МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра автомобильных дорог, мостов и тоннелей
УЧЕБНО-Методическое пособие
К ПРАКТИЧЕСКИМ занятиям
по курсу « Строительство автодорожных мостовых сооружений»
для студентов направления подготовки 08.04.01 «Строительство»,
профиль: «Автодорожные мосты и тоннели», «Строительство автомобильных дорог, аэродромов и объектов транспортной инфраструктуры»
Казань
УДК (69+69.002.5):624
ББК 38.6;38‾5
С86
Составитель Иванов Г.П.
С86 Учебно-методическое пособие к практическим занятиям покурсу «Строительство автодорожных мостовых сооружений» для студентов направления подготовки 08.04.01 «Строительство», профиль: «Автодорожные мосты и тоннели», «Строительство автомобильных дорог, аэродромов и объектов транспортной инфраструктуры» /Г.П. Иванов– Казань: Изд-во Казанск. гос. архитек.-строит. ун-та, 2017.– 32 с.
Печатается по решению Редакционно-издательского совета Казанского государственного архитектурно-строительного университета
В настоящем пособии рассматриваются вопросы изучения методов возведения автодорожных мостов: машин для производства земляных работ, погрузочно-разгрузочных и транспортирующих машин. Пособие содержит рекомендации по применению строительных машин в различных технологических операциях для автоматизации и механизации трудоемких процессов при производстве работ и подбору основных машин и механизмов. Данное учебно-методическое пособие позволит бакалаврам, используя свои теоретические знания, научиться выполнять расчеты параметров строительных машин (тип, количество, номенклатура, производительность и т.д.), необходимых для механизированного производства земляных работ при строительстве автомобильных дорог и искусственных сооружений.
В пособии представлены справочные материалы и исходные данные для расчета. Учебно-методическое пособие предназначено для использования в учебном процессе студентами, обучающимися по профилю: «Автодорожные мосты и тоннели», «Строительство автомобильных дорог, аэродромов и объектов транспортной инфраструктуры».
Табл. 27, рис. 10, библиогр. 21наимен.
Рецензент
ГИП ОАО «Мосты РТ» Р.А. Костин
УДК (69+69.002.5):624
ББК 38.6;38‾5
© Казанский государственный
архитектурно-строительный
университет, 2017
© Иванов Г.П., 2017
ВВЕДЕНИЕ
Одним из важных направлений ускорения научно-технического прогресса является разработка, создание и освоение новых современных технологий строительства автодорожных мостов, направленных на повышение качества и снижение трудоёмкости и сокращение сроков строительства.
Современные технологии строительства автодорожных мостов различных конструктивных решений как пролетных строений, так и опор должны быть основаны на отечественном и зарубежном опытах их применения, Такие технологии строительства должна быть надежными, удобными в управлении и безопасными при их применении.
Все эти качественные показатели, определяющие в целом технический уровень и конкурентоспособность применяемых технологий при строительстве мостов, закладываются на стадии проектирования транспортных сооружений. Выполнить эту задачу могут только специалисты, хорошо знающие теорию, современные методы проектирования и возведения как мостовых сооружений, так и зданий и сооружений промышленного и гражданского строительства.
Цель расчета: определение нагрузки от давления свежеуложенной бетонной смеси и горизонтальной нагрузки на боковую опалубку. Определение толщины листа металлической опалубки. Определение высоты активного слоя бетона.
Контрольные вопросы для самопроверки знаний:
1. На какие виды предельных состояний необходимо рассчитывать опалубку?
2. Объясните конструкцию щитовой опалубки?
3. Какими достоинствами обладает щитовая опалубка?
4. Какими недостатками обладает щитовая опалубка?
5. Объясните конструкцию металлической опалубки?
6. Какими достоинствами обладает металлическая опалубка?
7. Какими недостатками обладает металлическая опалубка?
8. В каких случаях применяется скользящая опалубка?
9. Объясните конструкцию скользящей опалубки?
Исходные данные:
Высота опоры H = 10 м;
Размеры поперечного сечения опоры axb = 1,2х1,0 м;
Скорость бетонирования по вертикали v =0,6 м/ч;
Радиус действия внутреннего вибратора RB = 0,2 м;
Радиус действия наружного вибратора RН = 0,6 м;
Способ подачи бетонной смеси - по хоботам (из бетоновоза);
Время транспортирования бетонной смеси от завода tтр = 0,4 ч;
Длина листа опалубки hw=1,2 м;
Нормативная распределенная нагрузка на пластину qn= 2,5 кН/м;
Марка стали – С245;
Тип крепления пластин – защемление.
Теоретическая часть:
При проектировании опалубок необходимо проверить расчетом:
- прочность элементов опалубки во время бетонирования (например, прочность досок обшивки и ребер жесткости);
- деформации элементов опалубки во время бетонирования (прогибы изгибаемых элементов не должны превышать 1/400 пролета для лицевых поверхностей надземных конструкций и 1/200 – для прочих);
- устойчивость положения собранной опалубки под действием собственного веса и ветровой нагрузки.
Щитовая опалубка (деревянная, деревометаллическая и металлическая) имеет неоспоримые преимущества перед стационарной из–за оборачиваемости щитов. К недостаткам щитовой опалубки можно отнести возможность «изломов» тела опоры в местах стыковки щитов.
Деревянные и деревометаллические щиты обшиваются изнутри фанерой или пластиком, обеспечивающими гладкую рабочую поверхность опоры. Щиты опалубки могут набираться на всю высоту опоры (что требует принятия мер по обеспечению пространственной жесткости короба опалубки) или последовательно переставляться снизу вверх при поярусном бетонировании опоры.
Рисунок 1.Щитовая опалубка
Металлическая опалубка тела опор состоит из листов, подкрепленных ребрами жесткости, и обвязки. Листы рассчитываются на давление бетонной смеси как пластинки, жестко защемленные по контуру. Толщина обшивки должна удовлетворять условиям прочности и жесткости.
Рисунок 2. Скользящая опалубка
Для бетонирования высоких опор виадуков используют скользящую опалубку, которую обычно выполняют из металла и конструируют в виде каркаса и щитов. Каркас представляет собой две замкнутые горизонтальные рамы в верхней и нижней зонах опалубки. Высота опалубки – около 1,2 м. Щиты выполняют из стальных листов толщиной 3–6 мм (иногда более) с ребрами жесткости.
Расчет выполняется по несущей способности и по деформациям от наиболее неблагоприятных сочетаний нагрузок.
При расчете по деформациям относительный прогиб элемента опалубки не должен превышать 1/400 его пролета в свету.
Пластические(остаточные) деформации не допускаются.
1.Вертикальные нагрузки(по приложению ГГОСТ Р 52085-2003 [1])
1.1 Собственная масса опалубки определяется по чертежам.
1.2 Масса бетонной смеси принимается: для тяжелого бетона 2500 кг/м3, для других бетонов - по фактической массе.
1.3 Масса арматуры принимается по проекту, при отсутствии проектных данных - 100 кг/м3.
1.4 Нагрузки от людей и транспортных средств - 250 кгс/м2=2.452 кН/м. Кроме того, опалубка должна проверяться на сосредоточенную нагрузку от технологических средств согласно фактическому возможному загружению по проекту производства работ (ППР).
Горизонтальные нагрузки
2.1 Ветровые нагрузки принимают по п.11.1 и прил.ДСП 20.13330[2]
2.2 Максимальное боковое давление бетонной смесиPmax, кгс(тс)/м2.
2.2.1 При уплотнении смеси наружными вибраторами (а также внутренними при радиусе действия вибратора R≥H, где H - высота опалубки, м) давление принимается гидростатическим с треугольной эпюрой распределения давления в соответствии с рисунком 3, а.
Рисунок 3 Расчетные эпюры бокового давления бетонной смеси: а - гидростатическое давление; б - расчетное давление при уплотнении смеси внутренними вибраторами
Результирующее давление: 
.
2.2.2 При уплотнении бетонной смеси внутренними вибраторами
,
где ᵞ - объемная масса бетонной смеси, кг/м3;
V - скорость бетонирования (скорость заполнения опалубки по высоте), м в течение часа;
K1 - коэффициент, учитывающий влияние подвижности (жесткости) бетонной смеси:
K1 =0,8 для смесей с о.к. (осадкой конуса) 0-2 см;
K1=1 для смесей с о.к. 2-7 см;
K1=1,2 для смесей с о.к. 8 и более 8 см;
| K2 - коэффициент, учитывающий влияние температуры бетонной смеси: | ||||||
| K2-1,15 | для | смесей | с | температурой | 5-10 °С; | |
| K2-1,0 | для | смесей | с | температурой | 10-25 °С; | |
| K2-0,85 | для | смесей | с | температурой | более 25 °С. | |
2.2.3 Динамические нагрузки, возникающие при выгрузке бетонной смеси, принимаются по таблице 1.
Таблица 1
Дополнительные динамические нагрузки, возникающие при выгрузке бетонной смеси
| Способ подачи бетонной смеси в опалубку | Нагрузка, кгс/м2 |
| Спуск по лоткам, хоботам | |
| Выгрузка из бадей вместимостью: | |
| до 0,8 мP 2ynH6s9TIilGza8cKJ+GcWzXmbvEyTiCi9y1LHYthBcQKscao0Gc6mEFnnaSLWvIFLrGcGGffsUc he0TGqpaPy7YQA7JelvaFbd7d15fd/rhvwAAAP//AwBQSwMEFAAGAAgAAAAhABK7BZvcAAAAAwEA AA8AAABkcnMvZG93bnJldi54bWxMj09rwkAQxe8Fv8MyQi+lbvpHkTQTEaFUSkEaq+c1O02C2dmY XZP023ftxV4GHu/x3m+SxWBq0VHrKssID5MIBHFudcUFwtf29X4OwnnFWtWWCeGHHCzS0U2iYm17 /qQu84UIJexihVB638RSurwko9zENsTB+7atUT7ItpC6VX0oN7V8jKKZNKrisFCqhlYl5cfsbBD6 fNPttx9vcnO3X1s+rU+rbPeOeDseli8gPA3+GoYLfkCHNDAd7Jm1EzVCeMT/3Ys3m4I4IDw9T0Gm ifzPnv4CAAD//wMAUEsBAi0AFAAGAAgAAAAhALaDOJL+AAAA4QEAABMAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA AFtDb250ZW50X1R5cGVzXS54bWxQSwECLQAUAAYACAAAACEAOP0h/9YAAACUAQAACwAAAAAAAAAA AAAAAAAvAQAAX3JlbHMvLnJlbHNQSwECLQAUAAYACAAAACEAh6RZfB4DAAAbBgAADgAAAAAAAAAA AAAAAAAuAgAAZHJzL2Uyb0RvYy54bWxQSwECLQAUAAYACAAAACEAErsFm9wAAAADAQAADwAAAAAA AAAAAAAAAAB4BQAAZHJzL2Rvd25yZXYueG1sUEsFBgAAAAAEAAQA8wAAAIEGAAAAAA== " filled="f" stroked="f"> | |
| более 0,8 мs pxyrP0+JpBg1v3KgfBrGsV1n7hIn4wguctey2LUQXgBUjjVGgzjVwwo87SRb1hApdI3hwj79ijkK 2yc0ZLV+XLCBXCXrbWlX3O7deX3d6Yf/AgAA//8DAFBLAwQUAAYACAAAACEAErsFm9wAAAADAQAA DwAAAGRycy9kb3ducmV2LnhtbEyPT2vCQBDF7wW/wzJCL6Vu+keRNBMRoVRKQRqr5zU7TYLZ2Zhd k/Tbd+3FXgYe7/Heb5LFYGrRUesqywgPkwgEcW51xQXC1/b1fg7CecVa1ZYJ4YccLNLRTaJibXv+ pC7zhQgl7GKFUHrfxFK6vCSj3MQ2xMH7tq1RPsi2kLpVfSg3tXyMopk0quKwUKqGViXlx+xsEPp8 0+23H29yc7dfWz6tT6ts9454Ox6WLyA8Df4ahgt+QIc0MB3smbUTNUJ4xP/dizebgjggPD1PQaaJ /M+e/gIAAP//AwBQSwECLQAUAAYACAAAACEAtoM4kv4AAADhAQAAEwAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA W0NvbnRlbnRfVHlwZXNdLnhtbFBLAQItABQABgAIAAAAIQA4/SH/1gAAAJQBAAALAAAAAAAAAAAA AAAAAC8BAABfcmVscy8ucmVsc1BLAQItABQABgAIAAAAIQAxis90HQMAABsGAAAOAAAAAAAAAAAA AAAAAC4CAABkcnMvZTJvRG9jLnhtbFBLAQItABQABgAIAAAAIQASuwWb3AAAAAMBAAAPAAAAAAAA AAAAAAAAAHcFAABkcnMvZG93bnJldi54bWxQSwUGAAAAAAQABADzAAAAgAYAAAAA " filled="f" stroked="f"> | |
| Укладка бетононасосами |
2.2.4 Нагрузки от вибрирования бетонной смеси принимаются 400 кгс /м2.
2.2.5 Коэффициенты запаса при расчете давления бетонной смеси принимаются по таблице 2.
Таблица 2
Коэффициенты запаса при расчете давления бетонной смеси
| Нагрузки | Коэффициент |
| Собственный вес опалубки | 1,1 |
| Вес бетонной смеси и арматуры | 1,2 |
| От движения людей, транспортных средств, сосредоточенные нагрузки | 1,3 |
| От вибрирования бетонной смеси | 1,3 |
| Боковое давление бетонной смеси | 1,3 |
| То же, при бетонировании колонн | 1,5 |
| Динамические при выгрузке бетонной смеси в опалубку | 1,3 |
2.2.6 Расчетная эпюра давления бетонной смеси - согласно рисунку 3,б:
- высота, на которой достигается максимальное давление бетонной смеси, м
,
где ᵞ - объемная масса для тяжелого бетона, принимается равной 2500 кг/м3.
2.2.7 Максимальные нагрузки во всех случаях с учетом всех коэффициентов должны приниматься не выше гидростатических.
3. Высота активного слоя (не более толщины слоя, уложенного в течение 4 ч), укладываемого в опору h сл, м/ч, определяется выражением:
,
где 
– площадь поперечного сечения опоры, м2;
Q – производительность, м3/ч, бетонного завода; принимается из условия недопущения вибрирования схватившегося слоя бетона и определяется по формуле:
,
где, 
– радиус действия внутреннего вибратора, м;
- время схватывания бетонной смеси (4 часа);
- время транспортирования смеси от бетонного завода до бетонируемой опоры.
Технические требования к опалубке.
1. Технические требования к материалу и конструкции палубы:
- получение поверхности бетона, не требующей штукатурных работ;
-долговечность;
-недеформируемость;
-теплоизоляционные свойства;
-простота и надежность крепления к несущей конструкции;
-возможность ремонта(восстановление или замена);
-легкая очистка и смазка.
Решение:
1.Определяем давление при уплотнении бетонной смеси внутренними вибраторами:
,
Pmax=2500*(0.27*0.6+0.78)*1.2*1.0=2826 Па =2.826 кПа=3 кПа,
где ᵞ - объемная масса бетонной смеси, берем для тяжелого бетона 2500 кг/м3;
V - скорость бетонирования (скорость заполнения опалубки по высоте) 0.6 м/ч;
K1 - коэффициент, учитывающий влияние подвижности (жесткости) бетонной смеси:
K1 =0,8 для смесей с о.к. (осадкой конуса) 0-2 см;
K1=1 для смесей с о.к. 2-7 см;
K1=1,2 для смесей с о.к. 8 и более 8 см;
| K2 - коэффициент, учитывающий влияние температуры бетонной смеси: | ||||||
| K2=1,15 | для | смесей | с | температурой | 5-10 °С; | |
| K2-1,0 | для | смесей | с | температурой | 10-25 °С; | |
| K2-0,85 | для | смесей | с | температурой | более 25 °С. | |
3.Согласно таблице 1 дополнительная горизонтальная нагрузка при спуске по хоботам будет равна рГ=4,0 кПа.
Найдем общее давление:
4. Высота эпюры давлений:Н=4*0.06=0.24 м,
Где 
- высота активного слоя, укладываемого в опору бетона:
= 
где – площадь поперечного сечения опоры равна: 1.2*1,0=1.2 м2;
Q – производительность, м3/ч, бетонного завода, принимается из условия недопущения вибрирования схватившегося слоя бетона и определяется по формуле:
= 
где – площадь поперечного сечения опоры равна: 1.2*1,0=1.2 м2;
– радиус действия внутреннего вибратора, 0.2 м;
- время схватывания бетонной смеси, 4 часа;
|
- время транспортирования смеси от бетонного завода до бетонируемой опоры, 0.4 ч.
Расчет тяжей
Где -площадь,которую воспринимает тяж, 1.2*1.2=1.44
м2,
Р-общее давление бетонной смеси,9.1 кПа=910 кг/м2
Площадь поперечного сечения тяжа:  =T/  ,
 =T/ , =1310.40/2200= 0.58 см2
Подбираем из таблицы 7 диаметр тяжа 10 мм с =0.785см2
|
Таблица 3
Сортамент болтов и тяжей
Вывод: высота активного слоя не должна превышать 0.06 м за 1 час укладки бетонной смеси, диаметр тяжей- 10мм.
Металлическая опалубка
1. Исходя из условия прочности, толщина стального листа обшивки опалубки должна быть не менее:
=0.557*1.2 
2. Исходя из требования необходимой жесткости, толщина стального листа обшивки опалубки должна быть не менее:
= 
где, 
, 
– коэффициенты для расчета толщины стального листа обшивки, 0.00188 и 0.557,соответственно(см. табл. 3);
b – меньшая сторона пластинки, 1.2 м;
– распределенная нормативная нагрузка на пластинку, 2.5 кН/м;
– распределенная расчетная нагрузка на пластинку, 2.5*1.1=2.75 кН/м;
– расчетное сопротивление стали, 240*103 кПа (см. табл. 4);
[ f/b ] – допустимый прогиб пластинки (l /400)=1.2/400=0.003.
Из полученных значений выбираем наибольшее – 7 мм.
Таблица 3
Значения коэффициентов для расчета толщины стального листа обшивки
Скользящая опалубка.
Для бетонирования высоких опор, виадуков используют скользящую опалубку, которую обычно выполняют из металла и конструируют в виде каркаса и щитов. Каркас представляет собой две замкнутые горизонтальные рамы в верхней и нижней зонах опалубки. Высота опалубки – около 1,2 м. Щиты выполняют из стальных листов толщиной 3–6 мм (иногда более) с ребрами жесткости. Скорость v передвижения опалубки высотой Н, м определяется исходя из условия схватывания бетона ранее освобождения его от опалубки по формуле
, 
,
где Н – высота опалубки, берем 1.2 м,
tcxв – время схватывания бетона от начала затворения, 4 часа;
2 – запас времени, ч.
| Марка стали | Расчетное сопротивление стали, , кПа
|
| С235 | 230∙103 |
| С245 | 240∙103 |
| С255 | 250∙103 |
| С275 | 270∙103 |
| С285 | 280∙103 |
| С345 | 335∙103 |
| С375 | 365∙103 |
| С390 | 380∙103 |
| С440 | 430∙103 |
| С590 | 515∙103 |
Таблица 4
Расчетные сопротивления при растяжении сжатии по СП 16.13330.2011[3]
Необходимая производительность бетонного завода определится по выражению:
Q = V* S,Q = 0.2*1.2=0.24м3/ч,
где S – площадь бетонирования (например, площадь поперечного сечения опоры)1.2*1.0=1.2 м2,
скорость передвижения, 0.167 м/ч.
Высота активного давления бетонной смеси на стенки опалубки:
H = V* tсхв=0,24 * 4 = 0,8 м.
Расчет прочности и жесткости опалубки выполняется в соответствии с приведенными выше рекомендациями.