Грузоподъемность расчет

Грузоподъемность мостов
Класс элемента металлического пролетного строения
К
κ
κ н 1 μ 
,
где  - максимальная интенсивность временной вертикальной нагрузки,
которая не вызывает наступления предельного состояния при
нормальной эксплуатации моста (допускаемая временная нагрузка);
κ - эквивалентная нагрузка для эталонной нагрузки Н1, определенная
н
для той же линии влияния, что и  ;
1   - динамический коэффициент для эталонной нагрузки,
определяемый по формуле:
27
1  1
,
(1.2)
30  
где  принимается для основных элементов главных ферм или балок равной
длине расчетного пролета или длине загружения линии влияния
усилия, если она больше пролета; для элементов, работающих на
местную нагрузку - длине загружения линии влияния.
Класс нагрузки
 1   0 
,
К0  0
 н 1   
где  0 - эквивалентная нагрузка для рассматриваемого подвижного
состава;
1   0 - динамический коэффициент для рассматриваемого подвижного
состава; 1  0  1  21 для поездов с электровозной или
30
тепловозной тягой, принимается не менее 1.15; для паровозной
тяги динамический коэффициент рассчитывается по формуле (1.2).
В качестве эталонной нагрузки принимается временная нагрузка по схеме Н1
1931 г.
Определение грузоподъемности сквозных главных ферм
однопутных пролетных строений.
Элементы сквозных ферм классифицируют по прочности по сечениям,
стыкам и прикреплениям, по выносливости, а сжатые элементы – и по
устойчивости.
Пояса ферм пролетом более 55 м. и опорные раскосы рассчитывают на
прочность и устойчивость на сочетание постоянных и временных
вертикальных нагрузок с ветровой и тормозной нагрузками с введением
коэффициента сочетания. При расчете на выносливость давление ветра и
торможение не учитывают.
Допускаемая временная нагрузка для элементов сквозных ферм, кН/м
по прочности, устойчивости –
п 
1
 mRG   p p p ,
 n  1
по выносливости –
в 
1
 m RG   p p p ,
  1 в
1 2 0
где   3
- коэффициент уменьшения динамического коэффициента
1 0
при расчетах на выносливость;
на прочность с учетом ветровой и тормозной нагрузки
п 


mRG   р  р n p pi  n  S  ,
 к n   (1   с   т ) 

i
к к к
1
 к , - коэффициенты сочетания нагрузок от подвижного состава и
ветра;
 т ,  с - коэффициенты, равные отношению усилий от силы торможения и
центробежной силы к усилию от временной нагрузки.
т 
0.1т L т
(1   )к к
При классификации элементов Ώk, Ώp подставляют по
абсолютной величине. Если Ώk и Ώp имеют разные знаки, в этих формулах
знак « - » заменяют на « + ». Приведенная расчетная площадь заклепок,
высокопрочных болтов и сварных швов соответственно равна:
F0 
nз
0
, где
1
0
- приведенная расчетная площадь заклепки, см2,
определяемая
в зависимости от работы заклепки на срез (одиночный,
двойной), на смятие или отрыв головки;
При расчете на выносливость коэффициент понижения расчетного
сопротивления  в для сварочного, литого железа, углеродистых сталей
определяется по формулам:
при преимущественном растяжении 1
в 
 1;

(0.79 0.25) (0.79  0.25) в


при преимущественном сжатии –
1
в 
1


(0.79 0.25) (0.79 0.25) в


где  - эффективный коэффициент концентрации напряжений
 - коэффициент режима нагружения
 в - коэффициент асимметрии цикла напряжений:
в
р  k 

р
в
min

р  k  
р
в
k
в
Усилие от ветра в элементах поясов ферм с вертикальным порталом и в
элементах верхних поясов с наклонным порталом
qvн  av
Sv 
(lv  av ) .
2 B cos  0
Усилие от ветра в элементах нижних поясов ферм с ездой понизу с
наклонным порталом
qvн  av
Sv 
(lv  av )  S v ,
2 B cos 0
Sv  Sv ( н ) cos 0/
 0 - угол наклона рассчитываемого элемента пояса к горизонту;
a - расстояние от левого конца фермы ветровых связей до правого узла
рассчитываемого элемента пояса;
q - нормативная погонная ветровая нагрузка на пояса
н
qн 
1
 Wн Fvi0 ;
l
Площадь, ограниченная контуром фермы, умножается на коэффициент
заполнения 0.2 – для ферм с треугольной или раскосной решеткой, 0.3 – для
многорешетчатых и многораскосных ферм.
Горизонтальная поперечная нагрузка для элементов пролетного
строения и подвижного состава на мосту
Wн  q0 k n cw ,
где q 0 - скоростной напор ветра, кПа;
k n - коэффициент, учитывающий изменение скоростного напора в
зависимости от высоты расположения элементов пролетного
строения и подвижного состава;
с w - аэродинамический коэффициент лобового сопротивления.
Продольное усилие в наклонной ноге портальной рамы от ветровой
Sv( н) 
нагрузки
Av  qvн nv
Av (cн  сс )
,
В
lv
- опорная реакция для горизонтальной ветровой фермы
2
пролетом lv , равным расстоянию между верхними узлами
портальных рам;
сн  lн  0.7
fн
- расстояние от места заделки портальной рамы до
sin  0/
уровня приложения равнодействующей ветрового
давления на верхний пояс;
lн - длина ноги портальной рамы;
f н - превышение верхнего пояса над верхом портала;
с р (с р  2lн )
- расстояние от заделки портальной рамы до нулевой
сс 
2(2с р  lн )
точки эпюры моментов при сквозном заполнении
портала;
сp – расстояние от заделки портальной рамы до нижней точки сквозного портального заполнения.
Расчет элементов ферм двухпутных пролетных строений выполняют
аналогично однопутным, в формулы вводят соответствующие значения εk и
εp; к временной нагрузке второго пути вводится коэффициент сочетания
нагрузок ηk =0,9 (при λ >25м) или ηk=1 ( при λ≤25м).
Определение грузоподъемности главных балок и балок проезжей части
однопутных пролетных строений
Допускаемая временная нагрузка по нормальным напряжениям, кН/м
пути
kп=  2 m R С Wо -p p p / (k nk k )
на прочность по касательным напряжениям.
kп=  ( 0,751 m R Jbr  / Sbr) -p p p  / (k nk k )
на прочность поясных заклепок или поясных швов.
а) при непосредственном опирании поперечин на верхние пояса балок
kп= (1 m R Fо ) /  (k nk  ( 100  р Sbr k / Jbr )2 + Аз ;
б) при отсутствии непосредственного опирания поперечин на верхний
пояс балки (например, для поперечных балок) kп= (1 m R Fо Jbr ) / (100  1 k nk Sbr k ) ;
на общую устойчивость.
kу=  2 m R  Wbr -p p p // (k nk k ), где
на местную устойчивость стенки балки
при отсутствии ребер высота стенки h < 50δ или при наличии ребер
расстояние между ними меньше 2h или 2м, а h < 80δ (углеродистая сталь), h
< 65δ (низколегированная сталь), то расчет можно не выполнять.
на выносливость.
kв=  1 в R Wо -p p p /(k  k .
Классы элементов и нагрузки
Элемент
λ
α
Н 4-6
Р 2-3’
Б
65,88
35,88
5,49
0,42
0,08
0,50
Класс элемента
по прочности
К
12,16
8,57
5,39
Класс элемента по
выносливости
Кв
11,35
11,83
5,25
Класс
нагрузки
Ко
5,36
4,79
4,28
Если классы элементов по прочности окажутся выше классов нагрузки
или равными (К≥Ко), то эту нагрузку можно пропускать по мосту без
ограничения скорости движения. В случае, если это условие не выполняется,
нужно проверить возможность пропуска нагрузки с ограничением скорости
Если и при этом ограничении скорости движения не удается снизить класс
нагрузки до класса элемента по прочности, то нагрузку по мосту пропускать
нельзя. Элементы, класс которых ниже класса нагрузки должны быть
усилены.
Недостаточный
класс
по
выносливости
(при
достаточной
грузоподъемности элемента по прочности) не может служить основанием для
запрещения пропуска или ограничения скорости движения поездов. Эти
элементы должны быть усилены по выносливости в плановом порядке. До
усиления за ними следует установить наблюдение с целью принятия
необходимых мер в случае появления и развития усталостных повреждений.
Таблица эквивалентных нагрузок и классов II
категории и С14
длина
эквивС14 Класс
С14
загруж, м кН/м
альфа 0 альфа 0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
12
14
16
18
20
25
30
35
40
45
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180
190
200
686,5
427,7
338,3
303,7
285,2
272,9
263,7
256,4
250,2
244,5
234,9
226,6
219,3
212,7
206,6
193,9
183,4
175
168,2
162,6
158
151,1
146,6
143,6
141,4
140
139,3
138,6
138,1
137,9
137,3
137,3
137,3
137,3
137,3
137,3
8,79261
9,14774
8,90263
8,69295
8,85223
8,8182
8,81838
8,84914
9,06193
9,19853
9,36567
9,6042
9,91504
10,0351
10,133
10,1532
9,87004
9,62276
9,56339
9,5053
9,43925
9,49346
9,56671
9,73837
9,8999
10,0485
10,1739
10,38
10,5251
10,6111
10,7516
10,854
11,0472
11,152
11,2575
10,4108
ЭквивС14 КлассС14 Эквивал
кН/м
0,5
0,5
686,5
374,2
296
265,8
249,5
238,8
230,7
224,4
218,9
214
205,5
198,3
191,8
186
180,8
169,7
160,5
153,2
147,2
142,2
138,3
137,3
137,3
137,3
137,3
137,3
137,3
137,3
137,3
137,3
137,3
137,3
137,3
137,3
137,3
137,3
8,79261
9,60416
10,6135
9,78187
9,35082
9,56005
9,25097
8,9336
8,92377
9,02018
9,47628
9,6565
9,67229
9,55978
9,58113
9,89201
9,83099
9,80881
9,58992
9,29412
9,12901
9,50795
9,9101
10,3375
10,7947
11,1909
11,5102
11,7386
11,9725
12,1017
12,3445
12,477
12,6105
12,6249
12,7586
11,6997
Класс
Эквив
Класс
II категор II категор II категор II категор
0
0
0,5
0,5
540
299,5
250,5
220
209,5
198
188,5
184
179,5
174
167
160,5
154
146
140,5
137,5
132
124,5
117
113,5
113
111,5
110,5
110
109,5
109
108,5
108
108
108
107,5
107,5
107,5
107
107
107
6,95
6,4
6,6
6,3
6,5
6,4
6,3
6,35
6,5
6,55
6,65
6,8
6,95
6,9
6,9
7,2
7,1
6,85
6,65
6,65
6,75
7
7,2
7,45
7,65
7,8
7,95
8,1
8,25
8,3
8,45
8,5
8,65
8,7
8,8
8,85
540
270
180
179
166,5
159,5
158
154
149
149
147
142,5
138,5
133
130
132
126,5
121
114
107,5
105,5
105,5
105
105
105
105
105
105
105
105
105
105
105
105
105
105
6,95
6,95
6,45
6,6
6,25
6,4
6,35
6,15
6,1
6,3
6,8
6,95
7
6,85
6,9
7,7
7,75
7,75
7,45
7,05
6,95
7,3
7,6
7,95
8,3
8,6
8,85
9
9,2
9,3
9,45
9,55
9,65
9,7
9,8
9,8