Лившиц - Примеры расчета железобетонных мостов (1986)

Примеры расчета железобетонных мостов Я. Д. Лившиц, 1986 г.

В учебном пособии приведены общие положения расчета автомобильно-дорожных железобетонных мостов на основе новых нормативных документов. Даны числовые примеры расчета  наиболее распространенных типов пролетных строений и опор.

Учебное пособие содержит ряд необходимых для  проектирования справочных данных, расчетных таблиц и программу  расчета плитных пролетных строений.

Для студентов, обучающихся по специальностям  «Автомобильные дороги» и «Мосты и тоннели».

ПРЕДИСЛОВИЕ

Основными направлениями  экономического и социального развития СССР на 1986—1990 годы и на  период до 2000 года предусмотрено дальнейшее развитие дорожного  хозяйства, а, следовательно, и  значительный рост объемов  мостостроительных работ при широком  внедрении новых прогрессивных  конструкций. Массовое строительство мостов, путепроводов, эстакад на  автомобильных и городских дорогах будет идти по пути применения рациональных индустриальных железобетонных  конструкций, прогрессивной технологии их изготовления и монтажа.

В учебном пособии излагаются  последовательность и детали расчетов различных типов опор и пролетных строений. Рассмотренные в книге  конструкции пролетных строений и опор  выбраны так, чтобы показать  разнообразные методики расчетов. Студент,  усвоивший теоретический курс, сможет свободно пользоваться этой книгой, где кроме расчетов наиболее  распространенных типов железобетонных  мостовых конструкций приведены также необходимые для расчетов справочные данные в виде таблиц.

Пособие учитывает новые положения расчета мостовых конструкций  согласно проекту СНиП 2.05.03-84 (с 1 января 1986 г. СНиП 2.05.03-84  введен в действие с незначительными изменениями в обозначениях и  расчетах). Для упрощения в расчетных формулах и числовых примерах  значение ускорения свободного падения округлено до 10 м/с2. Современные методы расчета  требуют учета многочисленных сочетаний нагрузок, пространственной работы сооружений, влияния трещинообразования, пластических деформаций и температурных колебаний,  воздействия местных нагрузок.

Применение уточненных методов пространственного расчета пролетных строений, выполняемых на основе универсальных программ типа  «Лира», «Супер», отнюдь не умаляет  роли и значения различных  приближенных методов расчета  пространственного распределения нагрузок между элементами конструкций, которые в последнее время существенно  усовершенствованы и реализуются также на ЭВМ. Особого внимания  заслуживают приближенные методы  пространственного расчета, изложенные в учебнике М. Е. Гибшмана  «Проектирование транспортных сооружений» (М. : Транспорт, 1980), такие, как обобщенный метод внецентренного сжатия, метод распределения усилий в плитных пролетных строениях и др. Эти методы широко отражены в книге. Детально описано пользование ими, приведены составленные для их реализации программы,  сопоставляются результаты, полученные этими и другими методами.

Учебное пособие состоит из пяти глав и приложений. В первой главе излагаются порядок и общие положения расчета мостов. Глава составлена так, чтобы для  студента, обладающего теоретическими знаниями, необходимость пользования другими источниками была сведена до минимума. Приводятся данные о нагрузках и воздействиях, а также связанной с ними системе  коэффициентов, предусмотренных новыми  нормами. Излагаются рекомендуемые для применения приближенные методы пространственного расчета пролетных строений и порядок определения  усилий, действующих на опоры. 

Приводятся все необходимые данные для расчета сечений железобетонных  элементов по первой и второй группам предельных состояний. Во второй и третьей главах  приведены пять детально разработанных  примеров расчета балочных пролетных строений. Рассматриваются  разрезное пролетное строение из  унифицированных, двухпустотных плит,  разрезное и температурно-неразрезное пролетные строения из  унифицированных бездиафрагменных балок,  неразрезные пролетные строения,  образованные из унифицированных  двухпустотных плит и коробчатых блоков.

При определении усилий не  учитывалось изменение статической схемы в процессе монтажа и не определялись прогибы. Методика учета изменения схемы во времени и стадийности  приложения нагрузок показана на одном из примеров в четвертой главе. Там же излагаются основные положения расчета мостов с учетом влияния  усадки и ползучести бетона, методов  последовательности монтажа.

В пятой главе приводятся примеры расчета опор и опорных частей. В приложении собраны необходимые для расчета справочные данные и расчетные таблицы.

ГЛАВА 1

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ РАСЧЕТА ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ МОСТОВ

1.1. Нагрузки и воздействия

Расчет моста состоит из двух частей. Первая часть —определение усилий, возникающих в элементах моста от воздействия всех видов нагрузок  (статический расчет). Вторая часть —  расчет сечений с целью обеспечения несущей способности, жесткости и трещиностойкости элементов при  воздействии всех возникающих в них  усилий. В определенных случаях  проверки выполняются не на статические, а на динамические воздействия, в том числе сейсмические.

Традиционным является порядок расчета, при котором последовательно рассчитываются отдельные части  моста: проезжая часть, главные  несущие элементы пролетных строений, затем опоры и опорные части и,  наконец, фундаменты. Однако в настоящее время успешно развиваются методы расчета усилий, основанные на  рассмотрении мостовой конструкции как единой системы «пролетное строение — опоры—фундаменты—грунт». При расчете рамных мостов расчет усилий, естественно, производится сразу для всей рамы.

Расчет моста и его элементов  выполняется не только на стадии  эксплуатации, но и на стадии монтажа  (возведения).

В стадии эксплуатации  конструкция является уже полностью  сформированной, то есть ее расчетная схема соответствует проектной и на нее действуют все нормированные  эксплуатационные нагрузки. На  различных этапах монтажа конструкция может иметь разные статические  схемы и на нее действуют разные  строительные нагрузки в сочетании с  собственным весом конструкции.

Усилия, воздействующие на  элементы моста, возникают от сочетаний постоянных нагрузок с различными временными. Поэтому расчету усилий предшествует определение нагрузок. Постоянная нагрузка в  железобетонных автодорожных мостах  является существенной, а при больших  пролетах превалирующей частью  суммарной (постоянной и временной)  нагрузки. Постоянная нагрузка на  пролетное строение складывается из двух частей. Первая часть постоянной  нагрузки — собственный вес несущих конструкций. Вторая часть постоянной нагрузки — вес мостового полотна, тротуаров, перильных ограждений, барьеров безопасности, осветительных устройств и, при их наличии,  различных коммуникационных устройств (тепло- и газопроводов, кабелей и др.), проложенных по мосту. Для ее  определения необходимо после выбора схемы моста задаться опалубочными размерами элементов пролетных строений и выбрать конструкцию  мостового полотна.

Временная вертикальная нагрузка от автомобилей принимается в виде полосовой равномерно распределенной нагрузки неограниченной длины.  Каждая полоса состоит из двух колей. Кроме того, на каждой полосе  имеется одна двухосная тележка,  положение и ширина колес которой  совпадают с положением и шириной колей (рис. 1.1, а). Обозначается эта нагрузка буквами А К (А—обозначает  автомобильную нагрузку, К — класс  нагрузки, численно равный  интенсивности равномерно распределенной нагрузки в килоньютонах на метр).

Давление на каждую ось двухосной тележки равно 10К, кН. Для всех мостов на дорогах I, II и III  категории, городских мостов и больших  мостов на дорогах IV и V категорий  значение К принимается равным 11 кН/м (нагрузка А-11). Для малых и средних мостов на дорогах IV и V категорий К=8 кН/м (А-8). При этом расчет  элементов проезжей части малых и  средних мостов на дорогах IV и V  категории следует производить на  воздействие одноосной тележки с давлением на ось ПО кН (рис. 1.1, б).

Для каждого моста число грузовых полос принимается в соответствии с его габаритом проезда и не должно превышать числа полос движения на мосту. По ширине моста грузовые полосы располагают в пределах проезжей  части параллельно продольной оси моста в наиболее неблагоприятном для  рассчитываемого элемента положении.

При этом расстояние от края  предохранительной полосы до оси  ближайшей грузовой полосы принимается не менее 1,5 м, а расстояние между осями соседних грузовых полос—не менее 3 м.

При расчетах мостов с  многополосным движением в каждом  направлении грузовые полосы  устанавливаются по ширине моста в наиболее  неблагоприятном положении в пределах своего направления движения с  минимальным расстоянием 1,5 м от оси грузовой полосы до  предохранительной полосы и до осевой линии.

Кроме того, при расчетах на  прочность рассматривается загружение  моста двумя полосами нагрузки А К (на дорогах с однополосным  движением — одной полосой), максимально приближенными к барьеру  безопасности. Совместно с этой нагрузкой не учитывается никакая иная  временная нагрузка.

По длине моста грузовые полосы могут устанавливаться с разрывами так, чтобы вызвать в  рассматриваемом сечении максимальное  (минимальное) усилие. Тележки также  устанавливаются в наиболее невыгодном положении, соответственно, над  максимальными или минимальными (в алгебраическом смысле) ординатами линии влияния.