Курсовая работа: Проектирование деревянного моста

1.3.2 Технико-экономические показатели

деревянный мост стойка пролет

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

Таблица 2.1 Расчетные характеристики сосны первого сорта

,

где  - 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

Рис. 3.1 Эскиз

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

3.2.1 Расчетная схема

Рис. 3.2 Расчетная схема

3.2.2 Сбор нагрузок

Из постоянных нагрузок учитывают:

- нагрузку от веса мостового полотна:  

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

4,6354

где  - удельный вес древесины, кН/м3; 0,036 м2 - площадь сечения одного бруса в пакете, м2;  - количество пакетов в поперечном сечении моста;  - количество брусьев в одном пакете; 1,05 – коэффициент, учитывающий вес элементов, скрепляющих пакеты.

Нормативная временная вертикальная эквивалентная нагрузка от подвижного состава – С9.

158,7931

181,4800

3.2.3 Определение расчетных усилий

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

,

.

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

3.2.4 Расчет на прочность по нормальному напряжению

Геометрические характеристики сечения составной балки пакета.

Принятые размеры бруса пакета: ;

Принятые размеры колодки:

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

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:

,

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

;

;

;

;

,

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

Сечение брутто.

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

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

;

0,8*1*15,7

Условие выполняется

Анализ результатов:

;

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

3.2.5 По скалывающим напряжениям:

;

;

;

Условие выполняется

Анализ результатов:

;

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

Вывод: Принятое сечение бруса 0,21×0,17 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

Рис. 2.3 Расчетная схема

3.2.8 Расчетное давление

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

где  - количество пакетов в пролетном строении; - динамический коэффициент [1, п. 2.22*]; - коэффициент сочетаний для временной вертикальной нагрузки от подвижного состава железных дорог [1, п. 2.2]; - 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.

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

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

;

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

Страницы: 1, 2, 3