Проектирование фундаментов опор

Введение

Мост — искусственное сооружение, возведенное через реку, озеро, овраг, пролив или любое другое физическое препятствие.

Железобетонные мосты – капитальные сооружения, обладающие при правильном проектировании и качественном выполнении строительных работ большой стойкостью против атмосферных воздействий и не требующие предварительной окраски, как стальные мосты. Расходы по содержанию железобетонных мостов меньше, чем стальных мостов. Особое преимущество железобетонных мостов – значительно меньший расход металла по сравнению со стальными мостами.

В данной работе ведется проектирование железобетонного железнодорожного моста через водоток в районе г. Тында.

Курсовой проект включает в себя следующие основные разделы:

- составление вариантов моста;

- технико-экономическое сравнение и выбор оптимального варианта;

- расчёт основных несущих элементов пролётного строения (главная балка, плита балластного корыта).

 

Варианты моста

Местные условия и исходные данные.

 

В соответствии с заданием на выполнение курсовой работы по дисциплине «Мосты на железных дорогах» требуется запроектировать железобетонный мост через водоток, со следующими основными данными:

· Назначение моста – под один ж/д путь;

· Отверстие моста – 90 метров;

· Габарит проезда – «С»;

· Профиль перехода – №1;

· Коэффициент общего размыва – 1,13;

· Толщина льда – 1м;

· Мост находится в районе г. Тында.

 

Разработка схем моста

Расчеты схемы моста по варианту №1

 

Отметка подошвы рельса определяется по формуле:

где УВВ- заданный расчетный уровень высокой воды, м; – минимальное нормируемое возвышение низа пролетного строения над УВВ, м, принимаемое в соответствии с указаниями [16, п. 1.23*]; –строительная высота пролетного строения в пролете.

Отметка бровки земляного полотна определяется по формуле:

,

где 0,9 м – возвышение подошвы рельса над бровкой земляного полотна у мостов на однопутных линиях I и II категорий,

Полная длина моста:

Фактическое отверстие моста:

где количество пролетов; ширина опоры в фасаде, м; строительная высота пролета у опоры, м; Анализ результатов:

 

Расчеты схемы моста по варианту №2

 

Отметка подошвы рельса определяется по формуле:

где УВВ- заданный расчетный уровень высокой воды, м; – минимальное нормируемое возвышение низа пролетного строения над УВВ, м, принимаемое в соответствии с указаниями [16, п. 1.23*]; –строительная высота пролетного строения в пролете.

Отметка бровки земляного полотна определяется по формуле:

,

где 0,9 м – возвышение подошвы рельса над бровкой земляного полотна у мостов на однопутных линиях I и II категорий,

Полная длина моста:

Фактическое отверстие моста:

где количество пролетов; ширина опоры в фасаде, м; строительная высота пролета у опоры, м; Анализ результатов:

 

1.2.3. Расчеты схемы моста по варианту №3

 

Отметка подошвы рельса определяется по формуле:

где УВВ- заданный расчетный уровень высокой воды, м; – минимальное нормируемое возвышение низа пролетного строения над УВВ, м, принимаемое в соответствии с указаниями [16, п. 1.23*]; –строительная высота пролетного строения в пролете.

Отметка бровки земляного полотна определяется по формуле:

,

где 0,9 м – возвышение подошвы рельса над бровкой земляного полотна у мостов на однопутных линиях I и II категорий,

Полная длина моста:

Фактическое отверстие моста:

где количество пролетов; ширина опоры в фасаде, м; строительная высота пролета у опоры, м; Анализ результатов:

 

 

Проектирование фундаментов опор

Эскизный расчет фундаментов опор по варианту №1

 

У опоры, находящейся в русле, при присутствии ледохода, отметку ОФ обычно располагают на 0,5 м ниже уровня льда:

Расчет фундамента для промежуточных опор:

Для правильно запроектированной фундаментной части промежуточной опоры должно выполняться условие:

где - расчетная вертикальная нагрузка в уровне подошвы плиты ростверка, МН; расчетная несущая способность сваи, работающей на сжимающую нагрузку, по грунту, МН; количество столбов.

Расчет веса элементов опоры:

· Вес тела опоры:

 

где – удельный вес железобетона; – ускорение свободного падения; – коэффициент надежности к постоянной нагрузке

 

· Вес ростверка опоры:

 

 

· Вес столбов:

В качестве первоначального варианта принимаем столбы диаметром d=1,5 м и длиной м.

 

где =10 – количество столбов;

Расчетная вертикальная нагрузка определяется по формуле:

где: коэффициент надежности; площадь линии влияния, м²; коэффициент надежности, зависящий от длины загружения; - нормативная временная эквивалентная нагрузка, ; коэффициент динамической надежности:

 

Нагрузка, приходящаяся на один столб:

Расчет фундамента для промежуточных опор:

Вывод: при меньшей длине столбов условие прочности выполняться не будет.

1.3.2 Эскизный расчет фундаментов опор по варианту №2

 

Расчет веса элементов опоры:

· Вес тела опоры:

 

где – удельный вес железобетона; – ускорение свободного падения; – коэффициент надежности к постоянной нагрузке

 

· Вес ростверка опоры:

 

 

· Вес столбов:

В качестве первоначального варианта принимаем столбы диаметром d=1,5 м и длиной м.

 

где =10 – количество столбов;

Расчетная вертикальная нагрузка определяется по формуле:

где: коэффициент надежности; площадь линии влияния, м²; коэффициент надежности, зависящий от длины загружения; - нормативная временная эквивалентная нагрузка, ; коэффициент динамической надежности:

 

Нагрузка, приходящаяся на один столб:

Расчет фундамента для промежуточных опор:

Вывод: при меньшей длине столбов условие прочности выполняться не будет.

1.3.3 Эскизный расчет фундаментов опор по варианту №3

 

Расчет веса элементов опоры:

· Вес тела опоры:

 

где – удельный вес железобетона; – ускорение свободного падения; – коэффициент надежности к постоянной нагрузке

 

· Вес ростверка опоры:

 

 

· Вес столбов:

В качестве первоначального варианта принимаем столбы диаметром d=1,5 м и длиной м.

 

где =10 – количество столбов;

Расчетная вертикальная нагрузка определяется по формуле:

где: коэффициент надежности; площадь линии влияния, м²; коэффициент надежности, зависящий от длины загружения; - нормативная временная эквивалентная нагрузка, ; коэффициент динамической надежности:

 

Нагрузка, приходящаяся на один столб:

Расчет фундамента для промежуточных опор:

Вывод: при меньшей длине столбов условие прочности выполняться не будет.

 

Технико-экономическое сравнение вариантов железобетонного моста и обоснование рекомендуемого

 

Для сравнения вариантов составляем ведомости с подсчётами объёмов, стоимостей и трудоёмкостей работ по возведению железобетонного моста по каждому варианту (табл. 1, табл. 2, табл.3), используя методические указания [3]:

 

Ведомость подсчёта стоимости и трудоёмкости строительства железобетонного моста по варианту № 1 приведена в Табл.1.

 

Таблица 1.

Наименование работ и конструктивных элементов	Ед. Изм.	Объем работы	Стоимость, руб.
Единичная	Общая
1. Устои 2 шт
1.1 Устройство железобетонных буронабивных столбов с учетом арматуры	м3	105.98	127.00	13458.83
1.2 Монолитная кладка опор железобетонная (ростверки)	м3	90.72	86.80	7874.50
1.3 Устройство сборных опор из ж.б. блоков	м3	128.66	245.10	31534.57
Итого по устоям		325.36	458.90	52867.89
2. Промежуточные опоры
2.1 Погружение ж.б. столбов	м3	565.20	127.00	71780.40
2.2 Устройство сбор. опор из ж.б. блоков	м3	176.25	245.10	43198.58
2.3 Монолитная кладка бетона заполнения	м3	141.30	74.90	10583.37
2.4 Монолитная кладка ж.б. ростверка	м3	90.72	89.90	8155.73
Итого по промежуточным опорам		973.47	536.90	133718.08
3. Пролетные строения
3.1 Ж.д. пролетные строения (23.6м) 5 шт	м3	64.33	245.10	15767.28
3.2 Монтаж ПС	пр. стр.	5.00	3430.00	17150.00
Итого по мосту			4670.90	219503.25

 

 

Ведомость подсчёта стоимости и трудоёмкости строительства железобетонного моста по варианту № 2

 

 

Таблица 2.

Наименование работ и конструктивных элементов	Ед. Изм.	Объем работы	Стоимость, руб.
Единичная	Общая
1. Устои 2 шт
1.1 Устройство желеобетонных буронабивных столбов с учетом арматуры	м3	105.98	127.00	13458.83
1.2 Монолитная кладка опор желеобетонная (ростверки)	м3	90.72	86.80	7874.50
1.3 Устройсво сборных опор из ж.б. блоков	м3	128.66	245.10	31534.57
Итого по устоям		325.36	458.90	52867.89
2. Промежуточные опоры
2.1 Погружение ж.б. столбов	м3	706.50	127.00	89725.50
2.2 Устройство сбор. опор из ж.б. блоков	м3	203.67	245.10	49918.36
2.3 Монолитная кладка бетона заполнения	м3	176.63	74.90	13229.21
2.4 Монолитная кладка ж.б. ростверка	м3	90.72	89.90	8155.73
Итого по промежуточным опорам		1177.51	536.90	161028.80
3. Пролетные строения
3.1 Ж.д. пролетные строения (23.6м) 5 шт	м3	64.33	245.10	15767.28
3.2 Монтаж ПС	пр. стр.	5.00	3430.00	17150.00
Итого по мосту			4670.90	246813.97

 

Ведомость подсчёта стоимости и трудоёмкости строительства железобетонного моста по варианту № 3

Таблица 3.

Наименование работ и конструктивных элементов	Ед. Изм.	Объем работы	Стоимость, руб.
Еденичная	Общая
1. Устои 2 шт
1.1 Устройство желеобетонных буронабивных столбов с учетом арматуры	м3	105.98	127.00	13458.83
1.2 Монолитная кладка опор желеобетонная (ростверки)	м3	90.72	86.80	7874.50
1.3 Устройсво сборных опор из ж.б. блоков	м3	128.66	245.10	31534.57
Итого по устоям		325.36	458.90	52867.89
2. Промежуточные опоры
2.1 Погружение ж.б. столбов	м3	565.20	127.00	71780.40
2.2 Устройство сбор. опор из ж.б. блоков	м3	164.50	245.10	40318.68
2.3 Монолитная кладка бетона заполнения	м3	141.30	74.90	10583.37
2.4 Монолитная кладка ж.б. ростверка	м3	90.72	89.90	8155.73
Итого по промежуточным опорам		961.72	536.90	130838.17
3. Пролетные строения
3.1 Ж.д. пролетные строения (23.6м) 5 шт	м3	64.33	245.10	15767.28
3.2 Монтаж ПС	пр. стр.	5.00	3430.00	17150.00
Итого по мосту			4670.90	216623.34

По данным ведомостей составляем таблицу с технико-экономическими показателями вариантов (таблица 4):

 

Таблица 4.

Варианты	Длина моста, м.	Строительная стоимость, руб.	Общий расход бетона и железобетона, м3
моста в целом	на погонный метр моста
Вариант № 1	116,45		1884,9	1368,1
Вариант № 2	112,3		2197,8	1572,2
Вариант № 3	109,1		1985,5	1356,4

 

Для выявления наиболее рациональной схемы моста проводится сравнение вариантов моста по технико-экономическим показателям.

Наиболее выгодным является третий вариант моста, так как строительная стоимость, общий расход бетона и железобетона, меньше чем первого и второго варианта.