по смятию в местах опирания на насадки приведена на рисунке 2.3


Проектирование деревянного моста

Рис. 2.3 Расчетная схема


3.2.8 Расчетное давление


Расчетное давление в месте опирания пакета на насадку определяют по формуле:


Проектирование деревянного моста


где Проектирование деревянного моста - количество пакетов в пролетном строении;Проектирование деревянного моста - динамический коэффициент [1, п. 2.22*];Проектирование деревянного моста - коэффициент сочетаний для временной вертикальной нагрузки от подвижного состава железных дорог [1, п. 2.2];Проектирование деревянного моста - нормативная временная вертикальная нагрузка СК соответственно при расчете пакетов, кН/м;Проектирование деревянного моста - площадь линии влияния соответственно при расчете пакета, м; Проектирование деревянного моста – коэффициент надежности по нагрузке к весу деревянных конструкций Проектирование деревянного моста; Проектирование деревянного моста - коэффициент надежности по временной вертикальной нагрузке.


3.2.9 Условие прочности пакета по смятию в местах его опирания на насадку


Проектирование деревянного моста


где Проектирование деревянного моста - площадь смятия между брусом пакета и насадкой опоры, Проектирование деревянного моста; Проектирование деревянного моста – количество площадок смятия Проектирование деревянного моста в одном пакете; Проектирование деревянного моста - расчетное сопротивление древесины местному смятию поперек волокон на части длины элемента.


Проектирование деревянного моста;


где Проектирование деревянного моста – ширина бруса понизу составной балки, м; Проектирование деревянного моста – ширина насадки поверху.


Проектирование деревянного моста,


где Проектирование деревянного моста - сжатие и смятие всей поверхности поперек волокон,Проектирование деревянного моста; Проектирование деревянного моста - длина площадки смятия вдоль волокон древесины, см.


Проектирование деревянного моста;

Проектирование деревянного моста;

Проектирование деревянного моста


Условие выполняется

Анализ результатов:


Проектирование деревянного моста;


Вывод: Две насадки сечением 0.22*0.22 удовлетворяют условие прочности


3.3 Проверка составного пакета по ограничению продольного прогиба


Проверку прогиба в середине пролета составного пакета на колодках Проектирование деревянного моста, производят по формуле:


Проектирование деревянного моста


где Проектирование деревянного моста – количество составных пакетов в поперечном сечении пролетного строения; Проектирование деревянного моста – количество составных балок в одном составном пакете; Проектирование деревянного моста – момент инерции брутто сечения составной балки относительно её нейтральной оси, Проектирование деревянного моста;Проектирование деревянного моста – модуль упругости для определения деформаций от временных нагрузок [1, п. 6.15]; Проектирование деревянного моста – коэффициент условий работы, учитывающий влияние податливости соединений на шпонках [1, п. 6.33]; Проектирование деревянного моста – коэффициент условия для деревянных балочных пролетных строений мостов [1, п. 1.43].

Проектирование деревянного моста,

Проектирование деревянного моста;

Проектирование деревянного моста

Условие выполняется

Анализ результатов


Проектирование деревянного моста;

Вывод: Уменьшить сечение бруса нельзя, так как не пройдет расчет нормального соединения


3.4 Расчет соединения на колодках


3.4.1 Расчет расчетной сдвигающей силой.


Проектирование деревянного моста

3.1 Схема к расчету соединения бревен в составных пакетах с соединением на колодках


Геометрические характеристики сечения составной балки пакета.

Принятые размеры бруса пакета: Проектирование деревянного моста; Проектирование деревянного моста

Принятые размеры колодки: Проектирование деревянного моста hk=0,1Проектирование деревянного моста La=0.21м; а=0.28Проектирование деревянного моста bk=0.1 Проектирование деревянного моста


Проектирование деревянного моста=(1,5*406,2515*0,011)/(3*0.0049*9)=15.1553 МН


где: М0.5-изгибающий момент в середине пролета составного пакета, МН*м; Проектирование деревянного моста-статический момент площади сечения составной балки брутто, лежащей за рассматриваемым рядом колодок, относительно нейтральной оси.м3;nb-количество составных балок в пакете;Ibr-момент инерции брутто всего сечения составной балки пакета относительно нейтральной оси м4;nk-количество колодок в рассматриваемом ряду на длине полу пролета балки.


3.4.2 Расчет соединения по прочности на смятие по площади упора колодки в элемент


Проектирование деревянного моста


Где: Проектирование деревянного моста-расчетное усилие смятия, МН; Аq-площадь смятия, м2.Аq=b*hвр; mq- коэффициент условий работы, принимаемый в данном слч. равным 1.Проектирование деревянного моста-расчетное сопротивление на смятие вдоль волокон, мПа

Проектирование деревянного моста=10.03мПаПроектирование деревянного моста14.7мПа

Аq=0.17*0,03=0.0051 м2

Проектирование деревянного моста;

Вывод: Условие удовлетворяется ,уменьшить сечение нельзя.


3.4.3 Расчет соединения по прочности на смятие скалывания колодки


Проектирование деревянного моста


Где: Проектирование деревянного моста-расчетное скалывающее усилие, МН; Аq-площадь скалывания, м2.Аа1=la*bk ; mа- коэффициент условий работы, принимаемый в данном слч. равным 0.8 .Проектирование деревянного моста-расчетное сопротивление на скалывание колодок мПа

Проектирование деревянного моста

Проектирование деревянного моста2

Проектирование деревянного моста;

Вывод: Условие удовлетворяется .


3.4.3 Расчет соединения по прочности на скалывания соединяемых элементов по площадке между колодками


Проектирование деревянного моста


Где: Проектирование деревянного моста-расчетное скалывающее усилие, МН; Аq-площадь скалывания, м2.Аа1=а*b ; mа- коэффициент условий работы, принимаемый в данном слч. равным 0.7 .Проектирование деревянного моста-расчетное сопротивление на скалывание колодок мПа

Проектирование деревянного моста

Проектирование деревянного моста2

Проектирование деревянного моста;

Вывод: Условие удовлетворяется .


3.4.4 Расчет на прочность сжатых болтов


Проектирование деревянного моста=(3*51.1553*0,07)/(2*0.21)=25.57 МН


Где: Проектирование деревянного моста-расчетное скалывающее усилие, МН; z- расстояние между центрами тяжести площадок упора колодок в соединяемые элементы. м; la-длинна колодки, м.


Проектирование деревянного моста


Где:Проектирование деревянного моста-растягивающие напряжение в болте, мПа; Ant-площадь нетто поперечного сечения одного болта, м2;Проектирование деревянного моста-расчетное сопротивление материала болта, МПа.

Аnt=0.83*0.19=0.15

Проектирование деревянного моста

Вывод: Условие удовлетворяется .


4 Расчет опоры


Проектирование деревянного моста

Рис. 4.1 Схема опоры, заданной к расчету


4.1 Общие положения


Опоры деревянных железнодорожных мостов состоят из отдельных элементов – свай, стоек, насадок, лежней, связей. При проектировании деревянного моста рассчитывают как опору в целом, так и ее отдельные элементы. Опору в целом проверяют на устойчивость положения против опрокидывания, а элементы опоры рассчитывают на прочности и устойчивости.

Расчеты элементов опор по прочности и устойчивости ведут на расчетные нагрузки. При этом отдельно выполняют расчеты:

- на воздействие только вертикальных нагрузок (постоянных и временных);

- на воздействие только горизонтальных нагрузок или совместное воздействие нагрузок вертикальных (с поездом или без него) и горизонтальных (поперечный ветер, поперечные удары колес подвижного состава, продольные силы торможения, центробежная сила).

Виды расчетов, выполняемых для того или иного элемента опоры, назначают исходя из характера работы этого элемента под нагрузками.


4.2 Расчет рамно-свайной опоры балочного моста на вертикальные нагрузки


Расчет рамно-лежневой опоры балочного моста по сравнению с расчетом свайной опоры, имеет следующие особенности:

1 усилия необходимо определять в средних и крайних стойках рам;

2 на смятие в местах сопряжения со стойками проверяют не только верхние, но и нижние насадки рам;

3 верхние насадки рам проверяют на сжатие с изгибом;

4 лежни опоры проверяют на изгиб и по прочности грунтового основания, сваи ростверка – по прочности грунтового основания.


4.3 Расчет на прочность по смятию в местах опирания на насадки


Геометрические характеристики:

hпб=0.25;bпб=0.25

hнс=0.19;bнс=0.19

hст=0.26;bпб=0.26


4.3.1 насадку на прокладные брусья.

Условие прочности:


Проектирование деревянного моста


где Проектирование деревянного моста - площадь смятия между насадкой и прокладным брусом, Проектирование деревянного моста; Проектирование деревянного моста – количество площадок смятия Проектирование деревянного моста; Проектирование деревянного моста - расчетное сопротивление древесины местному смятию поперек волокон на части длины элемента.Проектирование деревянного моста-расчетное давление.


Проектирование деревянного моста


где Проектирование деревянного моста – коэффициент надежности по нагрузке к весу деревянных конструкций Проектирование деревянного моста; Проектирование деревянного моста – вес насадки, опирающейся на прокладные брусья.


Проектирование деревянного моста,


где Проектирование деревянного моста - сжатие и смятие всей поверхности поперек волокон,Проектирование деревянного моста; Проектирование деревянного моста - длина площадки смятия вдоль волокон древесины, см.


Проектирование деревянного моста

Проектирование деревянного моста


Проектирование деревянного моста

Анализ результатов:

Проектирование деревянного моста;

Вывод: Условие удовлетворяется .


4.3.2Прокладных брусьев на следующую насадку

Условие прочности:


Проектирование деревянного моста

где Проектирование деревянного моста - площадь смятия между прокладным брусом и насадкой, Проектирование деревянного моста; Проектирование деревянного моста – количество площадок смятия Проектирование деревянного моста; Проектирование деревянного моста - расчетное сопротивление древесины местному смятию поперек волокон на части длины элемента.Проектирование деревянного моста-расчетное давление.


Проектирование деревянного моста


где Проектирование деревянного моста – коэффициент надежности по нагрузке к весу деревянных конструкций Проектирование деревянного моста; Проектирование деревянного моста – вес прокладного бруса.


Проектирование деревянного моста,


где Проектирование деревянного моста - сжатие и смятие всей поверхности поперек волокон,Проектирование деревянного моста;

Проектирование деревянного моста

Проектирование деревянного моста

Проектирование деревянного моста

Анализ результатов:

Проектирование деревянного моста;

Вывод: Условие удовлетворяется .


4.4 Определение усилий в стойках опоры


Проектирование деревянного моста


Рис. 4.2 Схемы к определению усилий в насадках и стойках рамно-свайной опоры.


Определение расчетных давлений


Проектирование деревянного моста

Проектирование деревянного моста

где Проектирование деревянного моста - количество пакетов в пролетном строении;Проектирование деревянного моста - динамический коэффициент, для Проектирование деревянного моста, для Проектирование деревянного моста; Проектирование деревянного моста - коэффициент сочетаний для временной вертикальной нагрузки от подвижного состава железных дорог;Проектирование деревянного моста - нормативная временная вертикальная нагрузка СК соответственно при расчете пакетов, кН/м;Проектирование деревянного моста - площадь линии влияния соответственно при расчете пакета, м; Проектирование деревянного моста – коэффициент надежности по нагрузке к весу деревянных конструкций Проектирование деревянного моста; Проектирование деревянного моста - коэффициент надежности по временной вертикальной нагрузке;

Усилия в уровне верха стоек №1 и №2 Проектирование деревянного моста (Проектирование деревянного моста) и Проектирование деревянного моста (Проектирование деревянного моста) обычно определяют в предположении разрезности насадки над стойками. Линии влияния усилий Проектирование деревянного моста (Проектирование деревянного моста) и Проектирование деревянного моста (Проектирование деревянного моста), построенные исходя из такого предположения, приведены на рисунке


Проектирование деревянного моста

Проектирование деревянного моста

Проектирование деревянного моста

Проектирование деревянного моста


где Проектирование деревянного моста, Проектирование деревянного моста - сосредоточенное давление, передаваемое с каждого бруса на насадку; Проектирование деревянного моста – количество составных брусьев в одном пакете; Проектирование деревянного моста – ординаты соответствующей определяемому усилию линии влияния под осями брусьев пакета; Проектирование деревянного моста – коэффициент надежности по нагрузке к весу деревянных конструкций Проектирование деревянного моста;Проектирование деревянного моста - веснасадки, опирающейся на прокладные брусья; Проектирование деревянного моста – вес насадки, опирающейся на стойки; Проектирование деревянного моста – вес прокладного бруса.

Вертикальные усилия в стойках в уровне сопряжения их с нижними насадками Проектирование деревянного моста и Проектирование деревянного моста можно получить, увеличив соответствующие усилия в уровне верха стоек на расчетное воздействие, приходящееся на стойку от собственного веса стоек Проектирование деревянного мостаи веса поперечных и продольных связей опоры Проектирование деревянного моста, считая, что последние поровну распределяются между стойками опоры:


Проектирование деревянного моста

Проектирование деревянного моста

Проектирование деревянного моста

Проектирование деревянного моста


где Проектирование деревянного моста, Проектирование деревянного моста - сосредоточенное давление, передаваемое с каждого бруса на насадку; Проектирование деревянного моста – количество составных брусьев в одном пакете; Проектирование деревянного моста – ординаты соответствующей определяемому усилию линии влияния под осями брусьев пакета; Проектирование деревянного моста – коэффициент надежности по нагрузке к весу деревянных конструкций Проектирование деревянного моста; Проектирование деревянного моста – вес стоек; Проектирование деревянного моста – вес стоек.


4.4.1 Расчет насадок на смятие в местах соединения со стойками

Условие прочности


Проектирование деревянного моста


где Проектирование деревянного моста- расчетное усилие смятия (Проектирование деревянного моста, Проектирование деревянного моста, Проектирование деревянного моста, Проектирование деревянного моста), кН; Проектирование деревянного моста - соответствующая усилию площадь смятия (Проектирование деревянного моста, Проектирование деревянного моста, Проектирование деревянного моста, Проектирование деревянного моста, м2; mq – коэффициент условий работы древесины на смятие поперек волокон для расчета соединения насадок в сопряжении со стойками, принимаемый: при эксплуатации элементов конструкции выше горизонта воды равным 1,2, при соприкасающихся с грунтом или находящихся в грунте – 0,85; постоянно увлажняемых или находящихся в воде – 0,75; Проектирование деревянного моста - расчётное сопротивление древесины местному смятию поперёк волокон на части длины элемента, МПа.


Проектирование деревянного моста

Проектирование деревянного моста


Верхняя насадка:


Проектирование деревянного моста

Проектирование деревянного моста

Проектирование деревянного моста

Проектирование деревянного моста

Проектирование деревянного моста

Проектирование деревянного моста;


Нижняя насадка:


Проектирование деревянного моста

Проектирование деревянного моста


Проектирование деревянного моста

Проектирование деревянного моста

Проектирование деревянного моста

Анализ результатов:

Проектирование деревянного моста;


4.5 Расчет стоек рамы


Эти расчеты выполняют в сечениях стоек, наиболее неблагоприятных с точки зрения данных расчетов. Такими являются сечения, где усилия наибольшие, сечения в наибольшей степени ослаблены и расчетные характеристики дерева снижены вследствие повышенной влажности. Обычно это нижние части стоек. Для данного случая расчеты на сжатие и по устойчивости выполняем по формулам:

- для наклонной стойки


Проектирование деревянного моста

Проектирование деревянного моста


где Проектирование деревянного моста - расчетная площадь поперечного сечения стойки, м2; Проектирование деревянного моста=Проектирование деревянного моста - площадь поперечного сечения нетто стойки, м2; Проектирование деревянного моста – расчетное сопротивление сосны сжатию вдоль волокон для древесины с влажность ниже 25%, МПа; Проектирование деревянного моста – коэффициент понижения несущей способности при проверке устойчивости центрально-сжатых элементов.


Проектирование деревянного моста=Проектирование деревянного моста/cos14=180.36/cos14=185.55


Коэффициент Проектирование деревянного моста понижения несущей способности при проверке устойчивости центрально сжатых элементов определяется в зависимости от расчетной гибкости Проектирование деревянного моста, которая определяется по формуле:


Проектирование деревянного моста


где Проектирование деревянного моста - расчетная длина сжатой стойки, т.е. расстояние от насадки до сроста; Проектирование деревянного моста - радиус инерции поперечного сечения брутто стойки.


Проектирование деревянного моста


Проектирование деревянного моста

Проектирование деревянного моста

Проектирование деревянного моста

Находим гибкость


Проектирование деревянного моста

следовательно, коэффициент понижения несущей способности будем находить по формуле


Проектирование деревянного моста


Проверка условия прочности:


Проектирование деревянного моста

Проектирование деревянного моста


Проектирование деревянного моста

Условие выполняется

Проверка условия устойчивости


Проектирование деревянного моста

Проектирование деревянного моста


Проектирование деревянного моста

Условие выполняется

Анализ результатов:

по прочности на сжатие

Проектирование деревянного моста

на устойчивость

Проектирование деревянного моста

Вывод: Уменьшить диаметр стоек нельзя, так как не пройдет расчет по смятию


4.6 Расчет элементов опор на горизонтальные нагрузки и совместное воздействие горизонтальных и вертикальных нагрузок


Проектирование деревянного моста

Рис. 4.6.1 Схемы к определению давлений на элементы моста и подвижной состав железных дорог от горизонтальной поперечной ветровой нагрузки


4.6.1 Определение давлений на элементы моста и подвижной состав железных дорог от горизонтальной поперечной ветровой нагрузки

Нормативную ветровую нагрузку на элементы моста и подвижной состав, находящийся на мосту определяем по формулам

а) при наличии поезда на мосту:

- на подвижной состав Проектирование деревянного моста;

- на пролетное строение Проектирование деревянного моста;

- на опору Проектирование деревянного моста.

б) при отсутствии поезда на мосту:

- на пролетное строение Проектирование деревянного моста;

- на опору Проектирование деревянного моста.

где Проектирование деревянного моста - нормативные интенсивности ветровой нагрузки, определяемые по формуле


Проектирование деревянного моста


где Проектирование деревянного моста - нормативное значение ветрового давления, принимаемое в соответствии со СНиП 2.05.03-84* в зависимости от ветрового района территории РФ, в котором возводится мост.

Мост возводится в районе города Хабаровска, который находится во III ветровом районе, следовательно Проектирование деревянного моста.

Проектирование деревянного моста - коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления опоры, пролетного строения или подвижного состава от уровня грунта или меженной воды.

При Проектирование деревянного моста, Проектирование деревянного моста;

При Проектирование деревянного моста, Проектирование деревянного моста;

- для подвижного состава:


Проектирование деревянного моста


где 2 м - высота от головки рельса до центра ветрового давления; Проектирование деревянного моста - отметка уровня меженных вод, м.

- для пролетного строения:


Проектирование деревянного моста


ГдеПроектирование деревянного моста – низ конструкции;


Проектирование деревянного моста


Найдем по интерполяции значение коэффициента Проектирование деревянного моста:

при Проектирование деревянного моста, Проектирование деревянного моста

при Проектирование деревянного моста, Проектирование деревянного моста

при Проектирование деревянного моста, Проектирование деревянного моста

Проектирование деревянного моста - аэродинамический коэффициент лобового сопротивления конструкций мостов и подвижного состава железных дорог (СНиП, прил. 9);

Проектирование деревянного моста - для железнодорожного подвижного состава, находящегося на пролетном строении с ездой поверху;

Проектирование деревянного моста – для пролетного строения;

Проектирование деревянного моста - для опор башенного типа;

Определяем нормативные интенсивности ветровой нагрузки:

- на подвижной состав Проектирование деревянного моста

- на пролетное строение Проектирование деревянного моста

- на опору Проектирование деревянного моста

Проектирование деревянного моста,Проектирование деревянного моста,Проектирование деревянного моста - рабочие ветровые поверхности соответственно подвижного состава, пролетного строения и опоры;

на подвижной состав Проектирование деревянного моста

на пролетное строение Проектирование деревянного моста

на опору Проектирование деревянного моста

где Проектирование деревянного моста - учитываемая в расчете опоры длина подвижного состава и пролетных строений, м; Проектирование деревянного моста– высота полосы железнодорожного подвижного состава; Проектирование деревянного моста– высота пролетного строения от низа до уровня головки рельса; А3=2,8 - площадь проекции тела опоры от уровня грунта или воды на плоскость, перпендикулярную направлению ветра, м2; Проектирование деревянного моста,Проектирование деревянного моста,Проектирование деревянного моста - коэффициенты сплошности соответственно для подвижного состава, пролетного строения, опоры

Определяем нормативную ветровую нагрузку:

а) при наличии поезда на мосту:

- на подвижной состав: Проектирование деревянного моста

- на пролетное строение: Проектирование деревянного моста

- на опору: Проектирование деревянного моста

б) при отсутствии поезда на мосту:

- на пролетное строение:

Проектирование деревянного моста

Проектирование деревянного моста

- на опору:

Проектирование деревянного моста

Проектирование деревянного моста


4.6.1 Расчет опоры на устойчивость против опрокидывания

Расчет опоры на устойчивость против опрокидывания выполняется отдельно на нагрузки, действующие поперек и вдоль оси моста (рис.2.15).

Проверку опоры на устойчивость против опрокидывания в поперечном направлении производят на воздействие ветровых нагрузок и горизонтальной нагрузки от ударов подвижного состава, которые совместно не учитывают.


Проектирование деревянного моста

Рис.2.10. Схема к расчету опоры на устойчивость против опрокидывания в поперечном направлении при воздействии ветра


Определение расчетных усилий. При наличии поезда на мосту к опрокидывающему моменту относительно точки О от воздействия ветра на пролетное строение и опору добавляется опрокидывающий момент от ветрового давления на подвижной состав. Также увеличивается удерживающий момент относительно точки О от веса подвижного состава. Расчет на устойчивость выполняют для двух случаев загружения: с поездом на мосту и без него. Подвижную временную вертикальную нагрузку принимают как порожний подвижной состав, воздействие от которого определяют в соответствии с нормами [1, п.2,11].

Для сочетания 1. Постоянные нагрузки плюс подвижной состав плюс ветер:


Проектирование деревянного моста

Проектирование деревянного моста

Для сочетания 2. Постоянные нагрузки плюс ветер:


Проектирование деревянного моста

Проектирование деревянного моста


где Проектирование деревянного моста - нормативные давления поперечного ветра соответственно на подвижной состав, пролетное строение и опору; Проектирование деревянного моста - нормативные давления поперечного ветра соответственно на пролетное строение и опору при отсутствии поезда на мосту; Проектирование деревянного моста – плечи относительно точки О соответствующих ветровых нагрузок, м; Проектирование деревянного моста - интенсивности нормативных нагрузок соответственно от веса мостового полотна, тротуаров, прогонов, кН/м; Проектирование деревянного моста - временная вертикальная нагрузка от порожнего подвижного состава железных дорог [1, п. 2.11]; Проектирование деревянного моста - коэффициент надежности по нагрузке для порожнего подвижного состава железных дорог [1, п. 1.40*]; Проектирование деревянного моста - коэффициент сочетаний для нагрузки от порожнего подвижного состава железных дорог [1, п. 2.3]; Проектирование деревянного моста - длина загружения пролетного строения постоянными и временной вертикальной нагрузками, м; Проектирование деревянного моста - нормативная нагрузка от веса опоры, кН; Проектирование деревянного моста – расчетная ширина опоры, м; Проектирование деревянного моста - коэффициент надежности по нагрузке к ветровой нагрузке [1, п.2.32*]; Проектирование деревянного моста - коэффициент надежности по нагрузке к весу деревянных конструкций пролетного строения и опоры [1, п.1.40*]; Проектирование деревянного моста - коэффициент сочетаний для ветровой нагрузки при наличии поезда на мосту [1, п.2.2]; Проектирование деревянного моста - коэффициент сочетаний для ветровой нагрузки при отсутствии поезда на мосту [1, п.2.2].

Условие устойчивости:

Для опоры ветровые воздействия на подвижной состав, пролетное строение и опору создают относительно оси возможного поворота (опрокидывания) – точки О – опрокидывающий момент Проектирование деревянного моста. Удерживающий момент Проектирование деревянного моста относительно той же точки О создает вертикальное воздействие от подвижного состава, нагрузки от веса пролетного строения и веса опоры.

Опора считается устойчивой против опрокидывания, если выполняется условие:


Проектирование деревянного моста


где Проектирование деревянного моста - момент опрокидывающих сил относительно оси возможного поворота (опрокидывания) опоры, кН·м; Проектирование деревянного моста - момент удерживающих сил относительно той же оси, кН·м; Проектирование деревянного моста - коэффициент условий работы для стадии эксплуатации; Проектирование деревянного моста - коэффициент надежности по назначению для той же стадии работы.

Для сочетания 1:

Проектирование деревянного моста

Проектирование деревянного моста

Условие выполняется

Для сочетания 2:

Проектирование деревянного моста

Проектирование деревянного моста

Условие выполняется

Вывод: Опора против опрокидывания устойчива.


Заключение


В данной курсовой работе был запроектирован краткосрочный деревянный мост под одну железную дорогу в районе г. Хабаровске. В ходе выполнения работы были получены практические навыки составления варианта моста, подсчету объемов и стоимости работ по варианту моста. Также были получены навыки анализа напряженного состояния элементов моста, выбора расчетных схем при расчете различных элементов моста, сбора нагрузок на рассчитываемый элемент моста и определение расчетных усилий в нем, назначения размеров сечений элементов в соответствии с требованиями норм проектирования, выполнение проверок сечений по предельным состояниям первой и второй групп, анализа результатов расчетных проверок и обеспечения экономичности рассчитываемой конструкции моста.


Список использованной литературы


1. СНиП 2.05.03-84*. Мосты и трубы / Минстрой России. – М.: ГП ЦПП, 1996. - 214 с

2. Проектирование деревянных и железобетонных мостов: учеб. для вузов; под ред. А.А. Петропавловского. – М.: Транспорт, 1978. - 359 с.

3. Гибшман, Е.Е. Проектирование деревянных мостов: учеб. Для вузов / Е.Е. Гибшман. – М.: Транспорт, 1976. – 272 с.

4. Топеха, А.А. Расчет деревянных балочных железнодорожных мостов: учеб. Пособие / А.А. Топеха. – Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2004. - 100 с.

Рефетека ру refoteka@gmail.com