5.1. Расчет промежуточной опоры балочного неразрезного моста
Исходные данные. Выполняется расчет промежуточной опоры под нераз-
резное пролетное строение 42+63+42 (рис. 3.11), рассчитанное в параграфе
3.2. Опора массивная из сборных железобетонных облицовочных блоков
с заполнением внутренней части монолитным бетоном класса В20. Сбор-
ные блоки опоры армируются арматурой класса А-11 исходя из условий
их транспортировки и монтажа. В расчете на стадии эксплуатации эта арма-
тура не учитывается. В верхней части опоры предусмотрена ниша для уста-
новки домкратов, которыми при необходимости поднимается пролетное
строение. Конструкция опоры, уровни воды, ледохода и судоходный, а так-
же грунтово-геологические условия приведены на рис. 5.1. На опоре
расположена неподвижная резиновая опорная часть с фторопластом в ме-
таллической обойме. Средний пролет предназначен для прохода судов. Согласно требованиям судоходства река относится к V классу внутренних водных путей. Зимой она замерзает. Наибольшая толщина льда при уровне низкого ледостава (УНЛ) /1„ = 0,6 м. Так как но высоте опоры ее сечение принято постоянным, наиболее опасным является сечение по верхнему обрпу плиты ростксрка.
Определение нлгрунж на опору.
Собственный вес опоры
О =
Здесь плотность материала оголовка опоры и подферменных плит принята
как для железобетона (у == 2,5 т/м3), а для тела опоры высотой 8,6 м, учи-
тывая незначительный процент армирования сборных блоков и наличие
монолитного бетона, — у = 2,45 т/м3.
Опора симметрична относительно
центра тяжести расчетного сечения, поэтому момент от собственного веса
М = 0.
Определяем гидростатическое давление воды. Для этого находим пло-
щадь поперечного сечения части опоры, находящейся в воде,
Лоп = 2 . 0,5 • 3,14 • 0,62 + 4,1 • 1,2 =.
== 6,05 м2.
Длина участка, находящегося в воде:
при УМВ
А„ == УМВ - НО == 144 - 143,5 == 0,5 м;
при УВВ
/1„==УВВ—НО== 147,5—143,5= 4м.
Гидростатическое давление по формуле
Момент гидростатического давления относительно центра тяжести расчетного сечения М = 0.
Определяем опорное давление от веса пролетного строения и мостового полотна. Вычисление давления на опору произведем, используя линию влияния опорной реакции (рис. 5.2, г). Она получена, как сумма ординат линий влияния поперечных сил Ов слева и справа от опорного сечения.
Площади участков линии влияния:
Положительного
и <7п == 46,02 кН/м (табл. 3.8)
Сп.с.л = (194,6 + 46,02) 70,3 = 16915,6 кН.
При расчетном значении с ^ >• 1
(<7о.. == 214,1 кН/м и ^ц = 62,36 кН/м)
(?п.е= (214,1 +62,36)70,3==
= 19435.1 кН.
При расчетном значении с ^ ="0,9 (<7с.в = 175,1 кН/м и дп - 41,4 кН/м)
0,,.с= (175,1+41,4) 70,3= 15219,9кН.
Моменты относительно центра тяжести сечения М = 0, так как опор-
ные части расположены симметрично оси опоры.
Определяем опорную реакцию от временной нагрузки на пролетном
<'т/><ч'нии.
К.1К видно из параграфа 3.2, расчетной для рассматриваемого пролет-
ного строения является нагрузка А-11, поэтому определение усилий от НК-800
пг производится.
Учгт нагрузки А-11 производится с впадением, как и при расчете про-
летного строения, коэффициента полес ногти, равного 0,6, к полосовой
распределенной нагрузке, то есть по сути с учетом тех же значений КПУ,
что и для пролетного строения.
С.хсмп ЗсП-ружения линии влияния иремсниой нагрузкой приведена на
рис. 6.2, б и 5.2, в. Ординаты линии •л и ни и я под колесами тележки А-11:
при загружении положительного участки линии влияния
vi - 1; </а == 0,975 + (1 — 0,975) Х
X 10<6-1'5 ^ л 996-
•л> те — и,»7^и,
при загружении отрицательного участка линии влияния
vi --0.096; ^=-0,95-
- (0.096 - 0.095) -7^5- == 0,096.
Максимальным для расчета опоры идодь мости янляотся зипчсние опор-
МиЙ рсикги" при иружснии поломммх "" иищиипи»
двумя колоннами А-11 и двух тротуаров пешеходной нагрузкой.
Соответствующие значения коэффициентов поперечной установки (пара-
граф 3.2): КПУд = 1,6; КПУдт = 2;
КПУ, =2 и <7т=2 кН/м. Опорные
реакции:
нормативная
Ктах,п = КПУА^полбОп + КПУдтРАт Х
Х(^+^)+КПУ^со„=»
= 1,6. 11 .70,35+2. 110(1 +
+ 0,996) +2.2. 70,35 ==
= 1958.7 кН;
расчетная
^тах = 1,2 • 1958,7 == 2350.4 кН.
Так как длина загружаемого участка линии влияния ^ = 42 + 63 ==
== 105 м > 30 м, значение коэффициента надежности по нагрузке у^ ==
= 1,2 для всех видов воздействия, динамический коэффициент как для
массивной опоры не вводится. Минимальное значение опорной ре-
акции при загружении отрицательного участка ее линии влияния для
расчета опоры вдоль моста
^пип.п = КПУд(7пол(йо + КПУдтРдт Х
Х (г/з + г/4) + КПУ^сйо =
==—1,6. 11 .0,05—2 • 110 •(0,0964-
+ 0,096) — 2 • 3,16 • 0,05 = - 43,4 кН;
Ктт = Т/^пИп.п == — 1,2 • 43,4 ==
=—52,1 кН.
Момент опорной реакции в направлении вдоль моста отсутствует, так
как опорная часть расположена симметрично относительно оси опоры.
Определяем значение опорной реакции для расчета опоры моста при
загружении пролетного строения двумя колоннами А-11, сдвинутыми к тро-
туару по схеме на рис. 3.16, б.
Соответствующие значения КПУ (параграф 3.2): КПУд == 1,6; КПУдт =•
== 2. Пешеходная нагрузка при таком загружении не учитывается. Вдоль
моста рассматривается загружепие по схеме, приведенной на рис. 5.2, б:
Так как в направлении поперек моста опорные части стоят под каждой из стенок коробчатой балки и временная нагрузка расположена не симметрично оси проезда, опорная реакция создает момент относительно центра тяжести рассчитываемого сечения.
1 Плечо (рис. 3.16, б)
е-—-(о'55+1•9+-¥-)=
л \ " I
=4~(о'55+1'9-^•-1г-)==2м•
Момент опорной реакции
М^ = К^е = 1677,3 • 2 = 3354,6 кН • м;
М == Ке = 2012,7 . 2 = 4025,4 кН . м.
Определяем горизонтальную продольную нагрузку от торможения А-Л.
Полагаем, что тормозят только автомобили, движущиеся в одном направ-
лении, то есть тормозная нагрузка снимается с одной полосы движения
и, в связи с этим, коэффициент полосности к распределенной нагрузке не
вводится.
Вес нормативной полосовой распределенной нагрузки, тормозящей в про-
летах, примыкающих к рассчитываемой опоре, в соответствии с загруже-
нном линии влияния опорной реакции для получения Ктах (рис. 5.2, б)
Р^ПОЛ^+^^^+бЗ)^
= 1155 кН.
Полное значение тормозной нагрузки
р^ = 0.5Р = 0,5 • 1155 = 577.5 кН.
но не более
/?==25К=25 • 11 = 275 кН.
Принимаем Р == 275 кН, и в запас прочности полагаем, что через неподвижную опорную часть на опору это усилие передается полностью.
Тормозная н.'ирузк<1 приложена на 1,5 м иышс уропня проезд;» по мосту, одипко при [жсчсгг промежуточных опор бплочпых мостов допускпгтся не учитышиь момент vi ее переноса Принимаем опорные части высотой 20 см. Тогда расстояние от центр» опорных частей до низа опоры (рис. 5.1)
^=-°^-+(ВО-НО)=
== -^-2- + 153,5 — 143,5 = 10,1 м.
Момент силы торможения
М = РН^ = 275 . 10,1 = 2777,5 кН • м.
Вес полосовой нагрузки, тормозящей в пролете /з = 42 м, в соотМТ*
ствии с загружением линии влияния К.й для получения Ктю (рис. 5.2, «)
Р == ^^ = 11 . 42 == 462 кИ.
Значение тормозной нагрузки
р^ == о,5Р = 0,5 . 462 = 231 кН -г
< 275 кН == 25К и больше 8К "
Принимаем =231 кН.
Так как пролетное строение опирается на опоры через упруго-поднтлн-
вые резиновые опорные части, полагаем, что по длине моста распредели*
ние тормозной нагрузки происходит пропорционально их жесткостям. и ни
рассчитываемую опору приходится , где 4—число опорных частей. Момент силы Р^ относительно центра тяжести рассчитываемого сечения опоры
уИ=57,8 • 10,1 =583,8 кН . м.
Определяем горизонтальную штречную нагрузку от боковых ударов нагрузки А-11. Интенсивность поперечной нагрузки ^ = 0.'1(= 0,4 . 11 = 4,4 кН/м. При действии горизонтальной поперечиоп нагрузки статическая схема балки ялиется такой же, как и при действии вертикалыой нагрузки, то с'ст1>, Тогда Н == ^(Оп == 4,4 • 70,35 = 309,5 кН>
> 66 кН = О.бРдт.
Расстояние от низа опоры до уровня верха проезжей части
Не, = (ВО + 0,2 + 3,1 + 0,15) —НО ==
== 153,5+0,2+3,1 +0,15—
— 143,5 = 13,45 м,
где 0,2 м — высота опорной части; 3,1м — высота балки пролетного строения над опорой; 0,15 м —толщина дорожной одежды.
Момент силы Н относительно низа опоры
М = НН^ = 309,5 • 13,45 =
= 4162,8 кН • м.
Определяем давление ветра на пролетное строение и опору в направлении поперек, моста. Давление ветровой нагрузки принимается ^'и — 1,8 кН/м2. Полагаем, что ветровая нагрузка на опору передается с половины каждого примыкающего пролета.
Нормативное усилие
^ = ^А,
где Од — расчетная ветровая поверхность:
для перил (й„ == {— + -!^-} ид =
-(^+^) 1.1=57.75 м2'
для балки пролетного строения
.^(4+4)^=
-(^-+-^-) 3,1=162,75м2;
для опоры при УМВ
ш, = ^огА.п = 1,2 • 9,5 = 11,4 м2,
где 9,5 — расстояние от верха опори до УМВ; Аз—коэффициент заполнения, р.шный 0,2 для перил и 1ц остгш.пых случаях (с,8).
Тогда нормативное усилие от ветровой нагрузки
На перила
на пролетное строение
Уп^ = 1,8 • 162,75 . 1 == 527,3 кН;
на опору
Гоп= 1,8- 11,4. 1-20.5 кН.
Полное значение усилия от ветра при УМВ
Ц7 = у„ + ^п.с + ^оп == 20,8 +
+ 527,3 + 20,5 = 568,6 кН.
Плечи приложения ветровой нагрузки относительно нижнего обреза опоры:
на перила
(•п = -^- + 3,1 + 0,2 + 10 = 13,85 м;
на пролетное строение
е^ = А1- + о,2 + 10=11,75 м;
на опору
бон = 10--^-= 5,25 м,
где 10 м = ВО — НО —высота опоры.
Момент ветровой нагрузки относительно центра тяжести сечения по нижней грани опоры:
при УМВ
М = 20,8 • 13,85 + 527,3 . 11,75 +
+20,5.5,25=6591,5 кН . м;
то же, при УВВ
Расстояние от верха опоры до УВВ
Лоп = ВО — УВВ = 153,5 —
— 147,5 = 6 м.
Расчетная ветровая поверхность опоры
и), == 1,2 • 6=7,2 м2.
Усилие от ветровой нагрузки на опору
1Уоп= 1,8-7,2 • 1 = 13 кН.
Плечо его приложения относительно низа опоры
<?ол= 10— 4-= 7 м.
Полное значение усилия от ветра при УВВ
\у ц/„ + №'„., + г„„ - 20.н '
циент А = 1 как для срсдпсЛ полосы СССР; ширина опоры на у ледохода Ь = 1,2 м; расчетнаи шлщина льда йд = 0,8/1 = 0,8 • 0,11 —
= 0,48 м; расчетное сопротивлиние льда при раздроблении К» ч= 750 кН/м2 при УНЛ и К= 450 кН/м2 при УВЛ. Расстоянеие от низа опоры:
до УНЛ
^ = УНЛ — НО == 144,6 — 143,В »-
= 1,1 м;
до УВЛ
с, = УВЛ—НО = 146- 143,5 - 2,П м<
Давление льда на опору:
?1 = тАК^ЬН^
при УНЛ
Р'1==0,9. 1 .750. 1,2.0,48-
= 388,8 кН;
М\ = Р\е^ = 388,8 • 1,1 -
= 427,7 кН • м;
при УВЛ
Р\ = 0,9 • 1 • 450 • 1,2 • 0,48 «
= 233,3 кН;
М[ = Р\е, = 233,3 • 2,5 -
= 583,2 кН • м.
Определяем давление льда на г" в направлении вдоль мости. Шн| опоры на уровне ледохода Ь — Г». Коэффициент формы опоры ш
(по формуле (1.12) при '2<х — И Остальные параметры такт1 же. и выше.
Давление льда и его момент сительно нижней грани опоры:
при УНЛ
Рг= 1- 1 • 750 • 5,3 • 0,48 - 1008 г!
Л^=.Р2Сн= 1908. 1.1 «
, == 2098,8 кН • м;
при УВЛ
; Р'ч = 1 . 1 • 450 • 5,3 • 0,48 .. 1144.Й к
' М'1 = Р^ == 1144,8 . 2,5 -
=- 2862 кН • м.
ОпрОДСЛЯСМ НЧ>'/>Ч:1К1/ <ЧП НЧЯП1
|)|"| 1 |||1|М.| 1 111111.П1 11:11 |1\''К''" 1
имь |1|>11|иг ни
^ && ^
Его момент относительно нижней грани опоры М = 20,8 • 13,85 + 527,3 • 11,75 +
; + 13.7=6574,9 кН . м.
' Определяем давление ветра на про-
| летное строение и опору в направлении вдоль моста. Продольное усилие ^ от ветровой нагрузки на пролетное строение принимается в размере 20 % от поперечного:
У=0,2(^+Уп.с)=0,2(20,8+
+ 527,3) = 109,6 кН.
Через неподвижную опорную часть оно полностью передается на рассчитываемую опору.
Расчетная ветровая поверхность опоры:
при УМВ
ид = 5.3 • 9,5 == 50,35 м2;
при УВВ
со, =5,3 .6=31,8 м2.
Давление ветра на опору:
при УМВ
У= 1,8.50,35. 1=90,6 кН;
при УВВ
№'=1,8.31,8. 1=57,2 кН.
Давление ветра на пролетное строение и опору и его момент относительно нижней грани опоры:
при УМВ
^ = 109,6 + 90,6 == 200,2 кН;
М= 0,2 (20,8. 13,85+527,3. 11,75)+
+ 90,6 • 5,25 = 1772,4 кН • м;
при УВВ
У= 109,6+57,2= 166,8 кН;
М == 0,2(20,8 . 13,85|+ 527,3 • 11,75) + 57,2 • 7 = 1665,7 кН . м.
Определяем давление льда на опору в направлении поперек моста. Нагрузка от давления льда определяется как для опоры с вертикальными гранями но рекомендациям, приведенным и париграфс 1,1.