Курсовая работа: Проект железобетонного путепровода на пересечении транспортных магистралей

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего профессионального образования

«Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.»

Строительно-Архитектурно-Дорожный Институт

Кафедра «ТСТ»

Курсовой проект

«Проект железобетонного путепровода на пересечении транспортных магистралей»

Козырева Л.В.

Саратов 2014

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИЗ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ

1.1 Описание условий пересечений

1.2 Анализ грунтовых условий

2. ЭСКИЗНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ

2.1 Разбивка на пролеты

2.2 Определение отметок подошвы рельс

3. ВАРИАНТНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПУТЕПРОВОДА

4. РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

4.1 Расчет главной балки пролетного строения

4.2 Расчет балки на прочность нормального сечения в середине пролета

4.3 Расчет балки на выносливость нормального сечения в середине пролета

4.4 Расчет балки на трещиностойкость нормального сечения в середине пролета

4.5 Определение прогиба балки в середине пролета

5. КОНСТРУИРОВАНИЕ ПРОЛЕТНЫХ СТРОЕНИЙ, ПРОМЕЖУТОЧНЫХ ОПОР, УСТОЕВ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ВВЕДЕНИЕ

Железобетонные мосты - капитальное сооружение, обладающее при правильном проектировании и качественном выполнении строительных работ большой стойкостью против атмосферного воздействия и не требующие периодической покраски, как стальные мосты. Особое преимущество железобетонных мостов: значительно меньший расход метала по сравнению со стальными мостами.

Основные задачи при проектировании железобетонного балочного пролетного строения:

Назначение типа поперечного сечения пролетного строения, а так же способы его членения на монтажные элементы.

Установление способа соединения монтажных блоков между собой.

Назначение первоначальных размеров, поперечного сечения и частей конструкции.

Рассмотрение одного из вариантов армирования главных балок с определением типов рабочей арматуры, схемы её расположения в бетоне, а также целесообразные предварительных напряжений.

Выбор типа, деталей конструкции (тротуаров, опорных частей, перил, гидроизоляции, водоотвода).

В настоящее время все проектные работы как правило выполняют в два этапа. В первую очередь разрабатывается технико-экономическое обоснование, необходимости и целесообразности построения путепровода с выбором варианта сооружения. Далее по выбранному варианту составляют детальный технический проект и рабочие чертежи.

Метод вариантного проектирования успешно применяется в течении многих десятков лет и составляет основы проектирования мостов и путепроводов. Основное внимание в этом методе уделяется эксплутационным и техническим показателям.

1. Анализ исходных данных

1.1 Описание условий пересечений

По заданию необходимо запроектировать железобетонный путепровод на участке пересечения трассы железной дороги с автомобильной дорогой II категории, имеющей 2 полосы движения, и железнодорожной станцией, имеющей 2 пути движения.Тротуары устраиваются по обе стороны путепровода шириной 0.57 м. Путепровод запроектирован на горизонтальной прямойпод один железнодорожный путь.Конструкция мостового полотна с ездой на балласте. путепровод балка пролет

1.2 Анализ грунтовых условий

Анализ проводится с помощью бурения скважин. Пробурено три скважины. По результатам геологических исследований скважин грунты в районе строительства путепровода характеризуются неравномерным залеганием.

Рис.1.1. Геологический разрез

Фундамент мелкого заложения не подходит для данного случая, так как грунты неравномерны по своей несущей способности. Поэтому устраиваем свайный фундамент.

2. эскизное проектирование

2.1 Разбивка на пролеты

ВАРИАНТ 1

Схема варианта: L=

Балочная разрезная система, состоящая из балок, армированных каркасной и преднапряженной арматурой, балки с каркасной арматурой l = 16.5 м, h = 1.4 м., балки с преднапряженной арматурой l = 18.7 м, h = 1.55 м., l = 23.6 м, h = 1.85 м.

ВАРИАНТ 2

Схема варианта: L=

Балочная разрезная система, состоящая из балок, армированных каркасной и преднапряженной арматурой, балки с каркасной арматурой l = 16.5 м, h = 1.4 м., балки с преднапряженной арматурой l = 18.7 м, h = 1.55 м., l = 23.6 м, h = 1.85 м., l = 27.6 м, h = 2.25 м.

2.2 Определение отметок подошвы рельс

Отметки подошвы рельса (ПР) определяются по формуле:

Для а/д: ПР = ПЧ + Г + hстр.. + hк.з.

Для ж/д: ПР = ГР + Г + hстр.. + hк.з.

где ПЧ - отметка проезжей части пересекаемой дороги

Г - высота под мостового габарита

hстр. - строительная высота от подошвы рельса до низа конструкции в пролете

hк.з. - конструктивный зазор (hк.з=25 см)

Для варианта №1:

А/д: ПР = 144.10 + 5.00 + 1.9+ 0.25 = 151.25

Ж/д: ПР = 142.60 + 6.40 + 2.35+ 0.25 = 151,6

Для варианта №2:

А/д: ПР = 144.10 + 5.00 + 1.9+ 0.25 = 151,25

Ж/д: ПР = 142.60 + 6.40 + 2.35+ 0.25 = 151.6

Для каждого варианта отметку подошвы рельса принимаем наибольшую.

3. Вариантное проектирование путепровода

3.1 Вариант 1

а) б)

Рис.2.1. Балка пролетного строения, армированная каркасной арматурой (а), армированная преднапряженной аматурой (б).

В поперечном сечении пролетные строения имеют две балки, объединенные в совместную работу при помощи закладных деталей по диафрагмам. Толщина плиты 0.15 - 0.18 м, толщина ребра балки 0.5 - 0.82 м. Балки армируются стержнями ненапрягаемой арматуры, для балок пролетом 16.5 м и пучками напрягаемой арматуры, для балок пролетами 18.7 м и 23.6 м. Плита проезжей части и вертикальные стенки балок, армируются конструктивной арматурой: продольными стержнями и хомутами.

Конструкция тротуаров, перил

Тротуары индустриального изготовления, в виде съемных конструкций. Конструкция тротуара представляет собой металлические консоли, выполненные в виде сварной коробки из уголков и швеллера. Консоли прикреплены к бортику балластного корыта двумя болтами. Стойки перильного ограждения выполнены из уголков, прикрепленных к консоли двумя болтами. Для обеспечения прохода по тротуару, на консоли уложены железобетонные плиты. В конструкции путепровода предусмотрен пропуск коммуникаций, сети коммуникаций размещены под железобетонной плитой тротуара. Принята ширина тротуара 0,57 м и высота перильного ограждения 1,1 м в соответствии с нормами.

Рис.2.2. Конструкция тротуара, перил.

Водоотвод

Для обеспечения быстрого отвода воды с поверхности ездового полотна и тротуаров предусмотрены продольные и поперечные уклоны.

Отвод воды из балластного корыта происходит через водоотводные трубки, расположенные у наружных краев плит. Трубки диаметром не менее 15 см выполнены из чугуна и размещены с шагом, обеспечивающим 5 площади поперечного сечения трубки на 1 поверхности водосбора. Трубки прикрывают чугунными крышками с прорезями.

Для строповки балок в плите балластного корыта предусмотрены отверстия, прикрытые сплошными крышками. Места сопряжения водоотводных и строповочных трубок с бетоном надежно гидроизолированы.

Рис.2.3. Конструкция водоотвода:

1 - водоотвод, 2 - балластный слой, 3 - гидроизоляция.

Гидроизоляция мостового полотна

Для защиты поверхности плиты балластного корыта предусмотрена гидроизоляция, которая нанесена на поверхность с уклоном. Края изоляции закреплены в специальных углублениях бортиков.

Гидроизоляция балластного корыта водонепроницаема по всей изолируемой поверхности, обладает водо-.био- и химической стойкостью, тeплoмopoзocтoйкocтью и эластичностью во времени и интервале расчетных температур, сохраняетсплошность при образовании на изолируемой поверхности бетона трещин допустимого раскрытия. Конструкция гидроизоляции приведена на рис. 6.

Рис.2.4. Конструкция гидроизоляции.

Сопряжение путепровода с насыпью

Сопряжение путепровода с подходами (насыпями) осуществляется в пределах концевых участков насыпей - конусов, внутри которых располагаются концевые опоры путепровода - устои. Главное требование к этому сопряжению - обеспечить плавный въезд на путепровод, т.е. плавное изменение жесткости основания железнодорожного пути. Надо учитывать, что в пределах путепровода основание пути (слой балласта) подвергается незначительным упругим осадкам под воздействием временных нагрузок, при этом на подходных насыпях осадки значительно больше. Для того, чтобы в месте сопряжения путепровода с насыпью в железнодорожных рельсах не возникали большие напряжения, необходимо обеспечить в пределах устоя и перед устоем плавное увеличение жесткости основания по мере приближения к пролетному строению путепровода. Это обеспечивается, прежде всего, тем, что устой, воспринимая горизонтальное давление насыпи, препятствует большим вертикальным перемещениям (осадкам) ее верха, кроме того, это обеспечивается особой конструкцией устоя. Насыпь удерживается от осадок или сползания вперед также своим конусом, который должен быть устойчивым. Для обеспечения устойчивости конуса насыпи необходимо выдерживать уклон 1:1.5, укрепить конуса железобетонными плитами и по контуру конуса предусмотреть упоры, препятствующие сползанию плит.

Промежуточные опоры

Рис.2.5. Конструкция промежуточной опоры.

В качестве промежуточных опор запроектированы столбчатые опоры на свайном основании. В верхней части опоры расположен ригель. Ригель выполняется из монолитного железобетона. Стойка опоры - также из монолитного бетона. Стойки располагаются вертикально. Фундамент под опоры предусмотрен в виде свай оболочек, которые опускаются в грунт до опирания на грунт достаточной прочности.

Концевые устои

Рис.2.6. Конструкция концевого устоя.

В качестве концевой опоры запроектирован обсыпной устой козлового типа. Устой состоит из насадки, шкафной стенки, откосных крыльев, стаканов, ростверка и свай. Насадка, блоки шкафной стенки и откосные крылья запроектированы из сборного железобетона класса Б30. Стыки сборных элементов омоноличиваются бетонным раствором. Стойки в устое принимаются размером 350*350 мм из сборного железобетона. Вдоль путепровода приняты 3 ряда стоек, два ряда стоек устраивается с наклоном 1:3, 1:6, для улучшения восприятия устоем давления от насыпи. Стойки нижним концом замоноличиваются с помощью бетонного раствора в стаканы из сборного железобетона. В свою очередь стаканы объединены монолитной плитой ростверка, объединяющей сваи для их совместной работы.

Опорные части

Тангенциальные опорные части, выполненные по типовому проекту, для ребристых железобетонных пролетных строений с каркасной арматурой длинной 16.5 метров, применяемые на железной дороге.

Конструкция опорных частей состоит из двух опорных листов, двух балансиров, а также двух штырей, в конструкции подвижной опорной части предусмотрено овальное отверстие в верхнем балансире, что обеспечиваем перемещение пролетного строения.

К опорам и устоям опорные части крепятся при помощи анкеров, к балкам при помощи шпилек, при этом между главной балкой и верхним опорным листом устраивается прокладка.

Окончательная установка опорных частей и поливка под них раствора производится одновременно с установкой пролетных строения.

ВАРИАНТ 2

Конструкция пролётных строений, промежуточных и береговых опор, тротуаров, перил, водоотвода, сопряжения моста с насыпью, береговых устоев и опорных частей принимаются аналогично 1 варианту.

Сравнение вариантов

Технический показатель

В обоих вариантах предусматривается разрезная система. Такие системы устойчивы к деформациям, вызванным осадкой опор, хорошо работают на восприятие временных нагрузок.

Производственный показатель

Положительная черта 1 варианта - сборка пролётных строений ведётся в специально отведённых для этого местах - заводах, конструкции перевозятся целиком и монтируются на месте кранами с колёс, это практично и экономично. Вариант 1 наиболее удобен в плане транспортировки. Во 2 варианте используется меньше опорных частей.

Эксплуатационный показатель

2 вариант имеет преимущество с точки зрения количества опорных частей. Их меньше чем в 1 варианте, что облегчает эксплуатацию моста.

Эстетический показатель

При выборе варианта путепровода по эстетическому показателю учитывается место строительства, сочетание с окружающей средой, обеспечение видимости при проезде по путепроводу, а также вид сооружения. Наиболее приемлем вариант 1, потому что здесь оси опор симметричны и уменьшаются от середины к концам моста.

Таблица 1. Сравнения вариантов.