ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ

 

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ» (СГУПС)

 

ПРОЕКТИРОВАНИЕ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ МОСТОВ.

РАСЧЕТ ПРОЕЗЖЕЙ ЧАСТИ.

Методические указания к курсовому проектированию

 

НОВОСИБИРСК 2009

УДК 624.21.014

 

В методических указаниях приведены рекомендации по расчету и проектированию проезжей части металлического железнодорожного моста при выполнении курсового проекта по дисциплине «Проектирование мостов». Даны некоторые справочные данные, необходимые для расчета проезжей части металлических пролетных строений. Указания составлены в соответствии с основными положениями действующих нормативных документов.

Указания предназначены для студентов дневной и заочной формы обучения специальности «Мосты и транспортные тоннели».

Рассмотрены и утверждены к печати на заседании кафедры «Мосты».

 

 

Составители: канд. техн. наук, доц. А.Н. Донец,

канд. техн. наук, доц. Л.Ю. Соловьев,

доцент С.А. Тихомиров,

Ответственный редактор д-р техн. наук, проф. С.А. Бокарев

 

Рецензенты:

 

Директор Новосибирского филиала

ОАО «Институт ГИПРОСТРОЙМОСТ» С.И. Арахтин

 

Начальник отдела мостов

ОАО «Институт СИБГИПРОТРАНС» В.В. Гоцуц

 

© А.Н. Донец, Л.Ю. Соловьев, С.А. Тихомиров

 

© Сибирский государственный университет путей сообщения, 2009

ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ

Студенты, обучающиеся по специальности «Мосты и транспортные тоннели» согласно учебному плану изучают по дисциплине «Проектирование мостов» раздел «Металлические мосты» с выполнением курсового проекта по проектированию моста с металлическими пролетными строениями.

Выполнение курсового проекта металлического моста способствует закреплению у студента теоретических знаний, приобретению практических инженерных навыков и развитию творческих способностей будущего специалиста. Настоящие методические указания ориентируют студента на проектирование металлических железнодорожных мостов с пролетными строениями со сплошными балками и решетчатыми фермами. В порядке выполнения учебно-исследовательских (УИРС) или научно-исследовательских (НИРС) работ студент может принять для проектирования мосты других более сложных систем (арочных, рамных и др.), в том числе под автодорожную нагрузку, или особые условия эксплуатации: районы с вечномерзлым грунтом, с высокой сейсмичностью и т.п. В этих случаях тема, содержание и объем проекта должны быть согласованы и утверждены преподавателем.

Данные методические указания состоят из двух основных частей: первая содержит методические указания по разработке вариантов моста, вторая — по расчету и проектированию проезжей части.

Курсовой проект выполняется самостоятельно, строго по исходным данным, принятым в соответствии с учебным шифром (номером зачетной книжки) студента (Приложения А, Б Методических указаний по составлению и сравнению вариантов). Основные требования по содержанию проекта приведены там же. Оформление проекта должно соответствовать требованиям стандарта предприятия /1/.

Зачтенный курсовой проект студент защищает во время зачетной недели или экзаменационной сессии (студенты-заочники).

Ряд указаний, приведенных для проектирования металлического моста, сохраняют свою силу и при проектировании других типов мостов. Поэтому настоящее пособие студент может использовать при изучении дисциплин по мостам вплоть до работы над дипломным проектом.

 

2 ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПО РАСЧЕТУ ПРОЕЗЖЕЙ ЧАСТИ

В курсовом проекте необходимо рассчитать и разработать конструкцию одного стального пролетного строения с ездой понизу (или поверху, если это оговорено). Расчет конструкций необходимо производить в соответствии с требованиями СНиП 2.05.03-84*. Мосты и трубы /2/. Выполнить этот расчет в полном объеме, с учетом всех требований норм в курсовом проекте не представляется возможным. На стадии изучения конструкции проезжей части и освоения методики ее расчета студентам предлагается выполнить несколько уменьшенный объем работы. Уменьшение объема сделано за счет отказа от повторяющихся расчетов, упрощения некоторых расчетных схем. Более полная и строгая реализация требовании норм проектирования возможна при выполнении дипломного проекта, при использовании для определения расчетных усилий в сложных пространственных статических схемах пролетных строений специализированных конечно-элементных программ для ЭВМ.

Принятое к расчету пролетное строение вычерчивают на листе форматной бумаги в масштабе 1:400 или 1:500. На этой схеме изображают фасад главной фермы, план балок проезжей части со связями, верхние и нижние продольные связи между главными фермами, поперечные связи и портальную раму. Расчетный пролет принимают в соответствии с разработанным вариантом моста, число панелей в главной ферме и ее высоту в соответствии с заданием на выполнение курсового проекта. На схеме пролетного строения указывают его основные размеры (Рисунок 2.1).

 

Рисунок 2.1 – Схема стального пролетного строения

Для расчета пространственную конструкцию пролетного строения допускается расчленять на отдельные плоские системы: продольные и поперечные балки проезжей части, главные фермы, продольные верхние и нижние связи, портальные рамы и поперечные связи.

В курсовом проекте балки проезжей части разрешается рассчитывать без учета их совместной работы с поясами главных ферм на основное сочетание нагрузок, включающее постоянные и временную вертикальную подвижную нагрузки.

Продольную балку следует рассчитывать по прочности и на выносливость основного металла, по прочности соединения пояса со стенкой. Поперечную балку следует рассчитать только прочности металла. Кроме этого следует выполнить расчет сопряжений балок.

 

2.1 РАСЧЕТ ПРОДОЛЬНОЙ БАЛКИ

Расчетная схема продольных балок определяется по ука­заниям /2, пп. 4.71^* - 4.78/. В курсовом проекте рекомендуется принимать продольные балки не включенными в совместную работу с главными фермами. В расчетах на прочность и вы­носливость (рисунок 2.2) расчетная схема принимается в виде разрезной балки на двух опорах с пролетом, равным длине панели главной фермы.

Рисунок 2.2 – Линии влияния внутренних усилий в продольной балке

Продольные балки загружаются нагрузками от собственного веса, от веса мостового полотна и временной вертикальной нагрузкой. Учитывая, что сечение балок по длине будет постоянным, для их расчета достаточно определить изгибающие моменты в сечении посередине пролета и поперечную силу в опорном сечении по следующим формулам:

(2.1)

(2.2)

(2.3)

где М_0,5 и M'_0,5 — максимальные изгибающие моменты в сечении посередине пролета при расчете на прочность и вынос­ливость соответственно; Q₀ —поперечная сила в опорном сечении при расчете на прочность; 1/2 - коэффициент, учиты­вающий количество продольных балок; γ_fgi и γ_fv —коэффи­циенты надежности по нагрузке, принимаемые по пп. 2.10^* и 2.23^* /2/ соответственно (см. Приложение Б); g_i - постоянные нагрузки по данным Приложения В (от веса продольных балок g₁, от веса мостового полотна g₂).

(1 + μ;) и (1 + 2/3 μ;) – динамические коэффициенты для расчетов на прочность и выносливость по п. 2.22^* /2/ соответственно (см. Приложение Б); v_α^λ — интенсивность эквивалентной нагрузки в кН/м по табл. 1 прил. 5 /2/ в зависимости от длины загружения λ (λ = l_т) и положения вершины линии влияния α (см. Приложение А); ε — коэффициент к временной нагрузке по табл. 9 /2/, учитывающий наличие в поездах только перспективных вагонов и локомотивов, а также отсутствие тяжелых транспортеров (см. Приложение Б).