148489 (Проектирование деревянного моста), страница 3

Вывод: Условие удовлетворяется .

4 Расчет опоры

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:

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

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

,

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

Анализ результатов:

;

Вывод: Условие удовлетворяется .

4.3.2Прокладных брусьев на следующую насадку

Условие прочности:

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

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

,

где - сжатие и смятие всей поверхности поперек волокон, ;

Анализ результатов:

;

Вывод: Условие удовлетворяется .

4.4 Определение усилий в стойках опоры

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

Определение расчетных давлений

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

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

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

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

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

4.4.1 Расчет насадок на смятие в местах соединения со стойками

Условие прочности

где - расчетное усилие смятия ( , , , ), кН; - соответствующая усилию площадь смятия ( , , , , 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; - расчётное сопротивление древесины местному смятию поперёк волокон на части длины элемента, МПа.

Верхняя насадка:

;

Нижняя насадка:

Анализ результатов:

;

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

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

= /cos14=180.36/cos14=185.55

Коэффициент понижения несущей способности при проверке устойчивости центрально сжатых элементов определяется в зависимости от расчетной гибкости _{, которая определяется по формуле:}

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

Находим гибкость

следовательно, коэффициент понижения несущей способности будем находить по формуле

Проверка условия прочности:

Условие выполняется

Проверка условия устойчивости

Условие выполняется

Анализ результатов:

по прочности на сжатие

на устойчивость

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

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 ;

- на пролетное строение ;

- на опору .

б) при отсутствии поезда на мосту:

- на пролетное строение ;

- на опору .

где - нормативные интенсивности ветровой нагрузки, определяемые по формуле

где - 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 .

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

При , ;

При , ;

- для подвижного состава:

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

- для пролетного строения:

Где – низ конструкции;