Общие указания. Студенты, обучающиеся по специальности «мосты и транспортные тоннели» согласно учебному плану изучают по дисциплине «проектирование мостов» раздел

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.

Курсовой проект выполняется самостоятельно, строго по исходным данным, принятым в соответствии с учебным шифром (номером зачетной книжки) студента (Приложения А, Б) и должен содержать все разделы, приведенные ниже.

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 СОДЕРЖАНИЕ И ОФОРМЛЕНИЕ ПРОЕКТА

Проект состоит из пояснительной записки с расчетами и чертежей. Пояснительная записка содержит следующие главы:

1 Анализ исходных данных и местных условий;

2 Составление и сравнение вариантов моста с выбором решения;

3 Расчет проезжей части решетчатого пролетного строения (расчет продольной и поперечной балки и их сопряжений);

4. Расчет главной фермы и продольных связей между ними;

5. Конструирование элементов моста.

Объем пояснительной записки должен быть в пределах 50…60 стр. Развернутое содержание пояснительной записки к вариантам и расчетам приведено ниже по тексту методических указаний. Графическая часть курсового проекта (варианты моста, конструкция проезжей части и конструкция узлов главных ферм) выполняется на трех листах формата А1.

Правила оформления пояснительной записки и графической части проекта такие же, как и предшествующих проектов мостов и должны соответствовать требованиям стандарта предприятия /1/.

Расчет каждого элемента моста должен содержать расчетную схему элемента, действующие на него нагрузки, определение усилий в сечениях элемента и проверочные расчеты. Буквенные обозначения величин должны соответствовать обозначениям, принятым в СНиП 2.05.03-84*. Мосты и трубы /2/. В расчете приводят наименование вычисляемой величины или расчетной проверки, формулу в буквенном виде, при необходимости расшифровку входящих в формулу величин, подстановку численных значений букв в формулу и результат. При этом следует строго соблюдать одну и ту же размерность подставляемых величин.

Пример записи расчета:

Коэффициент асимметрии цикла напряжений r для продольной балки проезжей части определяется по формуле:

, (2.1)

где

g₁ = 6,0 кН/м - нагрузка от собственного веса продольной балки;

g₂ = 12,7 кН/м – нагрузка от собственного веса мостового полотна;

ε = 0,85 - коэффициент, исключающий влияние тяжелых транспортеров;

= 1,293 - динамический коэффициент для расчетов на выносливость;

= 179,76 кН/м - эквивалентная вертикальная равномерно распределенная нагрузка от подвижного состава класса С12.

Согласно (2.1) получим = 0,086.

Результаты вычислений записывают с точностью до трех значащих цифр.

В случае использования средств вычислительной техники и различных программ для построения линий влияния, определения внутренних усилий и выполнения расчетных проверок следует иметь в виду, что для одного элемента проезжей части, главных ферм и продольных связей все эти операции должны быть выполнены в ручную, с подробными пояснениями.

Не рекомендуется в пояснительной записке и расчетах приводить переписанный текст из методических указаний и учебников.

В чистовой текст расчета вносят только окончательно принятые сечения элементов и их расчетные проверки. Все промежуточные расчеты по подбору сечений в чистовой текст расчета не записывают.

Листы пояснительной записки, а также чертежи должны быть сброшюрованы и пронумерованы.

3 СОСТАВЛЕНИЕ ВАРИАНТОВ МОСТА С ВЫБОРОМ РЕШЕНИЯ

3.1 ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ, СОДЕРЖАНИЕ И ОБЪЕМ РАБОТЫ ПО СОСТАВЛЕНИЮ ВАРИАНТОВ

В задании на курсовой проект указывается назначение моста, класс расчетной временной нагрузки, отверстие моста, класс внутреннего водного пути, основные расчетные уровни воды, ледохода и ледостава, толщина льда, географическое место расположения моста, данные о размывах дна, состав и объем работы, сроки выполнения. К заданию прилагается (для студентов дневной формы обучения) профиль перехода с геологическим разрезом по оси моста. Задание выдается, как правило, на проектирование металлического моста под однопутную железную дорогу через судоходную реку на прямом и горизонтальном участке.

По заданному классу водного пути определяют размеры подмостовых габаритов. По уровням воды, ледохода и ледостава определяется положение моста (отметка низа конструкций, верха опор, обреза фундаментов и т. п.).

Заданное отверстие моста разбивается на пролеты в соответствии с требованиями подмостовых габаритов /3/ и обеспечения беззаторного пропуска льда. Данные о подмостовых габари­тах приведены в Приложении Б. Отверстие моста измеряется в свету между опорами на уровне высоких вод (УВВ) с учетом стеснения русла конусами подходных насыпей или регуляционных дамб. Заложение фундаментов опор определяется геологическими условиями с учетом общего размыва дна в отверстии моста, вызываемого стеснением реки подходными насыпями, и местного размыва у опор моста, являющегося следствием локального изменения кинематической структуры потока при обтекании опор.

Сведения о расчете упомянутых, а также о других видах размывов (местный размыв у голов струенаправляющих дамб, сосредоточенный размыв) приведены в учебном пособии /4/.

При проектировании вариантов необходимо выполнить следующие расчетные и графические работы. В расчетах по вариантам определяются размеры тела опор, фундаментов, число свай или оболочек, объемы и стоимость работ. По каждому варианту в табличной форме приводится перечень конструкций и работ с указанием объемов и стоимости. Расчеты по вариантам иллюстрируются рисунками, схемами, чертежами. Объем этой работы, выполняемой в карандаше или средствами машинной графики, составляет 10...15 страниц.

В реальном проектировании, в зависимости от местных условий и данных задания, число разрабатываемых вариантов может быть значитель­ным, нередко более 8…10. В курсовом проекте разрешается ограничиваться составлением трех вариантов, вычерчиваемых на листе форматной чертежной бумаги. На листе приводятся таблицы с объемами и стоимостью работ по вариантам.

По окончании расчетных и графических работ составляется пояснитель­ная записка к вариантам объемом 15...20 страниц. В нее входят: введение с кратким содержанием основных задач в области проектирования и строительства металлических мостов, основные сведения по заданию на курсовой проект, анализ исходных данных, краткое описание каждого варианта, сравнение вариантов с приведением их основных показателей и выбор решения.

При описании вариантов приводятся данные о схеме моста, его разбивке на пролеты, о величине фактического отверстия, о конструкциях фундамен­тов и тела опор, пролетных строениях в судоходной и несудоходной частях отверстия, об объемах и стоимости работ. Завершает пояснительную записку сравнение вариантов и выбор решения. В этом разделе в таблице приводятся сводные данные о расходах материалов, об общей и приведен­ной стоимости, а также характеристики вариантов и обоснование выбора решения.

По окончании работы студенты дневной формы обучения предъявляют варианты и пояснительную записку руководителю проектирования, который утверждает принятое решение и выдает задание на расчет и конструирова­ние элементов моста.

ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ВАРИАНТОВ МОСТА

Курсовой проект, как основной вид самостоятельной работы студентов, занимает важное место при изучении курса мостов. Первую часть курсового проекта составляют варианты моста. Метод проектирования целых мостов, метод составления и исследования вариантов был предложен в 1909 г. академиком Г.П. Передернем. Эти методы предполагают применение с критическим и творческим осмыслением ранее полученных знаний, сопос­тавление ряда решений с последующим выбором окончательного варианта сооружения. Метод вариантного проектирования прошел испытание време­нем, он обогатился современными методическими разработками, учитыва­ющими достижения в области мостостроения.

При составлении вариантов и выборе решения следует иметь в виду, что наиболее целесообразным будет то сооружение, которое удовлетворяет требованиям экологии, потребностям дороги по грузоподъемности, безопасности движения, имеет наименьшие стоимость и расход материалов, срок ввода в эксплуатацию и отвечает современным архитектурным требованиям. Схе­мы мостов должны составляться с соблюдением требований нормативных документов.

Конструкции пролетных строений, фундаментов и тела опор должны выбираться с учетом современных достижений в области мостостроения.

При этом необходимо, чтобы расход материалов, их первоначальная стоимость, а также расходы по эксплуатации сооружения в течение всего срока службы были минимальными. Принимаемые к рассмотрению схемы моста должны обеспечивать пропуск паводковых вод, ледохода, а также удовлетворять требованиям судоходства.

Задачи составления и выбора вариантов моста с учетом приведенных требований достаточно сложны. Каждый из вариантов, отличающихся друг от друга числом и размерами пролетов, числом опор, конструкцией опор и пролетных строений и по другим показателям, претендует на то, чтобы быть принятым. Это возможно в том случае, если изменение параметров и показателей в вариантах проводится с определенным замыслом: последу­ющие варианты имеют некоторые основные показатели, лучшие по сравне­нию с предыдущими. Например, наименьший расход металла будет иметь вариант моста, у которого в судоходной части отверстия всего два пролета, минимально удовлетворяющие судоходным требованиям, а остальная часть отверстия перекрыта пролетными строениями с небольшими пролетами. У этого варианта могут оказаться наименьшими и другие показатели, напри­мер, строительная стоимость, но у него есть определенные недостатки. Большое число опор приведет к увеличению срока строительства, в особенности в районах с суровым климатом. Проход льда будет затруднен, минимальными окажутся возможности для пропуска судов и плотов.

В другом варианте можно, например, увеличить количество судоходных пролетов (если это позволяет главное русло) и размеры пролетов в несудоходной части отверстия, тогда это решение будет лучше по сравне­нию с предыдущим по условиям пропуска льда, судов и плотов, меньше будет трудоемких промежуточных опор. Однако в этом варианте в связи с увеличением размеров пролетных строений увеличится расход дорогостоящего металла.

Аналогичным образом следует поступать при составлении и других вариантов. У каждого варианта будут один или несколько лучших показа­телей по сравнению с другими вариантами, именно поэтому он будет претендовать на то, чтобы быть принятым. Сопоставляя варианты, выби­рают один из них, имеющий наибольшее число лучших показателей и меньше недостатков.

В число задач, решаемых при составлении вариантов, входят:

1. Разбивка отверстия моста на пролеты.

2. Выбор конструкций фундаментов, тела опор и пролетных строений.

3. Определение размеров, видов и объема работ по опорам и пролетным строениям.

4. Определение стоимости моста по каждому варианту.

5. Сравнение вариантов и выбор решения.

В последующих разделах показываются пути решения этих задач.