Проектирование вантового моста

 

Полная стоимость  моста по второму варианту 8977 тыс.руб.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.3 Вариант №3

 

Третий вариант представляет собой  висячий мост  с металлической балкой жесткостью. Пролеты расположены по схеме 64х183х183х64 м. Высота пилонов hп=24.5 м. Мост является внешне распорным.

ПР=hстр. + РСУ + H=2.5+35+14.5=52 м

БП=ПР-0.9=52 - 0.9=51.1 м

Теоретическая длина моста составляет:

Lm =460 +2*1.0 +3*16.1 +2*1 =512.3 м

Фактическая длина моста при принятых конструкциях составляет (с учетом расстояния между  торцами балок по 0,1 м).

 Lf =181*2+63*2+15*2+2*0.5+6*0.1= 519.6 м

Разница между  теоретической и фактической  длиной составляет;

( Lm-Lf)/ Lf*100 = ((512.5 – 519.6)/519.6)х100% = -1.4%

Определение параметров и размеров моста:

1. Главный пролет: L₀=183м
2. Возвышение кабеля в середине пролета над балкой жесткости h₀=2м
3. высота балки жесткости h_бж=1/87*L=2.5м
4. Стрела кабеля в центральном пролете f=1/10,4*L=20м
5. Высота пилона составляет: H_п=24.5м
6. Ширина пилона h_п=1/33* H_п=1.0м

 

Определение объемов  работ.

1.Пролетные строения.

Q_б=q_б*B*åL_i=0.26*22.5*488=2854.8 т

2.Подвески

        Q_в=q_в*B*L_max=0.125*22.5*181=509 т

3.Пилон

         Q_п=q_п*B*L_max=0.037*22.5*181=150.7 т

4.Промежуточные  опоры (пилоны)

а) объем блоков;

Vб=1.8(13.43*11+17.99*14+11.22)=740 м3

б) объем бетона и раствора заполнения;

Vз=1.8(3.06*11+3.75*14+32.47)=213.5 м3

 

Объем ростверка

Объем ростверка высотой 2.6 м из монолитного бетона с размерами в плане 5.5х30.0 м

Vрост.=2.6х5.5х30.0=429 м3;

 

Сваи.

Учитывая грунтовую  обстановку принимаем сваи диаметром 1.0 м.

Несущая способность такой одной сваи Рд=350тс;

а) Максимальная нагрузка на свайный фундамент для схемы 63.0х181.0

- от временной нагрузки А11

Nвр.=1.5х11х(63+181)/2=2013 тс;

- от веса пролетного строения

Nпр.стр.=1.1х2854.8х0.5=1570 тс;

- от веса опоры

Nоп.=1.1х2.4х(953.5+429)=1844.4 тс;

-от подвесок и кабеля

Nв.=509 тс;

-от веса пилона

Nп.=150.7 тс;

∑N=Nвр..+Nпр.стр.+Nоп.+Nв.+Nп.=2013+1570+1844.4+509+150.7 =6087.1 тс;

Количество свай-оболочек

n=Mх∑N/Рд=1.5х6087.1/350=27 шт.

Принимаем 28 штук.

Объем свай (d=1.0 м, толщина,l=20 м)

Vсв.=28х3.14х20х(0.5х0.5)=439.6 м3;

б) Максимальная нагрузка на свайный фундамент для схемы 181.0х181.0

- от временной нагрузки А11

Nвр.=1.5х11х(181+181)/2=2986.5 тс;

- от веса пролетного  строения

Nпр.стр.=1.1х2854.8х0.5=1570 тс;

- от веса опоры

Nоп.=1.1х2.4х(953.5+429)=1844.4 тс;

-от подвесок и кабеля

Nв.=509 тс;

-от веса пилона

Nп.=150.7 тс;

∑N=Nвр..+Nпр.стр.+Nоп.+Nв.+Nп.=2986.5+1570+1844.4+509+150.7 =7060.6 тс;

Количество свай-оболочек

n=Mх∑N/Рд=1.5х7060.6/350=30 шт.

Принимаем 30 штук.

Объем свай (d=1.0 м, толщина,l=20 м)

Vсв.=30х3.14х20х(0.5х0.5)=471 м3;

 

Свайные устои

Vуст. = 274.2 м3; Vсв. = 12х3.14х20х(0.5х0.5)=188.4 м3

Объемы работ  и определение стоимостей конструктивных элементов приведены в табл.2.                                                                                                                           Таблица 2

Наименование работ	Единица измерения	количество	Стоимость одной ед. измерения, руб.	Общая стоимость тыс. руб.
Изготовление и монтаж металлических пролетных строений L=488 м	т	2854.8	1120	3197.4
Изготовление и монтаж металлического пилона	т	150.7	1200	180.84
Изготовление и монтаж вант	т	509	3000	1527
Ростверк из монолитного  бетона	м3	2х286	140	80.1
Тела опоры	т	280	1200	2637.6
Сооружение свайных  устоев	м3	2*274.2	140	76,78
Изготовление и погружение Æ1.0м,  l=20м 1.устои – 12 шт. 2.пр.опора (пилон) – 44 шт.	м3	2х188.4 690.8	380	143.2 262.5

Полная стоимость  моста по второму варианту 8105 тыс.руб

 

 

1.2 Сравнение вариантов.

 

Сопоставление капитальных затрат по вариантам  приведено в табл.4

 

№ варианта	Строительная  стоимость моста, тыс.руб
1	8216
2	8977
3	8105

 

Самым экономным по капитальным затратам оказался третий вариант моста.

Сравнивая вариант все 3 варианта следует выделить вариант  №2 по следующим причинам:

              Первый вариант:

         недостатки:

          - сложность прикрепления узла

          - монтаж дополнительных промежуточных опор

         достоинства:

     Второй  вариант:

недостатки

• сложность регулирования усилий в системе
• большое количество узлов
• много дельный монтаж

достоинства

• эстетичность
• простота конструкций вант и их прикрепления
• аэродинамическая устойчивость
• “живучесть” системы

Третий вариант:

недостатки

• невыразительный внешний вид

-     пониженная  жесткость

-     повышенная  чувствительность к ветровой  нагрузке

достоинства

• пилон работает на выгодных условиях.

Вывод:

Принимаем к  разработке и строительству вариант моста № 2, т.к. он имеет относительно небольшую стоимость,  ряд технических особенностей при строительстве и эксплуатации моста.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Расчет балки  жесткости.

 

 К расчету  принимаем неразрезную балку  жесткости  117х270х117 м. Поперечное сечение балки принимаем коробчатого сечения обтекаемой формы, что уменьшает аэродинамическую неустойчивость. Ширина проезжей части принимается из условия размещения габарита проезжей части (Г-16.5), тротуаров Т - 3.0м, прикрепления вант.

1. Расчет проезжей части.

 

 Проезжая  часть оформляется в виде ортотропной  плиты. Лист настила подпирается  продольными ребрами – стрингерами, поперечными балками.

1. Расчет продольного ребра.

 Продольное ребро при расчете  рассматривается как разрезная  балка с пролетом равным d.

Рис. 1. Расчетная схема продольного  ребра.

 

 Расстояние  между продольными ребрами принимаем  равным 3.0м. Усилия в продольном ребре определяем по следующим формулам:

• изгибающий момент:

    

                          где - коэффициенты надежности к постоянной и временной

                                                       нагрузке равные соответственно 1.5, 1.2, 1.5;

                                 w - площадь линии влияния М, равная 0.75м;

                    - коэффициент динамики к временной нагрузке,

                                                       

                                      р – постоянная нагрузка от  собственного веса дорожного покрытия;

 Определяется из приведенной  ниже расчетной схемы.

Рис. 2. Расчетная схема продольного  ребра при определении постоянной нагрузки.

 

                                                 Р_А – временная нагрузка от тележки, определяется из

                                                         расчетной схемы на рис. 3.

Рис. 3. Расчетная схема при определении  временной нагрузки.

 

;

                                           n - распределенная временная нагрузка

 

• поперечная сила:

    

 

 

С учетом неразрезности продольного  ребра:

• М_оп=-0.6×М_пр=-2.3т×м;
• М_0,5=0.8×М_пр=3.08т×м.

Расчет продольного ребра на прочность

      t=0.012м,

B=0.15м,

tc=0.012м.

F=0.00526м²

W^В_Х=0.000305м³

W^Н_Х=0.0000752м³

I_Х=0.00000905м⁴

S=0.0000869м³ 

• по нормальным напряжениям:

1. верхние волокна:

    

    ;

2. нижние волокна:

     

     

• по касательным напряжениям:

 

• по главным напряжениям:

 

Рис.4. Эпюра нормальных напряжений.

1. Величину нормальных напряжений берем с эпюры напряжений:

       s_m=7324т/м²

2. Величина касательных напряжений определяется по формуле:

         

Тогда

2. Расчет прикреплений продольного ребра.

 Стык продольного ребра представляет  собой комбинированное соединение:

• болтовое соединение вертикальной стенки продольного ребра;
• сварка покрывающего листа.

Рис. 5.Схема стыка продольного ребра.

Количество болтов требуемое для  прикрепления продольного ребра:

                                          где n_s – количество плоскостей трения;

                                                 Q_bh – несущая способность одного болтоконтакта;

                                                  m – коэффициент условий работы;

                                                  m_b – коэффициент, равный 0.85.

                                                   N – усилие действующее на один болтоконтакт, принимаемое равным .

.

 

3. Расчет поперечной балки.

 

 Определение усилий.

  Расчет нагрузок на поперечную  балку ведем на пролет 2d.

Рис. 6. Расчетная схема при определении  нагрузок на поперечную балку.

Пролет d принимаем равным 3.0м. Усилия в поперечной балке определяем по следующим формулам:

• изгибающий момент:

    

                          где  - коэффициенты надежности к постоянной и временной

                                                       нагрузке равные соответственно 1.5, 1.2, 1.5;

                                 w - площадь линии влияния М, равная 0.75м;

                    - коэффициент динамики к временной нагрузке,

                                                       

                                      р – постоянная нагрузка от  собственного веса дорожного  покрытия;

                                            Определяется из

                                                 К’ – временная нагрузка от  тележки, определяется из

                                                         расчетной схемы на рис. 6.

                                                     ;

                                            n - распределенная временная нагрузка

                                           

Рис. 7. Расчетная схема при определении  изгибающего момента.

                                         y₁-y₁₀ – ординаты с линии влияния “М”:

• y₁=1.125;
• y₂=2.075;
• y₃=2.625;
• y₄=3.575;
• y₅=4.125;
• y₆=3.175;
• y₇=2.625;
• y₈=1.675.