ПЗ-ДИПЛОМ ЧУРИЛОВ (Проект капитального ремонта моста на 8272 км ДВ ж.д), страница 10

При использовании вантовой системы, статическая работа балки пролетного строения изменяется. Для включения в работу двух смежных балок, как неразрезной, они соединяются накладками на опоре.

На промежуточных опорах 2, 4, 7, сооружаются пилоны для натяжения вант. Форма пилона П-образная. Высота пилона назначена 12.2 м для обеспечения минимального угла наклона опорной ванты. Материал пилона железобетон.

Размеры поперечного сечения пилона принимаются из соотношения [6]:

Вдоль оси моста ;

Поперек оси моста ;

Принимается размер пилона вдоль оси моста , поперек оси моста принимаем размер равный вдоль оси – 61 см.

Рисунок 25 – Поперечное сечение железобетонного пилона

При выборе расчетной схемы необходимо, чтобы угол наклона опорной ванты был в пределах 65° - 25°.

Усилия в вантах определяют по формуле [6]:

(83)

где – суммарная расчетная интенсивность от постоянных нагрузок;

– расчетная интенсивность от временной нагрузки С14;

– длина панели;

– угол наклона ванта к балке жесткости: ;

По таблице 1.1 [6] подбирается сечение каната. Результаты вычисления усилия в вантах и сечения канатов, сведены в таблицу 12.

Таблица 12 – Характеристики канатов заводского изготовления

При таком способе усиления, как и при усилении шпренгельными затяжками, расчет класс пролетного строения ведется только по нормальным напряжениям по сечению в середине балки [6].

Допускаемая временная нагрузка после усиления определяется по формуле [6]:

, (84)

где – коэффициент многовантовой системы ( );

– расечтная длина пролетного строения ( );

– длина панели ( );

– момент сопротивления нетто площади поперечного сечения балки с учетом усиления новым металлом;

- наибольшее продольное усилие в балке пролетного строения, без учета передачи усилий от опорной ванты, определяемое по формуле [6]:

, (85)

Класс пролетного строения с учетом усиления определиться как:

Класс пролетного строения по расчету по нормальным напряжениям выше класса подвижного состава .

Для включения двух разрезных пролетных строений в совместную работу вантовой системы, создав единую балку жесткости, они соединяются горизонтальными и вертикальными накладками.

5.3.2 Расчет горизонтальных накладок

Расчет усилия Q_bh, которое может быть воспринято каждой поверхностью трения соединяемых элементов, стянутых одним высокопрочным болтом (одним болтоконтактом), определяется по формуле 226 [7]:

, (86)

где Р – усилие натяжения высокопрочного болта;

– коэффициент трения, равный 0,58;

– коэффициент надежности, принимаемый по таблице 83(при обработке контактных поверхностей пескоструйным

способом) = 1,184 [7];

Усилие натяжения Р высокопрочного болта определяется по формуле 227 [7]:

, (87)

где R_bh – расчетное сопротивление высокопрочного болта растяжению, определяемое по формуле 139 [7];

m_bh – коэффициент условий работы высокопрочных болтов при

натяжении их крутящим моментом, равным 0,95;

, (88)

где R_bun – наименьшее временное сопротивление высокопрочных болтов разрыву. Для стали марки 40Х, R_bun = 1100 (МПа) [7];

Поперечная площадь высокопрочного болта определяется :

(89)

Количество требуемых болтов для прикрепления полу-накладки к поясу балки определяется по формуле [7]:

(90)

где m – коэффициент условий работы соединения, принимаемый;

n_s – число контактов в соединении, n_s=3;

N_f – продольная сила, определяемая по формуле [7]:

(91)

где – площадь поперечного сечения соединения;

– коэффициент условий работы ( );

Минимальное число болтов для прикрепления полу-накладки 12 шт.

Рисунок накладки приведен на рисунке 26.

Рисунок 26 – Горизонтальная накладка

5.3.3 Расчет вертикальных накладок

Число высокопрочных болтов и размещение их в полунакладке определяется методом подбора.

В первом приближении принимаем минимальное число рядов в четверти накладки – 3.

Усилия действующие на один болт, расположенный в полу-накладке определяются по формуле:

(92)

где – перерезывающая сила в опорном сечении балки пролетного строения;

– количество рядов болтов в полу-накладке;

Рисунок 27 – Вертикальная накладка

Проверка достаточности необходимого количества болтов определяется по формуле[7]:

(93)

5.3.4 Эскизный расчет уза прикрепления вант к балке жесткости

Узел прикрепления вант к балке жесткости показан на рисунке 28.

Рисунок 28 – конструкция прикрепления ванта к балке жесткости :

1 – специальные опоры для гашения собственных колебаний ванта;

1. – уплотнительный манжет; 3 – вант; 4 – высокопрочные болты 40Х;

5 – направляющая труба; 6 – опорные муфты; 7 – анкер каната;

Для определения болтов используется формула (90).

Для прикрепления конструкции узла к балке жесткости используются высокопрочные болты 40Х диметром 18 мм.

5.3.5 Расчёт шпренгельной затяжки

Шпренгельные затяжки устанавливают для значительного повышения грузоподъемности балок пролетного строения (по условию прочности по нормальным напряжениям).

Рисунок 29 - Схема балки пролетного строения, усиленного затяжкой (накладка не показана): 1 – затяжка; 2 упор для крепления анкера затяжки; 3 - муфта с двойной резьбой; Lр - асчетный пролет; hб – высота балки до усиления; Уз – расстояние от нейтральной оси до центра тяжести затяжки; Х – усилие предварительного натяжения затяжки; ΔХ - дополнительное усилие в затяжке от временной нагрузки (усилие самонапряжения); Мз – момент создаваемый натяжкой;

Усилие предварительного натяжения в затяжке определяется по формуле [3]:

, (94)

где - расстояние от центра затяжки до нейтральной оси балки (см. рисунок), принимается ;

- момент сопротивления нетто площади поперечного сечения балки;

- коэффициент ослабления сечения усиляемой балки, принимаемый 0.85 [2];

– изгибающий момент, создаваемый затяжкой в балке пролетного строения, определяемый по формуле [2]:

, (95)

где – класс вертикальной нагрузки после усиления;

Предварительно площадь поперечного сечения затяжки при действии усилия предварительного ее напряжения Х можно определить [2]:

(96)

где - коэффициент условий работы затяжки;

- расчетное сопротивление материала затяжки;

- коэффициент ослабления сечения затяжки( );

Дополнительное усилие в затяжке от временной нагрузки Х может быть выражено с учетом параметров самой затяжки [2]:

, (97)

где – изгибающий момент от временной вертикальной нагрузки, определяемый по формуле [2]:

, (98)

- момент инерции нетто поперечного сечения балки пролетного строения с учетом усиления новым металлом;

- момент инерции поперечного сечения затяжки, который равен[2]:

, (99)

Уточнение требуемой площади затяжки поперечного сечения, выполняется по формуле [2]:

, (100)

где - коэффициент надежности для усилия предварительного напряжения затяжки ( );

Вычисленные усилия в затяжке и ее поперечное сечение должны удовлетворять условию прочности затяжки [2]:

, (101)

Класс пролетного строения после усиления шпренгельными затяжками определяется по формуле [2]:

(102)

Расчет ведется на слабое сечение – середина балки (сечение IV).

В качестве затяжек используется канат закрытый с двумя рядами клиновидной и одним z-образной проволоки с расчетной площадью поперечного сечения и диаметром 60 мм.

При расчете затяжки из канатов на прочность определяется количество канатов принятого типа таблица 9 [3], для чего используется выражение:

, (103)