Основы проектирования и расчета опор.

Опоры мостов рассчитывают на общую устойчивость против опрокидывания и сдвига, на прочность тела опоры, его фундамен­та и основания.

На опору действуют вертикальные и горизонтальные усилия. Вертикальные усилия слагаются из собственного веса опоры и про­летных строений и временной подвижной нагрузки. Горизонталь­ные усилия возникают от действия сил торможения, центробежных сил на кривых в плане мостах, поперечных воздействий движущейся нагрузки, ветровой нагрузки, навала судов и давления льда. На устои действует также горизонтальное давление грунта насыпи.

При расчете промежуточных опор балочных мостов учитывают следующие виды силовых воздействий: собственный вес опоры — G; опорные давления от веса пролетных строений и мостового полотна — Gn1, Gn2, Gn3: опорные давления от временной подвижной нагруз­ки — VI, V2, V3; тормозные силы — Q1 и Q2; ветровые нагрузки — ql и q2; давление льда — vhl и vh2; нагрузка от навала судов — С; попе­речные удары подвижной нагрузки F.

Береговые опоры (устои) рассчитывают только на нагрузки, дей­ствующие вдоль моста. Кроме перечисленных выше нагрузок, на устой действуют еще вертикальные pv и горизонтальные vh давления грунта.

Расчет опор производится по обрезу и по подошве фундамента по первому предельному состоянию: прочности и по устойчивости положения на расчетные нагрузки с коэффициентами перегрузки.

Расчет по прочности сечений внецентренно сжатых элементов производится, при малых эксцентриситетах по формуле:

при больших эксцентриситетах по формуле:

признаком малого эксцентриситета является условие Sc> 0,8S^

где:

N— нормальное усилие;

φ —коэффициент понижения несущей способности сжатых эле­ментов или коэффициент продольного изгиба (СНиП 2.05.03-84*, табл. 36, 37);

е — эксцентриситет, расстояние от точки приложения нормаль­ного усилия Мдо менее напряженной грани сечения;

S_o — статический момент площади А относительно менее напря­женной грани сечения;

Sc —статический момент площади сечения сжатой зоны бетона Ас относительно менее напряженной грани сечения;

Rnp и Ru —расчетные сопротивления, на осевое сжатие и сжатие при изгибе (СНиП 2.05.03-84, табл. 23);

b—наименьший размер поперечного сечения элемента;

l₀ — свободная длина элемента.

Пример расчета:

На двухпролетном мосту на промежуточную опору с прямоу­гольным сечением в плане опираются два ж/б ПС заданной длиной и расчетными пролетами 11 и 12 м. Материал опоры бетон заданной марки с Rnp и Ru.

Постоянная нагрузка: полный вес ж/б ПС заданной длины, в том числе, вес мостового полотна и перил. Определяем нагрузку на 1 п.м. Заданы размеры опоры — b (ширина опоры по фасаду моста), а (ши­рина опоры по фасаду), / (высота опоры по обрезу фундамента), вре­менная подвижная нагрузка.

Тогда вышеуказанные формулы приобретают вид:

при малых эксцентриситетах

) Rnp

          где ео = — эксцентриситет приложения продольной силы; N

М —момент действующих сил относительно центра тяжести се­чения;

b — размер опоры по ширине; А — площадь всего сечения;

при больших эксцентриситетах

) Ru

·признаком малого эксцентриситета является условие ео < 0,225b. Проверяем опору в направлении вдоль моста. Основные сочетания нагрузок: постоянная нагрузка и временная на одном из пролетов.

Проверка напряжений по обрезу фундамента.

Площадь сечения по обрезу фундамента: А= b • а

Момент инерции сечения I=

Определяем собственный вес опоры (в т) с удельным весом ж/бе­тона 2,5 т/м³.

Расчетный вес с учетом коэффициента перегрузки в т. Давление от веса пролетного строения:

Gp=

где:

п — коэффициенты перегрузки, для мостового полотна — 1,3, для ПС-1,1.

Коэффициент понижения несущей способности определяется 1₀ = 2·1.

φ по СНиП 2.05.03-84* (табл. 36, 37). Давление от временной подвижной нагрузки:

V=n·

где:

ν — временная эквивалентная нагрузка (табл. 1 СНиП 2.05.03-84*);

n — коэффициент перегрузки для временной нагрузки при основ­ных сочетаниях нагрузок (СНиП 2.05.03-84*).

Сумма вертикальных сил:

N = расчетный вес опоры с учетом коэффициента перегрузки + давление от веса пролетного строения + давление от временной под­вижной нагрузки, (т).

Момент относительно центра тяжести сечения от временной на­грузки на втором пролете:

M=V·e

Эксцентриситет е = M/Nдолжен быть < 0,225 b.

 При малом эксцентриситете напряжения определяются по фор­муле:

) Rnp