Расчет мостов и путепроводов автомобильной трассы в APM Civil Engineering
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
Расчет конструкций проводился на следующие нагрузки и воздействия:
- Постоянные - собственный вес конструкции,вес асфальтобетонного покрытия, вес барьерных и перильных ограждений, шумозащитных экранов, опор освещения, смотровых ходов и системы водоотведения;
- Нагрузки от пешеходов;
- Подвижные нагрузки - распределенная и сосредоточенная составляющие (АК 14), одиночная и сдвоенная (НК 100);
- Сейсмическое воздействие во всех направлениях.
Моделирование 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:
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
3. 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).
Итоги выполненного проекта
- 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. - Оценка несущей способности металлоконструкции мостов и пролетов по второй группе предельных состояний.
Вертикальные упругие прогибы пролетного строения для пролета не превышают допускаемы. - 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*. - 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. - Расчетные реактивные усилия опор не превышают проектных значений.
Проведенная работа показала применимость программного комплекса APM Civil Engineering для решения сложных задач прочностного анализа мостов.
