Расчет мостов и путепроводов автомобильной трассы в APM Civil Engineering

Совмещенная (автомобильная и железная) дорога Адлер – горноклиматический курорт «Альпика – Сервис»Мосты и путепроводы автомобильной трассы Адлер - горноклиматический курорт «Альпика-Сервис»

Специалистами компании НТЦ «АПМ» по заказу Российского экологического фонда «ТЕХЭКО» были проведены проверочные расчеты на основные и особые (с сейсмическими воздействиями) сочетания нагрузок несущих металлоконструкции ряда транспортных сооружений Совмещенной (автомобильной и железной) дороги Адлер – горноклиматический курорт «Альпика-Сервис».

Рассчитываемы объекты:

  • Путепровод С1 транспортной развязки №1 - ПК1+95 - ПК3+40

Путепровод состоит из одного цельнометаллического неразрезного пролетного строения (3 пролета между опорами 1-4), выполненного по схеме 40х2+55м. Путепровод запроектирован под одну полосу движения.

  • Путепровод С2 транспортной развязки №1 - ПК2+95 - ПК6+90

Путепровод состоит из 2-х цельнометаллических неразрезных пролетных строений. Пролетное строение ПС1 имеет 5 пролетов (между опорами 1-6), выполнено по схеме 45+3х65+55м. Путепровод запроектирован под одну полосу движения.

  • Мост - ПК19+58 - ПК20+02

Мост представляет собой сталежелезобетонные балочные неразрезные строения, имеющие один пролет 33м. Мост запроектирован под четыре полосы движения.

  • Путепровод - ПК38+33 - ПК45+71

Путепровод состоит из 3-х пролетных строений. Пролетное строение ПС1 сталежелезобетонное балочное неразрезное имеет 4 пролета (между опорами 1-5), выполнено по схеме 4х63м. Путепровод запроектирован под четыре полосы движения.

  • Мост - ПК47+23 - ПК47+66

Мост представляет собой сталежелезобетонные балочные неразрезные строения, имеющие один пролет 33м. Мост запроектирован под четыре полосы движения.

  • Мост - ПК 49+85 - ПК 54+61

Мост представляет собой сталежелезобетонное балочное неразрезное строение (9 пролетов), выполненное по схеме 3х42+4х63+2х42м. с уширением. Мост запроектирован под четыре полосы движения.

  • Путепровод транспортной развязки №2 - ПК56+42 - ПК58+56

Путепровод состоит одного сталежелезобетонного балочного неразрезного пролетного строения (4 пролета между опорами 1-5), выполненного по схеме 42+63х2+42м. Путепровод запроектирован под две полосы движения.

  • Путепровод транспортной развязки №2 рядом с существующей дорогой - ПК57+30 о.х.

Путепровод состоит одного стального балочного неразрезного пролетного строения (3 пролета между опорами 1-4), выполненного по схеме 3х63м. Путепровод запроектирован под одну полосу движения.

Расчет проводился в соответствии с действующими нормативными документами:

  • СНиП 2.01.07-85 Нагрузки и воздействия;
  • СНиП 2.05.03-84*(2000, 2008) Мосты и трубы;
  • СНиП II-7-81*(2000) Строительство в сейсмических районах;
  • ГОСТ Р 52748-2007 Дороги автомобильные общего пользования.Нормативные нагрузки, расчетные схемы нагружения и габариты приближения.

Расчет проводился в программном продукте APM CivilEngineering.

Проведение расчетов

Поперечное сечение путепровода Расчет конструкций проводился на следующие нагрузки и воздействия:

  1. Постоянные - собственный вес конструкции,вес асфальтобетонного покрытия, вес барьерных и перильных ограждений, шумозащитных экранов, опор освещения, смотровых ходов и системы водоотведения;
  2. Нагрузки от пешеходов;
  3. Подвижные нагрузки - распределенная и сосредоточенная составляющие (АК 14), одиночная и сдвоенная (НК 100);
  4. Сейсмическое воздействие во всех направлениях.

Пролетные секции с параметрами толщинМоделирование конструкции производилось в модуле APM Structure3D системы APM Civil Engineering.

Модели строились пластинчатыми конечными элементами.

 

Структурная схема рассчитанных комбинаций загружений для анализа напряженно-деформированного состояния:

1. Основные сочетания расчетных нагрузок

  • с подвижной нагрузкой АК 14:
    Постоянные* 1,1 + Пешеходы* 1,2 + АК14р*1,38 + АК14c.i*1,38
  • с подвижной нагрузкой НК 100:
    Фрагмент расчетной схемы с приложенными постоянными нагрузками Постоянные* 11 + НК 100i* 1,1
    Постоянные* 1,1 + 2*НК100i*0,825

2. Основные сочетания нормативных нагрузок

  • с подвижной нагрузкой АК 14:
    Постоянные + Пешеходы + АК14р + АК14c.i
  • с подвижной нагрузкой НК 100:
    Постоянные + НК 100i
    Постоянные + 2*НК100i

Фрагмент расчетной схемы с приложенными сосредоточенными нагрузками АК143. Особые сочетания расчетных нагрузок

  • без подвижной нагрузки
    Постоянные* 1,1 + Сейсмика по У*1
    Постоянные* 1,1 + Сейсмика по Z*1
  • с подвижной нагрузкой
    Постоянные* 1.1 + Пешеходы*0,36 - АК14р*0.36 + АК14с.i*0.36 + Сейсмика по Z*0.8
    Постоянные* 1,1 + Пешеходы*0.36 + АК14р*0,36 + АК14c.i*0,36 + Сейсмика по Y*0,8

 

В результате расчетов при постоянных нагрузках были определены:

  • эквивалентные напряжения по Мизесу;
  • жесткость;
  • реакции всестороннеподвижных опор.

 Проведены расчеты на особые сочетания нагрузок:

  • модальный анализ (определены формы колебаний);
  • прочностной анализ (эквивалентных напряжений по Мизесу, жесткость).

 

Карта распределения эквивалентных напряжений по Мизесу без настила и опорных участковКарта распределения эквивалентных напряжений по Мизесу в опорном участкеКарта суммарных перемещений конструкцииКарта суммарных перемещений конструкции

 

ИтогиИтоги выполненного проекта

  1. Оценка несущей способности металлоконструкции мостов и пролетов по первой группе предельных состояний (основные сочетания нагрузок).
    Эквивалентные напряжения, оцененные по гипотезе прочности Губера-Мизеса (4 теория прочности) в элементах металлоконструкции не превышают предела текучести материала.

  2. Оценка несущей способности металлоконструкции мостов и пролетов по второй группе предельных состояний.
    Вертикальные упругие прогибы пролетного строения для пролета не превышают допускаемы.

  3. Оценка результатов модального анализа.
    Расчетные периоды собственных колебаний рассчитываемых элементов (в незагруженном состоянии) по двум низшим формам не лежат в диапазоне значений 0,45 - 0,60 с (1,67...2,22 Гц) - в вертикальной и диапазоне 0,9 - 1,2 с (0,83...1,11Гц) - в горизонтальной поперечной плоскостях. Следовательно, выполняются все требования согласно СНиП 2.05.03-84*.

  4. Оценка несущей способности металлоконструкции пролетного строения по первой группе предельных состояний (особые сочетания нагрузок).
    Максимальные эквивалентные напряжения, оцененные по гипотезе прочности Губера-Мизеса, не превышают допускаемые. Это позволяет сделать вывод о том, что условие прочности по пределу текучести выполняется с запасом.

  5. Расчетные реактивные усилия опор не превышают проектных значений.

Проведенная работа показала применимость программного комплекса APM Civil Engineering для решения сложных задач прочностного анализа мостов.

Продукты