ОТРАСЛЕВЫЕ ДОРОЖНЫЕ НОРМЫ

ВРЕМЕННОЕ РУКОВОДСТВО
ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ ГРУЗОПОДЪЕМНОСТИ МОСТОВЫХ СООРУЖЕНИЙ НА АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГАХ

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЛУЖБА ДОРОЖНОГО ХОЗЯЙСТВА
(РОСАВТОДОР)

ОДН 218.0.032-2003

Москва

СОДЕРЖАНИЕ

Предисловие

1. РАЗРАБОТАН Государственным предприятием «РОСДОРНИИ».

Научно-исследовательским центром «Мосты» ЦНИИС.

ЗАО «ЦНИИПСК им. Мельникова»

ВНЕСЕН Управление инноваций и технического нормирования в дорожном хозяйстве Государственной службы дорожного хозяйства Министерства транспорта Российской Федерации.

2. Принят и введен в действие распоряжением Государственной службы дорожного хозяйства Министерства транспорта Российской Федерации от 01.03.2003 г.

№

3. Взамен ВСН 32-89 Инструкция по определению грузоподъемности железобетонных балочных пролетных строений эксплуатируемых мостов.

ВСН 36-84 Инструкция по определению грузоподъемности сталежелезобетонных балочных пролетных строений автодорожных мостов.

ВСН 12-73 Указания по определению грузоподъемности деревянных мостов с учетом их технического состояния.

Распоряжение Росавтодора от 14 марта 2003 г. № 154-р
"О введении в действие "Временного руководства по определению грузоподъемности мостовых сооружений на автомобильных дорогах"

В целях совершенствования методического обеспечения организаций, выполняющих работы по диагностике и обследованию мостовых сооружений, повышения эффективности направляемых на эти цели бюджетных ассигнований:

1. Ввести в действие и рекомендовать к опытному применению с 1 марта 2003 "Временное руководство по определению грузоподъемности мостовых сооружений на автомобильных дорогах" (далее - Временное руководство).

2. Федеральным управлениям автомобильных дорог, управлениям автомобильных магистралей, дирекциям по строительству (реконструкции) федеральных автомобильных дорог организовать использование Временного руководства и осуществление комплекса необходимых мероприятий, направленных на его внедрение при осуществлении работ по диагностике и обследованию мостовых сооружений.

3. Территориальным органам управления дорожным хозяйством субъектов Российской Федерации рекомендовать использование Временного руководства и осуществление комплекса необходимых мероприятий, направленных на его внедрение при осуществлении работ по диагностике и обследованию мостовых сооружений.

4. Департаменту эксплуатации и сохранности автомобильных дорог (Урманов И.А.) организовать использование Временного руководства при выполнении работ по диагностике и обследованию мостовых сооружений в 2003 году.

5. Управлению инноваций и технического нормирования в дорожном хозяйстве Росавтодора (Чванов В.В.) с участием Информавтодора (Мепуришвили Д.Г.) в установленном порядке обеспечить размещение Временного руководства на интернет-сайте Росавтодора.

6. Департаменту эксплуатации и сохранности автомобильных дорог (Урманов И.А.) по результатам опытного применения в 2003 году Временного руководства внести соответствующие коррективы и представить на утверждение документ для постоянного использования.

7. Контроль за исполнением настоящего распоряжения возложить на руководителя Департамента эксплуатации и сохранности автомобильных дорог Урманова И.А.

ОТРАСЛЕВЫЕ ДОРОЖНЫЕ НОРМЫ

Дата введения 2003-03-01.

1. Область применения

Настоящее временное руководство распространяется на железобетонные, сталежелезобетонные, металлические и деревянные мостовые сооружения, эксплуатируемые на Федеральных автомобильных дорогах, и рекомендуется для применения на всей территории Российской Федерации мостовыми подразделениями органов управления автомобильными дорогами, а также мостоиспытательными станциями, мостовыми проектными и научно-исследовательскими организациями при обследовании и диагностике мостовых сооружений.

Предметом нормирования настоящих ОДН является система назначения классов грузоподъемности мостовых сооружений и методика определения грузоподъемности сооружений с учетом элементов конструкций.

2. Общие требования по определению грузоподъемности мостовых сооружений

2.1. Основные понятия грузоподъемности

2.1.1. Грузоподъемность как характеристика мостового сооружения определяется максимальной, полезной нагрузкой, которую может воспринять сооружение при расчетах по первому предельному состоянию.

Основным показателем грузоподъемности мостового сооружения является класс нагрузки. Грузоподъемность устанавливают по классу нагрузки для неконтролируемого и контролируемого режимов движения транспортных средств, а также по общей массе эталонных транспортных средств для неконтролируемого движения.

2.1.2. Для неконтролируемого пропуска (потока) транспортных средств, класс нагрузки назначается в виде класса "К" по схеме загружения нагрузки "АК" (рис. 2.1 а) вдоль и по ширине ездового полотна для 1^ого и 2^ого случаев загружения, принятых в СНиП.

Нагрузка по схеме "АК" на пролетное строение принята в виде равномерно-распределенной нагрузки с интенсивностью "К" кн/м (или 0,1 Кт/м) и одной двухосной тележки с нагрузкой на ось 10К кН (или 1К тс) для каждой полосы движения. При этом тележка устанавливается в наиболее невыгодное положение по длине пролета.

Коэффициенты надежности, динамический, полосности и другие коэффициенты принимают согласно действующего СНиП.

2.1.3. Для пропуска одиночных нагрузок в контролируемом режиме грузоподъемность определяют по схеме загружения НК 80, 4-хосного колесного транспортного средства, предусмотренного СНиП (рис. 2.1 б). Коэффициент надежности по нагрузке принимают равным 1.1. а динамический коэффициент - 1,0.

2.1.4. Грузоподъемность по общей массе и осевой нагрузке, предназначенной для установки дорожных знаков на дороге, определяют для шести эталонных схем 2 - 7-осных транспортных средств. При расчете их устанавливают в колонну однотипных транспортных средств на расстоянии от 10 до 22 м друг от друга в зависимости от типа эталонной схемы ( таблица 2.1 ), а по ширине ездового полотна как для нагрузки "АК".

2.1.5. Допускаемая общая масса (грузоподъемность) каждого эталонного транспортного средства определяется путем сопоставления усилий, возникающих от эталонной нагрузки с усилиями от нагрузки класса "АК", характеризующей грузоподъемность сооружения путем загружения соответствующих линий (поверхностей) влияния усилий для элементов конструкции.

2.1.6 . Для наиболее распространенных видов пролетных строений мостовых сооружений грузоподъемность их по общей массе эталонного транспортного средства определяют по формуле:

где т_А1 - грузоподъемность по общей массе эталонного транспортного средства для моста;

К_ф - класс нагрузки сооружения;

К_А11 - класс нагрузки К_А11 = 11;

т_А11 - допустимая общая масса транспортного средства, соответствующая классу по грузоподъемности сооружению равному A11 (по таблице 2.2).

Если при этом вычисленная величина т_М адекватна для конкретной эталонной схемы осевой массы выше 12 тонн, определяемую величину т_М снижают до значения, соответствующего осевой массе 12 тонн (см. таблицу 2.3 ).

2.1.7. Возможность пропуска конкретных или тяжеловесных транспортных средств с массой или осевыми нагрузками, превышающими установленную для сооружения грузоподъемность по эталонной нагрузке, определяют соответствующим расчетом с учетом пропуска нагрузки в контролируемом режиме.

2.1.8. Регулирование движения в неконтролируемом режиме по мосту с установленной грузоподъемностью по эталонным нагрузкам осуществляют с помощью соответствующих дорожных знаков по ГОСТ 10807-78 и ГОСТ 23457-86

ограничение массы (знак 3.11) при грузоподъемности ниже, чем по АК = 11;

ограничение нагрузки на ось (знак 3.12) при допускаемой осевой нагрузке менее 12 т;

ограничение скорости автомобиля (знак 3.24), если это необходимо из-за состояния покрытия, деформационных швов, узла сопряжения моста с насыпью для снижения динамического воздействия;

ограничение интервала (знак 3.16) между грузовыми транспортными средствами для определенной группы автопоездов или автомобилей.

Если мостовое сооружение соответствует классу нагрузки не ниже A11, то все виды транспортных средств по схемам таблицы 2.1 и параметрам (таблицы 2.3) должны пропускаться по сооружению в неконтролируемом режиме. При сниженной грузоподъемности сооружения для каждого транспортного средства по схеме таблицы 2.1 определяют наибольшую величину его массы, при которой транспортное средство может пропускаться по мостовому сооружению в неконтролируемом режиме. Перед сооружением устанавливают два знака 3.11 "ограничение массы" для 2-х и 3-хосных автомобилей и отдельно для автопоездов. При этом знаки грузоподъемности для автопоездов устанавливают с указанием числа осей и соответственно допустимой их массы. Следует также устанавливать стенд с информацией при въезде на данный участок дороги с мостом и дублирующие стенды за 3 - 5 км от сооружения (на стендах, знаках указывают количество осей и соответствующие значения массы).

2.1.9. Грузоподъемность сооружения определяется несущей способностью наиболее слабого элемента. Расчет несущей способности элементов мостового сооружения следует производить с учетом фактических геометрических размеров элементов, влияния дефектов и повреждений на распределение усилий от постоянных и временных нагрузок, на несущую способность элементов, с учетом прочностных и деформативных свойств материалов (бетона, арматуры, стали, древесины и др.) на рассматриваемый период времени.

2.1.10. Во всех случаях решению этих задач должно предшествовать обследование мостового сооружения, включающее

- ознакомление с технической документацией, для установления данных по сооружению и характера изменения его состояния, а именно устанавливают год проектирования или строительства пролетного строения, нормативную временную вертикальную нагрузку, под которую запроектировано сооружение; по проекту полную геометрию пролетного строения, конструкцию проезжей части и тротуаров, а также коммуникаций на мосту; типовой проект, по которому было возведено пролетное строение, если конструкция типовая; данные по авариям, связанным с повреждениями несущих элементов пролетного строения; грузоподъемность пролетного строения по предыдущему обследованию и время его проведения;

- уточнение расчетной схемы сооружения (пролетных строений, опор и их элементов) при необходимости с проведением испытаний;

- определение геометрических характеристик элементов по результатам замеров сечений (площади сечения элементов и их размеров, моментов сопротивления сечения, статических моментов и др.); для железобетонных конструкций определяют также положение арматуры, класс, ее количество и площадь в расчетных сечениях по проекту и исполнительной документации или производят вскрытие или просвечивание арматуры конструкций:

- определение прочностных и деформативных характеристик материалов конструкции (прочности бетона на сжатие, марки стали и арматуры, вида древесины); установление расчетных сопротивлений материалов и модуля упругости, которые следует принимать при определении несущей способности сечения;

- определение (прямым или косвенным путем) соответствия фактических размеров несущих элементов конструкций, конструктивным требованиям проекта или СНиПа (по толщине элементов, защитному слою, расположению арматуры и др.);

- выявление дефектов и повреждений конструкций, влияющих на снижение грузоподъемности элементов и сооружения в целом.

2.1.11. Класс бетона и арматуры, их состояние определяют по технической документации или результатам натурных исследований (см. п. 3.1.13 - 3.1.15). Дополнительно необходима проверка на карбонизацию бетона и содержание в нем хлоридов, что позволяет предвидеть вероятность роста коррозии арматуры без вскрытия и оценивать качество бетона и арматуры при определении грузоподъемности железобетонных конструкций на ближайшую перспективу.

2.1.12 . Прочностные характеристики и параметры пластичности и свариваемости сталей следует оценивать по рабочим чертежам КМ и КМД, данным заводских сертификатов либо по результатам испытаний образцов. В результате оценки должны быть установлены: фактическая марка стали, фактические свойства стали и их соответствие требованиям стандарта на сталь этой марки, действовавшим в период изготовления конструкций. Если металлоконструкции обследуемого сварного пролетного строения изготовлены до 1968 г. и минимальная температура воздуха может быть ниже минус 25°С, то необходима дополнительная проверка хладостойкости стали с отбором специальных образцов и проб.

В первую очередь необходимо использовать имеющиеся сертификаты на стальной прокат, которые хранятся в архивах завода металлоконструкций.

2.1.13 . Лабораторные исследования и испытания образцов, которые готовят из проб, отобранных из элементов обследуемых конструкций, проводят при отсутствии сертификатов или при недостаточности (противоречивости) содержащихся в них сведений; а также при обнаружении в конструкциях повреждений, которые могли быть вызваны низким качеством стали. В необходимых случаях исследования проводят при изыскании дополнительных резервов фактической несущей способности конструкций. При лабораторных исследованиях стали производят химический анализ, испытание образцов на растяжение и на ударный изгиб, выявление распределения сернистых включений в металл и металлографическое исследование.

2.1.14 . На деревянных мостах состояние древесины и элементов оценивают по результатам внешнего осмотра материалов конструкции. Вид использованной древесины и другие характеристики принимают по данным технической документации.

2.1.15. Выявление дефектов и повреждений в конструкциях, которые могут влиять на грузоподъемность мостовых сооружений, производят при внешнем осмотре всех несущих элементов и других деталей. Это плита проезжей части, пролетные строения (балки, фермы и т.д.) и связи между ними, элементы опор и фундаментов.

В сталежелезобетонных пролетных строениях для оценки грузоподъемности необходимо проверять состояние плиты и ее соединение со стальными главными балками, т.к. отсутствие или разрушение цементного раствора между плитой и верхним поясом балки приводит к расстройству соединений, а расстройства связи плиты с балкой, в виде жестких упоров, ведет к резкому падению грузоподъемности пролетного строения.

В железобетонных конструкциях общее их состояние оценивают по состоянию арматуры, бетона, узлов сопряжения и соединения. Особое внимание необходимо обращать на состояние предварительно-напряженных элементов, т.к. коррозия арматуры и потеря предварительного напряжения в конструкции также сильно снижают ее грузоподъемность.

В металлических конструкциях необходимо обращать внимание на коррозию металла и качество заклепочного, болтового и сварного соединений. В деревянных мостах выявляют места загнивания древесины, а также расстройство узлов сопряжения и соединения деталей и элементов.

2.1.16 . Работы по обследованию сооружения проводят в соответствии с требованиями нормативных документов.

2.2. Основные принципы расчета грузоподъемности

2.2.1. Для установления грузоподъемности сооружения следует определять с учетом имеющихся изменений в статической схеме и влияния дефектов:

предельные усилия для расчетных элементов конструкций по предельному состоянию (несущая способность S_пред);

усилия, возникающие от постоянной нагрузки (S_пост^pасч) и от пешеходов (S_тол^pасч);

долю усилия в расчетном элементе конструкции, которую можно допустить от временной нагрузки, определяемой грузоподъемность сооружения (S_вр^pacч).

2.2.2. Грузоподъемность, устанавливаемую по схеме нагрузки АК, НК 80 и эталонным транспортным средствам, определяют, вычисляя усилия от этих нагрузок S_вp и сопоставляя их со значением расчетного усилия (S_вp^paсч), при соблюдении условия: S_вp = (S_вp^pасч). Класс нагрузки "К" принимают с точностью до 0,1 величины. Одиночную массу по схеме НК 80 и эталонной нагрузки - до 1 тонны, а осевой - до 0,1 тн.

2.2.3. Если грузоподъемность элементов сооружения выражается через нагрузки по схеме АК или эталонных транспортных средств, то долю расчетных усилий от временных нагрузок вычисляют для первого случая загружения по СНиП. предусматривающего размещение нагрузки на проезжей части, в которую не входят полосы безопасности, по формуле:

Если движение по сооружению осуществляется временно (например, при производстве ремонтных работ и т.д.) по полосам безопасности (второй случай загружения по СНиП) нагрузку от пешеходов на тротуаре в формуле 2.1 допускается не учитывать.

Если грузоподъемность сооружения выражается через одиночную нагрузку, по схеме НК 80 с загружением согласно СНиП, то допускаемые значения расчетных усилий от временных нагрузок вычисляются по формуле (2.1) без учета нагрузки от пешеходов, т.е.

В формулах 2.1 и 2.2 S_пред - предельное усилие, воспринимаемое элементом конструкции и рассчитываемое согласно указаний разделов 3 - 6 ; S_пост^расч - расчетное усилие в сечении от постоянной нагрузки и S_толпы^расч - усилие от толпы на тротуаре, определяемое по СНиП, [S]_вр^pacч - предельное значение расчетного усилия от временной нагрузки, воспринимаемой элементом. S_прочие^расч - усилия от других нагрузок и воздействий, учитываемых совместно с вертикальной нагрузкой от транспортных средств, определяемой по СНиП.

2.2.4. Задача определения грузоподъемности может быть решена как теоретически, так и экспериментально-теоретическими методами.

Теоретический метод следует применять в случаях достаточной информационной базы (возможности вычисления действительной жесткости элементов конструкции, имеющих дефекты, и возможности выбора конкретной расчетной схемы при наличии дефектов отдельных связей в пространственной системе пролетного строения и ее расчета).

При теоретическом методе значения S_вp, от временной подвижной вертикальной нагрузки, вычисляют по результатам загружения линий (поверхностей) влияния усилий в рассчитываемых элементах с учетом дефектов (и без них) применяя, в основном, расчетные программы, разработанные многими учебными, научно-исследовательскими и проектными институтами (МАДИ, ЦНИИС, Союздорпроект, ГипродорНИИ, его филиалы и др.), позволяющие получать ординаты линий (поверхностей) влияния усилий в балках и опорах.

Для построения ординат поперечных линий (поверхностей) влияния в пролетных строениях с дефектами могут быть также использованы соответствующие таблицы приложений Б и В для железобетонных конструкций.

2.2.5. Экспериментально-теоретический метод используют в случаях, когда влияние дефектов конструкции не может быть определено теоретически.

При этом методе определяют экспериментально жесткостные характеристики (деформации) отдельных элементов в пространственной системе пролетного строения и ординаты для построения поперечных линий влияния усилий на главные балки пролетных строений. По эти данным определяют грузоподъемность, как в теоретическом методе.

Для определения усилий в железобетонных главных балках используют экспериментально полученные по результатам испытания моста поперечные линии влияния прогибов, кривизны или относительные удлинения (в уровне центра тяжести растянутой арматуры). Результатом обработки этих данных являются ординаты линии влияния коэффициентов поперечного распределения усилий в середине пролета главных балок.

2.2.6. Необходимость проведения испытания сооружения устанавливает организация, проводящая обследование, в зависимости от характера обнаруженных дефектов и возможности теоретического учета их влияния, а также от полноты информации о сооружении и возможности выявления всех дефектов при обследовании.

Статистические испытания проводят для определения прогибов и других характерных деформаций в сечениях главных балок, необходимых для расчета усилий. Подбор испытательной нагрузки производят расчетным путем. Испытания организуют в соответствии с СНиП 3.06.07-86 .

2.2.7. Грузоподъемность мостового сооружения принимают по минимальной грузоподъемности, определяемой несущей способностью заведомо слабых элементов по усилиям, возникающим в основных расчетных сечениях элементов или сечениях с дефектами, влияющими на несущую способность элемента и (или) сооружения в целом.

2.2.8. Перечень основных дефектов и характер их влияния на расчетную схему, геометрические характеристики элементов, прочностные и деформативные свойства материалов, несущую способность и распределение усилий между элементами, приведены в соответствующих разделах по определению грузоподъемности для железобетонных, металлических, сталежелезобетонных и деревянных пролетных строений и соответствующих опор.

2.2.9. При определении грузоподъемности пролетных строений и опор коэффициенты надежности γ для временных подвижных вертикальных нагрузок, сочетания нагрузок, динамические коэффициенты 1 + μ и коэффициенты S₁, учитывающие воздействие нагрузки с нескольких полос движения, принимают согласно требованиям действующих СНиП. а также рекомендаций п. 2.2.10 - 2.2.13 и разделов 3 - 7 настоящего документа.

2.2.10 . В случае разрушения покрытия проезжей части или наличия на нем неровностей, а также порожков около деформационных швов и в местах сопряжения с насыпью повышенные значения динамических коэффициентов устанавливают по результатам испытания сооружения на динамические нагрузки. При этом обязательно также проверяют грузоподъемность с динамическим коэффициентом по данным СНиП.

2.2.11. При разрушении покрытия на всей длине проезжей части с периодически повторяющимися выбоинами и наплывами и повышенными переломами продольного профиля над опорами значения динамических коэффициентов для железобетонных мостов следует принимать, как временное, до устранения дефекта согласно методики определения транспортно-эксплуатационных качеств мостовых сооружений.

2.2.12 . Коэффициенты надежности и другие коэффициенты условия работ, используемые для вычисления от толпы на тротуарах, принимают по действующему СНиП.

2.2.13 . Усилия от постоянных нагрузок для конструкций определяют по общим правилам строительной механики и принятой системы сбора нагрузок при проектировании пролетных строений и опор.

Постоянные нагрузки принимают по данным проектной и исполнительной документации. В этих случаях коэффициенты надежности и условий работ следует принимать в соответствии с требованиями действующего СНиП. Если получены действительные данные по собственному весу и размерам конструкции пролетного строения, то в зависимости от точности и числа замеров этих данных коэффициент надежности γ_т по нагрузке от собственного веса γ_т принимают следующим:

от веса несущих элементов (балка, плита, стойки, стенки, ригели и т.д.) при числе замеров 6 и более γ_т = 1,05 (0,9);

а при числе замеров менее 6 γ_т = 1,1 (0,9):

от веса слоев одежды мостового полотна (изоляция, защитный и выравнивающий слой) при числе замеров 6 и более γ_т = 1,15 (0,95).

а при числе замеров менее 6 γ_т = 1,2 (0,95).

Вес покрытия проезжей части и тротуаров γ_т =1,2.

Коэффициенты надежности, указанные в скобках и без скобок, принимают в соответствии с указаниями СНиП.

Во всех случаях принятая величина постоянной нагрузки должна быть не менее, чем нормативная нагрузка по проекту.

 

Таблица 2.1

Схемы эталонных транспортных средств (тс)

Таблица 2.2

Предельные массы эталонных транспортных средств (в тоннах) для пропуска по мостам, запроектированным под нагрузку А-11

(Неконтролируемый режим движения, без ограничения нагрузки на ось)

Таблица 2.3

Предельные массы эталонных транспортных средств (в тоннах) для пропуска по мостам, запроектированным под нагрузку А-11

(Неконтролируемый режим движения при нагрузке на ось Р меньше/равно 12 тс)

3. Определение грузоподъемности железобетонных пролетных строений

3.1. Определение предельных усилий в элементах

3.1.1. Методика определения грузоподъемности в данном разделе распространяется, в основном, на балочные разрезные, балочно-неразрезные и другие типы балочных пролетных строений мостовых сооружений из предварительно-напряженного и обычного железобетона. Расчетные положения могут быть использованы для других типов конструкций (арок, сводов и др.).

3.1.2. Предельные усилия S_пред в расчетных сечениях несущих элементов по условиям достижения предельного состояния при известном армировании определяют по указаниям действующего СНиП с учетом дефектов, снижающих несущую способность (обрывы, погнутость и коррозия стержней арматуры, уменьшение площади сжатой зоны бетона). Дефекты учитывают путем натурных измерений сечений или введения коэффициентов условий работы по п. 3.1.16 .

3.1.3. Расчетные сечения по прочности принимают в местах наибольших усилий в пролетных строениях, местах опасных дефектов, снижающих предельные усилия, а также в сечениях с резким изменением их размеров.

Так, в разрезных главных балках включают нормальное сечение в середине пролета, а в наклонных - сечения у опоры и в четверти пролета с учетом характера расположения арматуры и изменения размеров стенки.

В неразрезных балках при расчетах включают середину промежуточных пролетов и сечения на промежуточных опорах.

В крайних пролетах рассчитывают сечения, расположенные на расстоянии 0,4 длины пролета от крайней опоры. Наклонные сечения проверяют у промежуточных и крайних опор.

В плите проезжей части проверяют середину пролета и опорные сечения каждого расчетного направления плиты.

В арочных пролетных строениях проверяют сечения в арках в местах наибольших усилий, стойках и плите надарочного строения с учетом особенности их работы (совместно с элементами арки или при иной форме соединения с аркой).

3.1.4. В элементах пролетных строений из обычного железобетона, запроектированных до введения в действие СНиП II-Д.7-62. предельные по прочности изгибающие моменты в расчетном сечении при отсутствии данных об армировании (кроме типа арматуры) определяют по формуле:

где М_из - расчетный изгибающий момент в сечении по нормам года проектирования R_a - расчетное сопротивление арматуры по п. 3.1.11; [σ_а] - допускаемое напряжение и растяжение для арматуры по нормам года проектирования (таблице 3.1); т_ф - коэффициент, учитывающий дефекты по п. 3.1.16 ; при их отсутствии т_ф - 1,0; т_ар - коэффициент, учитывающий арочный эффект по п. 3.1.17 .

3.1.5. В опорных сечениях изгибаемых элементов пролетных строений из обычного железобетона, запроектированных до введения в действие СНиП II-Д.7-62, предельную по прочности поперечную силу определяют по формуле:

где [σ_от], [σ_хом] - допускаемые напряжения на отгибы и хомуты по нормам года проектирования для арматуры соответствующего типа; h - высота поперечного сечения элемента; α - угол, рад, принимаемый соответственно для балок □/4 и плит □/6; с = η_оh - длина проекции критического наклонного сечения (принимают не более 2h);

Таблица 3.1

Допускаемые напряжения

Примечание. Для других типов стали [σ_а] = 0.5 [σ_т]

Таблица 3.2

Расчетные значения поперечной силы

Примечание. Q - полная поперечная сила в расчетном сечении по нормам года проектирования.

Q_б = В·h/с - поперечная сила, передаваемая на бетон; В = 1,6 R_btbh; Q_от, Q_x - поперечная сила, передаваемая на отгибы и хомуты, определяемая по таблицы 3.2; т_а.д - коэффициент, учитывающий дефекты по п. 3.1.16 ; R_bt, R_a - по действующему СНиП.

Таблица 3.3

Плотность бетона

3.1.6. Изгибающий момент М_из и поперечную силу Q, соответствующие нормам года проектирования, определяют как максимальные расчетные усилия от всех основных сочетаний вертикальных постоянных и временных нагрузок, принятых по нормам года проектирования. Усилия, определяемые от сочетаний, в которых учитывается гусеничная или колесная нагрузка по нормам 1931-1953 г.г. следует уменьшить в 1,3 раза.

3.1.7. Нагрузку от собственного веса бетонных и железобетонных элементов вычисляют с учетом данных по плотности бетона и железобетона в кг/м³ (таблице 3.3).

3.1.8. Схемы и параметры временных подвижных вертикальных нагрузок, а также правила их установки, коэффициенты полосности и динамический принимают по нормам соответствующего года проектирования. Сведения о действовавших нормах проектирования приведены в приложении А.

3.1.9. При отсутствии данных о проектных нагрузках, допустимых напряжениях и времени проектирования из архивных и других источников, устанавливают год окончания строительства. Для установления года проектирования от года окончания, строительства отнимают: для малых мостов 2 - 3 года, средних мостов 3 - 4 года, больших мостов 4 - 5 лет. Если год проектирования совпадает с годом замены норм, в расчет принимают данные, определяющие меньшее значение усилий (М_из, Q).

3.1.10. Если в нормах приведены два класса временных нагрузок (например, Н-8 и Н-10. НГ-30 и НГ-60), а сведения о действительно заложенной в проекте нагрузке отсутствуют, при расчете несущей способности следует принимать из двух более легкую нагрузку. Для мостов постройки 1948 г. применение нагрузки Н-13 должно быть обосновано документальными данными. При отсутствии их в расчет вводят нагрузку Н-10.

3.1.11. Расчетные сопротивление стержневой и высокопрочной арматуры растяжению и сжатию принимают по действующему СНиП для предельных состояний первой и второй групп. Если для стержневой арматуры на момент строительства по соответствующему стандарту браковочный минимум предела текучести был принят ниже, чем по СНиП (как правило, по стандартам до 1961 г.), то расчетные сопротивления этой арматуры растяжению определяют для предельных состояний первой и второй групп по формуле:

где R_sn - нормативное сопротивление арматуры, принимаемое по указаниям п.3.1.12; γ_s - коэффициент надежности по арматуре принимаемый для предельных состояний по первой группе; для класса арматуры АI, АII, АIII (при □ 6 - 8 мм) - 1,16; для класса арматуры АIII (при □ 10 - 40 мм) - 1,13: для класса арматуры A-IV и А_Т-IV - 1,26; для предельных состояний по второй группе 1,0.

3.1.12. За нормативные сопротивления R_sn стержневой арматуры, высокопрочной проволоки и арматурных канатов принимают минимальные гарантируемые (с надежностью 0,95) значения предела текучести (физического или условного, равного значению напряжений, соответствующих остаточному относительному удлинению 0,2 %).

Указанные минимальные гарантируемые значения предела текучести определяют по стандартам, приведенным в технической документации, а при отсутствии ее - по стандартам, соответствующим году проектирования, соответствии с отмененными ГОСТ 5781-51, ГОСТ 5781-53 и ГОСТ 45781-58. Арматурная сталь периодического профиля марки Ст.5 (в настоящее время класс А-II) имеет браковочный минимум предела текучести R_sn = 274 МПа (2800 кгс/см²), а с 1961 г. - 294 МПа (3000 кгс/см²).

Значения допускаемого напряжения или расчетного сопротивления арматуры определяют также по нормам, соответствующим году проектирования (см. таблице 3.2).

3.1.13 . Количество, расположение и класс арматуры в несущих элементах определяют по технической документации. Если документация отсутствует, то геометрическим параметрам пролетного строения определяют его принадлежность к тому или иному типовому проекту. Если одни и те же геометрические параметры пролетного строения отвечают нескольким типовым проектам или нескольким вариантам армирования в одном типовом проекте, вскрывают арматуру или необходимые данные устанавливают методами интроскопии.

3.1.14. Класс бетона определяют по технической документации; если документация отсутствует, то по соответствующим типовым проектам или нормам, соответствующим году проектирования (см. таблице 3.2). При отсутствии проектных и других данных по бетону его расчетные сопротивления определяют на основании изучения прочностных свойств неразрушающими методами (молотка Шмидта. Кашкарова. методом вырыва и др.) по стандартам, действующим на период обследования. Класс бетона по прочности, коэффициент надежности принимают по СНиП для действительной марки бетона.

3.1.15 . Степень поражения арматуры коррозией устанавливают:

при ширине раскрытия трещин 0,5 мм и более прямым измерением со вскрытием защитного слоя выборочно в местах расчетных сечений:

при ширине раскрытия трещин менее 0,5 мм косвенным методом по графику (рис. 3.1) с экстраполяцией в необходимых случаях, принимая при этом за момент образования трещины год постройки моста.

3.1.16 . Все расчетные характеристики бетона и арматуры, а также основные расчетные положения принимаются согласно, действующего СНиПа с учетом указаний раздела 2 настоящего ОДН.

Перечень основных дефектов приведен в таблице 3.4 . В таблице приводится характер влияния дефекта на элемент и методы его учета. Дефекты элемента учитывают либо прямым изменением его размера, либо с помощью введения коэффициентов условия работы в расчетные формулы.

Коэффициенты, учитывающие дефекты, определяют по формуле:

т_ф = т_ал·т_bл,

Таблица 3.4

Перечень основных дефектов

 - при учете коррозии арматуры:

 - при учете обрыва стержней:

 - при учете погнутости стержней;

 = при учете дефектов сжатой зоны бетона.

где d - диаметр арматуры: п - число стержней арматуры; п_обр, п_гн, число оборванных и погнутых стержней; _ - стрелка выгиба арматуры; z₁, z - при учете дефектов сжатой зоны бетона и без их учета; δ - глубина коррозии стержня.

3.1.17 . В монолитных мостах к предельным изгибающим моментам в расчетных сечениях элементов, таких, как плита, продольные и поперечные балки, вводят повышающий коэффициент условий работы т_ар (учитывающий арочный эффект), значения которого следующие:

Для плиты проезжей части при соотношении сторон а/b больше-равно 2/3, но

меньше 3/2                                                                                                                      1,25

То же, при отношении короткой стороны к длинной а/b меньше 2/3                     1,10

Для средних пролетов многопролетных поперечных

и продольных вспомогательных балок                                                                       1,2

Для однопролетных поперечных балок и крайних пролетов многопролетных поперечных и продольных вспомогательных балок                                                      1,1

3.2. Определение усилий от временных нагрузок в пролетных строениях.

3.2.1. Величину усилий M, Q от временных нагрузок в расчетных сечениях элементов конструкций (балки) определяют согласно формул 2.1 и 2.2 (п. 2.12). Класс нагрузки "К" подбирают путем сравнения усилий в этих сечениях от временных нагрузок с усилиями от нагрузки по схеме нагружения АК. Усилия от схемы нагружения АК рассчитывают с учетом пространственной работы. Усилия в главных балках допускается определять как произведение усилия, полученного из расчета плоской схемы на соответствующий коэффициент поперечной установки, полученный из пространственного расчета или по результатам натурных испытаний.

3.2.2. Изгибающий момент от временной вертикальной нагрузки в рассчитываемом сечении главной балки определяют по формуле:

где i - номер главной балки (слева направо по поперечному сечению главных балок); М⁰ - изгибающий момент в пролетном строении от нагрузки по схеме АК или колонн эталонной автомобильной или одиночной нагрузок; K⁽ⁱ⁾_q - коэффициент поперечной установки для i - й балки); K⁽ⁱ⁾_q для сечения в середине пролета балки вычисляют по п. 3.2.5 (для расчетного метода) или по результатам испытаний; т₀ - 1,05 (число осей в пролете две и более); т₀ = 1,15 (одна ось в пролете).

3.2.3. Поперечную силу в любом сечении i-ой балки от нагрузки АК (тоже от колесной нагрузки) определяют по формуле:

где Q₀ - поперечная сила от нагрузки АК или колесной нагрузки;

K⁽ⁱ⁾_q - коэффициенты поперечной установки для i-й балки.

3.2.4. Поперечную силу в опорном сечении i-й балки от нагрузки АК и от колесной нагрузки определяют по формуле:

где: Q°_оп - поперечная сила от нагрузки АК или колесной нагрузки

К_рыч - коэффициент поперечной установки для АК или колесной нагрузки, вычисленной по правилу рычага для i-й балки.

3.2.5. Коэффициенты поперечной установки Kⁱ_q для колонн или отдельных транспортных единиц определяют при помощи поперечных линий влияния нагрузки для i-ой балки пролетного строения по формуле:

где n, i, k - ординаты поперечной линии влияния нагрузки для i-ой балки под центрами колес нагрузки: R - общее число рядов колес при заданной поперечной установке нагрузки.

3.2.6. Коэффициенты поперечной установки  для толпы при одном тротуаре определяют по формуле , где η_ik - ордината поперечной линии влияния для i-ой балки под центром тяжести тротуарной нагрузки.

3.2.7. Для пролетных строений по выпуску 56 (Союздорпроект) с нарушением связей между балками по нижней зоне балок матрицы ординат поперечных линий влияния для середины пролета приведены в приложении Б и В. /1).

3.2.8. В случае нарушения жесткости крайних балок из-за их повреждений матрицы ординат даны в приложении В для типовых пролетных строений по выпускам 56. 56 Д. 710/5 Союздорпроекта при следующих соотношениях жесткости балок в пролете:

Вариант 1. Одна крайняя балка (по схеме в таблицах балка № 1) имеет жесткость 0,5 EI. а остальные - EI.

Вариант 2. Две крайние балки (№ 1 и последняя) имеют жесткость 0,5 EI, a остальные - EI.

В таблицах приложения В приняты следующие обозначения:

Т.П. - 56 (56 Д или 710/1) - типовой проект по выпуску 56 (56 Д или 710)

3.2.9. При отсутствии повреждений покрытия проезжей части плиту рассчитывают на сосредоточенную нагрузку с учетом ее распределения покрытием толщиной Н по площадке со сторонами:

а₁ = а₂ + 2Н;               b₁ = b₂ + 2H.

где а₂, b₂ - размеры зоны контакта силы Р с покрытием (рис. 3.2).

3.2.10. При расчете изгибающего момента в середине пролета □_а и □_b рабочую ширину а или b балочной плиты принимают следующей:

если на плите расположены один или несколько грузов и их рабочие ширины не перекрываются, то при работе плиты с пролетом □_b (рис. 3.3.а) а = a₁ + □_b/3. но не менее 2/3□_b а с пролетом □_а (рис. 3.3.б) b = b₁ + □_а/3.но не менее 2/3□_а;

если на плите расположено несколько грузов и их рабочие ширины не перекрываются, то при работе ее с пролетом □_b (рис. 3.4.а) а = t + a₁+ □_b/3, но не менее 2/3□_b, а с пролетом □_а (рис. 3.4.б) b = c₁ + b₁ + □_а/3, но не более с + c₁. При этом в расчете принимают суммарный вес грузов в пределах рабочей ширины.

3.2.11. При расчете поперечной силы в опорном сечении рабочую ширину а или b балочной для каждого груза принимают отдельно в зависимости от его расположения вдоль расчетного пролета и их усилия суммируют (рис. 3.5, а. б): а₀ = a₁. но не менее 1/3□_b; а = a₁ + □_a/3, но не менее 2/3□_b; b₀ =  c₁ + b₁, но менее 1/3□_a; b₁ = c₁ + b₁ + □_a/3, но не более с₁ + с.

Рабочую ширину консольной плиты с грузом на расстоянии с от корня консоли принимают (рис. 3.6): по нормам 1948 г. и ранее - а = a₁ + 0,8с, но не менее 1,5с, а по действующим нормам а = a₁ + 2с.

3.2.12. Усилия в балочных плитах (кроме консольных) определяют в соответствии с таблицей 3.5.

3.2.13. При отношении длин сторон плиты меньше 2 ее рассматривают как опертую по всему контуру. Изгибающие моменты от равномерно распределенной по всей плите нагрузки определяют по таблице 3.5.

Таблица 3.5.

Значения изгибающего момента в балках

Таблица 3.6.

Значения изгибающего момента в плите

Для получения изгибающего момента на 1 м ширины плиты все значения таблице 3.6 умножаем на q□², где q - нагрузка, тс/м². а □ - наименьший пролет, м.

3.2.14. Изгибающие моменты в плитах, опертых по контуру от временных нагрузок, распределенных по площадкам при центральном положении груза, определяют по таблице 3.7. Размеры площадки загружения (a₁, b₁) и плиты (□_а, □_b) представлены на рис. 3.7.

3.2.15. Учет защемления по контуру производят при помощи коэффициентов 0,75 для опорных моментов и 0,525 - для моментов в пролете. Расчетные значения М_а и М_b в тс·м/м. отнесенные к полосе 1 м. получают умножением заданной сосредоточенной силы Р (в тс). распределенной по площадке с размерами а₁ и b₁, на коэффициенты в таблице 3.7.

3.2.16. Поперечные силы от равномерно распределенной по плите нагрузки находят после распределения ее по двум направлениям как для простой балки в соответствии с п. 3.3.10.

Поперечные силы от сосредоточенных сил находят как для плит опертых двумя сторонами при наиболее невыгодном загружении. Рабочую ширину плиты принимают равной a₁ и b₁ в зависимости от направления расчетного пролета.

Таблица 3.7

Значения изгибающих моментов в плитах опертых по контуру от временных нагрузок

Примечание. Изгибающие моменты в плитах от нагрузки, распределенной по площадке, приведены по данным акад. Б.Г. Галеркина.

3.2.17. Для концевых участков бездиафрагменных пролетных строений возможны три расчетные схемы балочных плит: с жестко заделанными продольными гранями, с шарнирным опиранием продольных граней и жестким закреплением одной боковой грани (консольная плита).

3.2.18. Значения коэффициентов К_i (i =1, 2…..10) для определения прогибов плиты w, поперечных сил Q_x. Q_v и изгибающих моментов М_х и М_у при различных условиях ее опирания приведены в таблице 3.8.

Для нагрузки, равномерно распределенной по всей поверхности плиты или на части ее по длине а > b, или а □b_k (рис. 3.8, а. б)

w = К₁·qλ4/ D;                        М_х = К₂ qλ²;                M_y = K₃ qλ²;

(3.8)

Q_x = К₄ qλ;                  Q_y = К₅ qλ.

Для сосредоточенного груза Р (тс) или для нагрузки, равномерно распределенной по площадке размером λ 05 λ для балочной плиты 05 λ; 05 λ для консольной (рис. 3.8. в):

w = К₆·Pλ²/D;             M_x = K₇ P;                  M_y = K₈ P;

(3.9)

Q_N = K₉·P/λ;                           Q_y = K₁₀·P/λ;

D = Eh/12(1 -μ²).

E - модуль упругости плиты, тс/м²; h - толщина плиты, см.

4. Определение грузоподъемности сталежелезобетонных пролетных строений

4.1. Основные положения расчетов

4.1.1. К сталежелезобетонным относят пролетные строения со стальными и железобетонными элементами, совместно работающими в составе единой конструкции.

4.1.2. При определении грузоподъемности сталежелезобетонных пролетных строений необходимо учитывать ряд особенностей конструкций к которым относятся следующие:

- совместная статическая работа элементов конструкций, выполненных из различных материалов (стали и железобетона), которая зависит как от состояния этих элементов, так и от объединительных деталей (упоров и др.), реально обеспечивающих силовое взаимодействие;

- многостадийный характер статической работы с последовательным включением различных элементов при возведении, и с частичным их выключением - по мере механического и коррозионного износа в процессе эксплуатации.

Необходимо учитывать также, что в период с 1959 по 1975 годы, сталежелезобетонные пролетные строения возводились по многочисленным проектам различных организаций, которые мало отличались по внешним признакам, но предусматривали заметные отличия сечений элементов конструкций.

4.1.3. Оценку грузоподъемности главных балок сталежелезобетонных пролетных строений следует производить с использованием основных положений СНиП и указаний настоящего ОДН.

Расчетные сопротивления бетона плиты при оценке грузоподъемности принимают по СНиП, в соответствии с фактическим классом бетона по прочности на сжатие на момент обследования, который определяется по реальной марке бетона, с использованием техдокументации и с применением неразрушающих методов контроля.

4.1.4. Расчетные сопротивления стержневой арматуры принимают по СНиП. Если на момент строительства моста браковочный минимум предела текучести стержневой арматуры по соответствующему стандарту был принят ниже чем по СНиП. то расчетное сопротивление этой арматуры растяжению следует определять по пункту 3.1.11 раздела 3 настоящего ОДН.

4.1.5. Расчетные сопротивления проката для различных видов напряженных состояний следует принимать в соответствии с СНиП. При этом значение предела текучести R_yn и временного сопротивления R_un следует принимать:

- для сталей, у которых приведенные в сертификатах или полученные при испытаниях значения предела текучести и временного сопротивления соответствуют требованиям действовавших на момент строительства моста государственных стандартов или технических условий на сталь - по минимальному значению, указанному в этих документах;

- для сталей, у которых приведенные в сертификатах или полученные при испытаниях значения предела текучести и временного сопротивления ниже предусмотренных государственными стандартами или техническими условиями на сталь, действовавшими на момент строительства моста - по минимальному значению предела текучести из приведенных в сертификатах или полученных при испытаниях.

4.1.6. При необходимости более точного учета фактических (повышенных) механических свойств стали в рамках оценки грузоподъемности допускается назначать расчетные сопротивления по значениям R_уn и R_un, определенным в результате статистической обработки данных испытаний не менее чем 10 образцов от партии.

Вычисление предела текучести R_уn или временного сопротивления R_un по результатам статистической обработки производится по формуле (180) приложения 8а СНиП II-23-81 (издание 1991 г.).

4.1.7. Коэффициент надежности по материалу следует принимать:

- для конструкций, изготовленных после 1984 г - по СНиП;

- для конструкций, изготовленных до 1984 г из углеродистой стали по ГОСТ 6713 γ_m = 1,15, из низколегированной стали 15ХСНД по ГОСТ 6713 γ_m = 1,228, из низколегированной стали 10ХСНД по ГОСТ 6713 γ_m =1,18, из низколегированной стали с пределом текучести до 39 кг/см² по ГОСТ 19281, 19282 и 5058 γ_m =1,10, свыше 39 кг/см² - γ_m =1,15 (к данным СНиП введен дополнительный понижающий коэффициент y_m,1 =l,05, учитывающий "возраст" стали, аналогично п. 20.1. и таблицы 2 СНиП II-23-81 издания 1991 г.).

Если проектом допускалось применение в несущих конструкциях разных марок стали (например. 15ХСНД по ГОСТ 6713 и 10Г2С1 по ГОСТ 19281), то в расчетах следует использовать меньшие из соответствующих возможных значения расчетных сопротивлений γ_m, R_yn.

4.1.8. Расчетные сопротивления стыков и соединений, методы расчета, включая учет пластических деформаций, следует принимать в соответствии с требованиями СНиП.

4.1.9. Постоянные нагрузки и воздействия следует определять в соответствии с СНиП. Для величины постоянной нагрузки от собственного веса металлических конструкций, определенной по чертежам КМД с учетом наплавленного металла и крепежных изделий, допускается принимать y_f = 1,05.

Коэффициенты надежности к проектной величине нагрузки от веса покрытия ездового полотна и тротуаров следует принимать по СНиП, если фактическая толщина покрытия не превышает проектную более чем на 50 %; в противном случае величину коэффициента следует соответственно увеличивать (см. п. 2.2.13).

4.1.10. Нагрузки от собственного веса железобетонной плиты и дорожного покрытия следует вводить в расчет с учетом фактической последовательности возведения сооружения (т.е. по стадийной работе), регулирования усилий и ремонтов, что должно быть установлено в результате анализа проектной, исполнительной и эксплуатационной документации.

4.1.11. Воздействия ползучести и усадки бетона, а также неравномерные температурные воздействия не учитываются при поверочном расчете главных балок с полным расстройством объединения с железобетонной плитой на участках от свободных концов до мест, где "окна" под упоры и плита находятся в работоспособном состоянии.

4.1.12. При расчете главных балок на основании данных обследований и испытаний необходимо учесть все выявленные дефекты, влияющие на грузоподъемность. В случае значительной разницы дефектов и повреждений для двух главных балок пролетного строения каждая из них рассчитывается раздельно, а при незначительной разнице может быть использована условная расчетная модель, в которой охватываются дефекты каждой из балок.

4.1.13. В таблице 4.1 приведены некоторые характерные дефекты и повреждения плиты и объединения плиты со стальными конструкциями, способы учета дефектов и повреждения при выполнении расчетов грузоподъемности, а также характер влияния дефектов и повреждений на работу элемента (конструкции). Приведенные в таблице 4.1 количественные оценки снижения грузоподъемности являются ориентировочными и не могут быть использованы в качестве результатов обследования вместо расчета грузоподъемности.

Таблица 4.1.

Перечень дефектов железобетонных плит

4.1.14. Дефекты и повреждения, связанные с общим снижением прочности или с расстройством поперечных швов сборной плиты, следует оценивать количественно величиной:

К_а = Е_b.f ×А_b.f/Е_b.t×А_b.t

где Е_b.t и Е_b.f - соответственно, фактический (с учетом реальной прочности) и теоретический (отвечающий проектной марке бетона) модули упругости бетона;

А_b.f и A_b.t - соответственно, фактическая и теоретическая (проектная) площади поперечного сечения плиты.

При оценке фактической прочности плиты в целом коэффициент К_а является редукционным коэффициентом осевой жесткости плиты. Для поперечного стыка этот коэффициент отвечает доле приведенного поперечного сечения плиты, фактически воспринимающей продольное усилие в стыке. Аналогичным образом коэффициент К_а используется для оценки условий передачи продольных усилий в стыке с взаимным перепадом смежных плит по высоте, здесь в качестве величины может быть принято отношение общей части вертикальных проекций поперечных сечений смежных плит к теоретической площади сечения плиты.

4.1.15. В таблице 4.2 приведены некоторые характерные дефекты и повреждения стальных конструкций, характер их влияния на работу пролетного строения и его грузоподъемность, способы учета дефектов и повреждений при поверочном расчете.

Таблица 4.2

Перечень дефектов металлических конструкций

4.2. Методика расчета грузоподъемности

4.2.1. Определение грузоподъемности железобетонной плиты следует производить с использованием расчетного аппарата СНиП. подбором величины класса нагрузки АК, которой соответствуют предельные усилия с учетом имеющихся дефектов, методом последовательных приближений.

При этом горизонтальные (продольные и поперечные) нагрузки принимаются по СНиП, применительно к классу К, определенному расчетом на прочность и общую устойчивость основных конструкций. Временная нагрузка на тротуарах не учитывается в тех случаях, когда фактическое состояние сооружения исключает нахождение людей на тротуарах (тротуарные плиты отсутствуют или сильно разрушены и т.д.).

4.2.2. Точное воспроизведение деталей механизма статической работы сталежелезобетонного пролетного строения с расстраивающейся железобетонной плитой и с развитием расстройств соединений между плитой и металлическими балками в расчетной модели весьма затруднительно, поэтому предлагается использовать приближенную расчетную модель работы соединений, которая дает с заметным запасом реальную возможность фактической оценки работы конструкций с учетом данных обследований и испытаний. Для расчетов с использованием стержневой модели конструкции предлагается использовать гипотезу о диаграмме работы упоров, сходной с диаграммой Прандтля. До достижения предельной величины сдвигающего усилия, приходящегося на упор, равной S_h = 1,6R_bA_b.dr где S_h - сдвигающее усилие, приходящееся на один упор, соответственно при расчете по прочности или выносливости; A_b.dr - площадь поверхности смятия бетона упора), действует прямо пропорциональная зависимость между сдвигающим усилием и смещением оси плиты относительно верхнего пояса в месте расположения упора. После достижения предельного значения величина усилия остается постоянной и происходит перераспределение с дополнительной нагрузкой на соседние упоры.

4.2.3. С учетом приближенного характера поверочных расчетов допускается определять суммарные напряжения от расчетных нагрузок и воздействий (с учетом коэффициентов сочетаний) при работе в упругой стадии и сравнивать их с величиной расчетного сопротивления mR_v. к которой вводится единый поправочный коэффициент по таблице 4.3 учитывающий упругопластический характер работы конструкции и другие факторы.

Таблица 4.3.

Поправочные коэффициенты

При наличии расстройств плиты и ее соединений с металлическими балками не может быть реализовано разгружающее влияние сжатого бетона плиты проезжей части на несущую способность верхних поясов металлических балок и поправочный коэффициент для верхнего пояса должен приниматься, равным 1,0.

4.2.4. Остальные расчетные проверки стальных конструкций (по прочности при сложном напряженном состоянии, по общей и местной устойчивости) должны производиться по усилиям, определенным в соответствии с рекомендациями для принятого класса нагрузки К, соответствующего условиям прочности по нормальным напряжениям.

4.2.5. При оценке грузоподъемности в ряде случаев следует учитывать крутильную жесткость пространственной конструкции в виде двух главных балок, связанных между собой поперечными связями, железобетонной плитой проезда и нижними продольными связями. Это проявляется в существенно более равномерном распределении между балками эксцентрично расположенной в сечении моста временной нагрузки по сравнению с традиционным методом расчета по "внецентренному сжатию" или (при двух главных балках) - по "правилу рычага". Учитывать крутильную жесткость не следует при отсутствии нижних продольных связей или при значительных деформациях большого числа диагоналей связей, вызванных, например, воздействием карчехода при сверхнормативном горизонте весеннего паводка (такие случаи известны в практике эксплуатации мостов), а также при значительном расстройстве железобетонной плиты проезда и ее соединений со стальными балками;

4.2.6. Для достаточно точного расчета поперечного распределения временной нагрузки могут быть использованы различные методики. Возможно представление пролетного строения в целом в виде пространственной модели, образованной из стержней и пластинчатых элементов, либо только из стержней; в последнем случае стенки балок и плита моделируются энергетически эквивалентными рамными или ферменными конструкциями. Расчет производится с помощью достаточно широко распространенных программ или программных комплексов, реализующих задачу статического анализа пространственных систем, как правило, на базе метода конечного элемента. Возможен вариант моделирования пространственной системы пролетного строения тонкостенным стержнем замкнутого переменного сечения. Программы, реализующие этот метод (с определением секториальных геометрических характеристик), также достаточно известны.

4.2.7. В большинстве случаев для практических целей при определении "коэффициента поперечной установки" достаточна точность приближенного метода, основанного на анализе результата большого числа более точных методов расчетов. Формула для определения "коэффициента поперечной установки" при двух главных балках представляется в виде

η = 1/2 ± Θе_р/а

где Θ меньше (равно) единицы, зависит от определяемого фактора, положения рассматриваемого сечения, величины пролета;

е_p - эксцентриситет нагрузки;

а - расстояние между главными балками.

С достаточной точностью для сечений в средних половинах пролетов от 42 до 84 м можно принимать Θ от 0,5 до 0,6, одинаковыми для изгибающих моментов и прогибов, с уменьшением по мере роста величины пролета. Для изгибающих моментов в зонах неразрезных балок в сечениях, близких к опорным, для поперечных сил и опорных реакций Θ = 0,9 - 1,0. т.е. эти величины следует определять по "правилу рычага". В зонах, где выявлено расстройство плиты или ее соединений с главными балками, усилия в балках от временных нагрузок также следует определять без учета пространственной работы, по "правилу рычага".

4.2.8. На первом этапе производится расчет балочной сталежелезобетонной конструкции на действие постоянных и временных нагрузок, усадки и ползучести бетона, температурных воздействий. При наличии коррозионных повреждений стальных конструкций (как постоянных по длине, так и локальных) может быть выполнен их учет как при статических расчетах (путем уменьшения расчетной толщины элементов), так и при проверках прочности. В расчетной модели могут быть учтены выявленные дефекты и повреждения плиты, количественная оценка которых постоянна по длине (уменьшение прочности, расчетной толщины или ширины плиты), что производится с помощью введения вышеприведенного коэффициента К_а ≤ 1 к осевой жесткости плиты. На втором этапе расчета может быть смоделирована расчетная схема одной из сталежелезобетонных главных балок, в которой учитываются как локальные, так и общие дефекты и повреждения железобетонной плиты проезжей части. В этой расчетной схеме могут воспроизводиться выявленные при обследованиях и испытаниях дефекты и расстройства. Так, для элементов расчетной схемы, моделирующих упоры, вводятся жесткостные и силовые характеристики, которые отвечают выявленному в конкретном упоре этапу работы (линейно-упругая характеристика - для 1-го этапа, возможное исключение из работы - для 2-го этапа, безусловное исключение из работы - для 3-го этапа работы). При наличии разрушений поперечных швов плиты в расчетную схему могут быть введены элементы, длина которых отвечает ширине шва, со сниженной осевой жесткостью. Если обнаруженная трещина проходит через сечение плиты с сохранением передачи усилий только над балками (включая зону вутов), то понижающий коэффициент К_а для зоны шва может составлять 0,5 - 0,7.

4.2.9. Производится расчет расчетной схемы на одновременное действие 2-й части постоянной нагрузки и временной нагрузки, отвечающей классу К с рассчитанным "коэффициентом поперечной установки". При этом временная нагрузка устанавливается в наиболее невыгодные положения для расчетных сечений главных балок. Так, при расчете разрезной балки, имеющей расстройства соединений на концевых участках, следует загружать равномерно распределенной нагрузкой всю длину балки, а двухосную тележку устанавливать в месте расположения первых (от опоры) сохранивших работоспособность упоров и над местами изменений сечений нижних поясов. Для неразрезных балок следует выполнять аналогичные проверки концевых боковых пролетов, а также зон расстройства соединений ближе к промежуточным опорам. Для каждой установки временной нагрузки производят итерационный расчет и получают величины расчетных напряжений в поясах главных балок от 2-й части постоянной и временной нагрузок, а затем - и суммарные напряжения с учетом результатов расчетов 1 этапа. После сравнения суммарных напряжений с расчетными сопротивлениями (при учете коэффициентов таблицы 4.1) может быть сделан вывод о соответствии или несоответствии несущей способности сталежелезобетонной конструкции и введенного в расчет класса К временной нагрузки. Методом последовательных приближений уточняется предельная величина К, которая определяет грузоподъемность сталежелезобетонного пролетного строения по нормальным напряжениям.

4.2.10. Полученная величина К далее используется при проверках расчетных сечений балки на действие касательных напряжений, совместное действие нормальных и касательных напряжений, при проверках общей устойчивости металлических балок (на участках действия сжимающих напряжений в нижних поясах), местной устойчивости вертикальных стенок и свесов сжатых полок поясов балок.

4.2.11. С использованием того же класса нагрузки К производится проверка прочности среднего прогона (при его наличии), прочности и устойчивости элементов поперечных и продольных связей, а также их прикреплений.

4.2.12. В таблицах 4.4 - 4.6 приведены результаты определения грузоподъемности и расчетного давления на ось в наиболее распространенных на сети Федеральных автомобильных дорог РФ сталежелезобетонных пролетных строений, рассчитанных согласно, требований СНиП.

Таблица 4.4

Определение расчетной грузоподъемности сталежелезобетонных пролетных строений согласно, требований раздела 5 СНиП 2.05.03-84*

*) расчетная грузоподъемность бездефектных пролетных строений определена только по несущей способности главных балок, включая сечения с ослаблениями в местах монтажных стыков, но без учета несущей способности элементов прогонов, поперечных и продольных связей, соединительных элементов между железобетонной плитой проезжей части и металлическими балками.

Таблица 4.5

Определение расчетного давления на ось эталонных транспортных средств при расчете сталежелезобетонных пролетных строений на А11 по СНиП 2.05.03-84*

Таблица 4.6

Исходные данные, принятые при определении расчетного давления на ось эталонных транспортных средств при расчете сталежелезобетонных пролетных строений на АН по СНиП 2.05.03-84*

5. Определение грузоподъемности стальных пролетных строений

5.1. Расчет несущей способности элементов стальных пролетных строений производят согласно указаний СНиП "Мосты и трубы" с учетом их фактического состояния по данным обследования сооружения. Все расчетные характеристики материалов следует принимать по действующим нормативным документам с учетом положений п. 4.1.5 - 4.1.8. Общие положения расчета грузоподъемности изложены в разделе 1.

5.2. При определении грузоподъемности стальных пролетных строений в общем случае должны быть выполнены поверочные расчеты с учетом фактического состояния конструкций в сечениях главных балок в серединах пролетов; главных балок над опорами для консольных и неразрезных конструкций, а также в местах изменения сечения балок в близи опор. Расчет железобетонной плиты проезжей части выполняют на воздействие местной нагрузки с учетом указаний раздела 3 настоящих ОДН.

Грузоподъемность пролетных строений в виде сквозных ферм определяют по наиболее нагруженным поясам и раскосам, а также по поврежденным элементам. Одновременно проверяют расчетом грузоподъемность болтовых, сварных и заклепочных соединений в этих местах.

В поврежденных несущих элементах рассчитывают имеющие потери сечения или недопустимые погиби.

В случаях применения деревянной конструкции проезжей части при расчетах следует руководствоваться соответствующим разделом СНиП и указаниями раздела 7. настоящих ОДН.

5.3. Расчет элементов с учетом дефектов и повреждений в случае сохранения проектной расчетной схемы сводится к поверочному расчету сечений. Если дефекты или повреждения влекут изменение расчетной схемы конструкции, следует производить перерасчет усилий.

Перечень дефектов и повреждений, снижающих несущую способность элементов стальных пролетных строений, приведен в таблице 5.1.

5.4. Перерасчет усилий в стальных пролетных строениях на постоянные и временные нагрузки с учетом фактического состояния конструкции должен производиться, как правило, на основе пространственных методов с использованием программных компьютерных комплексов.

5.5. Для конструкций пролетных строений с деревянной проезжей частью разрешается производить расчеты на временные нагрузки с применением плоских систем по методу внецентренного сжатия или "рычага" в зависимости от принятой системы связей между балками (фермами).

5.6. Оценка грузоподъемности элементов, имеющих трещины в металле может производиться только при условии немедленной их локализации или устранения (засверливание, заваривание и др.). В противном случае мост должен быть закрыт для движения транспорта и пешеходов.

5.7. Грузоподъемность сварных элементов пролетных строений, изготовленных до 1979 года, расположенных в районах с расчетной минимальной температурой ниже минус 25^о, следует оценивать с учетом возможной хладноломкости стали. Эти данные могут быть получены согласно п. 2.1.12 - 2.1.13 и в результате испытания стали на ударную вязкость в соответствии с действующими нормами в зависимости от климатических условий при температурах минус 40^о, минус 50^о или минус 70^о.

5.8. Грузоподъемность болтовых и сварных соединений в конструкциях стальных пролетных строениях определяют с использованием нормативов и расчетных формул действующих СНиП. Грузоподъемность заклепочных соединений в балках сплошного сечения и фермах допускается оценивать согласно п. 5.9. - 5.14.

5.9. В пролетных строениях с металлическими клепаными балками сплошного сечения проверяют связующие заклепки пояса со стенкой из условия прочности на срез заклепок, и их смятие, а также на срез вертикальной стенки между двумя заклепками.

Сопротивление заклепки срезу определяют по формуле:

где: Т- касательная сила, передающаяся с пояса на стенку. .

а - шаг поясных заклепок:

R_bs - расчетное сопротивление заклепки на срез принимают R_bs = 1400 кг/см²;

Q - расчетная поперечная сила:

I - момент инерции сечения балки относительно нейтральной ее оси;

S_n -статический момент сечения пояса, прикрепленного заклепками, относительно нейтральной оси балки;

d - диаметр заклепки.

Проверка заклепки на снятие производится по формуле:

Т·а = dδR_bt.

где: R_bt - расчетное сопротивление заклепки на смятие принимают:

R_bt = 3500 кг/см²:

δ - толщина вертикальной стенки.

Стенку на срез между двумя заклепками проверяют по формуле:

Т·а = δ(a-d) R_bs.

где: R_bs = 1200 кг/см².

5.10. Если на балку передается непосредственно сосредоточенная нагрузка с проезжей части (от поперечных второстепенных балок), то проверка делается на полное усилие, приходящееся на заклепку, которое составляет:

где: Р - вертикальная сосредоточенная нагрузка на балку.

5.11. При проверке заклепочных соединений в стыках вертикальной стенки сплошных балок величина усилия, приходящего на любой ряд заклепок, может быть выражена формулой:

где: z - расстояние от нейтральной оси до рассматриваемого ряда заклепок;

а - вертикальный шаг заклепок:

♦ и  - наибольшие нормальное и касательное напряжения в стенке. Необходимое число заклепок в горизонтальном ряду:

где: S_доn - допустимое усилие на одну заклепку.

5.12. Количество заклепок, необходимое для перекрытия стыков уголков и горизонтальных листов, может быть определено по приходящим на них усилиям.

Усилие, приходящееся на горизонтальный лист:

S_r = σ₁bδ₁.

где: σ₁ - напряжение от изгиба в уровне оси горизонтального листа;

b и δ₁ - ширина и толщина горизонтального листа.

Усилие, приходящееся на поясной уголок, определяют аналогично, умножая площадь сечения уголка F_y на ординату эпюры нормальных напряжений σ₂, соответствующую центру тяжести уголка:

S_у = F_y σ₂.

5.13. При проверке расчетом грузоподъемности заклепочных соединений элементов сквозных ферм, работающих на продольную силу, принимается, что усилия в них равномерно распределяются между заклепками. При этом несущая способность элемента (пояса раскоса) принимается наименьшей по величине из условия расчета элемента и его заклепочного соединения.

5.14. В элементах, работающих на знакопеременные усилия в расчетах заклепочных соединений необходимо учитывать коэффициент γ_w, принимаемый по формуле (для углеродистой стали):

где: σ_min и σ_mах - наименьшее и наибольшее (по абсолютной величине) значения напряжений со своими знаками (плюс для растяжения и минус для сжатия), определяемые от суммарных воздействий постоянных и временных нагрузок.

5.15. Оценку грузоподъемности стальных пролетных строений сложных систем (висячие и вантовые мосты, сквозные арки, рамные системы) следует поручать специализированным организациям. имеющим в своем составе высококвалифицированных специалистов.

5.16. Справочные сведения по нормам и металлам, применявшиеся ранее в мостостроении, даны в приложении Г.

Таблица 5.1

Дефекты и повреждения стальных пролетных строений

6. Определение грузоподъемности опор

6.1. При определении грузоподъемности фундаментов и опор в общем случае определяют должны быть выполнены следующие расчеты с учетом фактического состояния конструкций.

Для фундаментов на естественном основании:

- несущая способность по грунту (вдоль и поперек моста);

- устойчивость против опрокидывания и сдвига (плоского и глубокого - совместно с грунтом основания;

- несущая способность по бетону на скалывание по обрезу тела опоры;

- устойчивость фундаментов при воздействии сил морозного пучения:

- осадки, крены.

Для фундаментов на свайном основании:

- несущая способность по грунту;

- расчет свайного ростверка;

- расчета плиты ростверка на продавливание сваей;

- осадки, крены:

- устойчивость при воздействии сил морозного пучения.

Для массивных опор:

- по ограничению положения равнодействующих усилий в ослабленном сечении тела опоры, обреза фундамента:

- расчет прочности отдельных частей при раскалывании опоры:

- расчет оголовка опоры или ригеля при наличии в них дефектов.

Для опор свайно-эстакадного типа и рамной конструкции:

- расчет стоек на прочность и устойчивость:

- расчет насадки (ригеля) на изгиб, скалывания по краю подферменников:

- расчет подферменников на продавливание.

6.2. Расчет несущей способности фундаментов и опор производят согласно указаниям действующего СНиП "Мосты и трубы" и с учетом их фактического состояния и реальных условий нагружения. Перечень дефектов и повреждений, снижающих несущую способность фундаментов и опор, приведен в таблице 6.1.

6.3. Для расчета свайного основания, проект которого отсутствует, необходимо установить количество свай, их размещение, глубину погружения и армирование.

6.4. Все расчетные характеристики грунтов оснований, материалов фундаментов и опор следует принимать по действующим нормативным документам. Прочностные характеристики бетона следует оценивать, как правило, по результатам полевых исследований.

6.5. При определении геологического строения грунтов оснований приоритетным является бурение контрольной скважины в створе опор.

При невозможности бурения контрольной скважины следует руководствоваться проектными данными.

В случае отсутствия сведений о геологическом строении грунтов основания можно использовать данные территориальных земельных органов для района расположения мостового сооружения с введением дополнительного коэффициента - надежности к несущей способности фундамента по основанию, равного 0,8.

6.6. При отсутствии дефектов и повреждений, снижающих несущую способность фундаментов, его грузоподъемность принимают не меньшей, чем проектная грузоподъемность пролетных строений.

Если при этом производят оценку грузоподъемности с целью последующей реконструкции или усиления мостового сооружения, то несущую способность фундаментов по грунту принимают в зависимости от сроков эксплуатации с коэффициентами:

- для сроков эксплуатации от 10 до 20 лет - 1,1;

- для сроков эксплуатации более 20 лет - 1,2.

6.7. Расчеты ведутся по общепринятым методикам с учетом требований СНиП, учитывающих дефекты, изложенные ниже.

Ослабление сечения стоек при вертикальных трещинах вследствие коррозии арматуры учитывается следующим образом:

- при раскрытии трещин до 0,3 мм - ослабление не учитывается;

- при раскрытии трещины от 0,3 до 1,0 мм площадь сечения защитного слоя учитывается с коэффициентом 0,8;

- при раскрытии трещин от 1,0 до 3,0 мм, площадь сечения защитного слоя учитывается с коэффициентом 0,5;

- при раскрытии трещин от 3,0 и выше, площадь сечения защитного слоя не учитывается.

Таблица 6.1

Дефекты и повреждения фундаментов и опор

Примечание: В отдельных конкретных случаях непосредственно на грузоподъемности могут отражаться: вертикальные трещины в крыльях и открылках; вертикальные трещины в шкафной стенке: упирание пролетного строения в шкафную стенку; разрушение плит плавного съезда или площадок опирания их на устой; размывы конуса насыпи в верхней части устоя.

6.8. При определении грузоподъемности опор необходимо учитывать особые условия эксплуатации мостов в сейсмически опасных районах или построенных на подрабатываемых территориях, наличия карстов и т.п.

7. Определение грузоподъемности деревянных мостов

7.1. Определение класса нагрузки и допускаемых усилий от временной нагрузки на элементы балочных мостов с простыми прогонами.

7.1.1. Методика определения грузоподъемности деревянных мостов распространяется, в основном, на сооружения балочных конструкций: мосты с простыми прогонами и стоечными опорами, дощато-гвоздевые фермы и фермы Гау-Журавского. а также пролетные строения с клееной древесиной.

7.1.2. К числу дефектов, снижающих грузоподъемность деревянных мостов, относят: загнивание древесины, сколы и смятие древесины по рабочим сечениям и площадкам, а также поперечные трещины и разрывы элементов, перекосы конструкции и другие (таблицы 7.1 и 7.2).

Дефекты, такие как ослабление скреплений болтов, зазоры в узлах, трещины вдоль волокон не большой глубины (1 - 1,5 см) должны устраняться заранее (до определения грузоподъемности мостов) при уходе и профилактических работах или учет их при расчете должен производиться на основании опытных данных по результатам обследования и испытания сооружения.

Таблица 7.1

Дефекты в балочных мостах с простыми прогонами.

Таблица 7.2.

Дефекты в деревянных фермах.

7.1.3. Грузоподъемность деревянных мостов определяют через класс нагрузки по наиболее слабому элементу (настилу, прогону, ферме, насадки или стойки опоры). Расчеты элементов производят в сечениях наиболее напряженных и в сечениях с дефектами, влияющих на грузоподъемность, согласно указаний действующего СНиП. Для определения класса нагрузки и допускаемых эквивалентных нагрузок в настоящем разделе предлагаются расчетные формулы для наиболее распространенных конструкций.

Расчетные характеристики древесины, стали и др. материалов принимают по действующим СНиП. Причем расчетные сопротивления древесины следует принимать при влажности более 25 %.

7.1.4. При расчете настила и поперечин проезжей части сосредоточенное давление колеса расчетной автомобильной или колесной нагрузки принимается распределенным:

- при наличии верхнего продольного и нижнего поперечного настила на последний нагрузка от колеса распределяется на две доски, а при одиночном поперечном настиле - на одну доску;

- при двойном продольном настиле распределение нагрузки на нижний настил принимается на число досок соответственно расположенных на ширине обода колеса или полосы распределенной нагрузки;

- при наличии над настилом асфальтобетона или песчаной постели нагрузку распределяют под углом 45^о в пределах полной толщины асфальтобетона или постели. Тоже для настила из досок уложенных на ребро и сплоченных гвоздями при асфальтобетонном покрытии;

- в рабочее сечение настила включаются все доски в зоне распределения давления, ширина которых попадает в эту зону не менее чем половина ширины доски.

Расчет настила на изгиб производится как неразрезной балки с числом пролетов соответствующих 3 и более.

7.1.5. При двойном дощатом настиле, уложенного на отдельные поперечины, нагрузка от колеса на поперечины передается с учетом коэффициента упругого распределения k_пр, величину которого определяет по формуле:

где с - расстояние между осями поперечин, см; d - расстояние между осями прогонов, см; I_П - момент инерции поперечин, см; I_Н - момент инерции досок нижнего настила, воспринимающих давление колеса, см⁴ (обычно три или две доски).

В зависимости от соотношения жесткостей настила и поперечин давление колеса распределяют настилом на три и большее число поперечин по формуле:

где P₁ - давление на среднюю поперечину (над которой стоит груз); Р_к - давление на колесо;  - коэффициент упругого распределения.

Если k_пр больше (равно) 1/3, давление колеса распределяется на три поперечины, то коэффициент упругого распределения вычисляется по формуле:

Если k_пр меньше 1/3, но больше (равно) 0,055. давление колеса распределяется на пять поперечин, то коэффициент находят по формуле:

Постоянную нагрузку ввиду ее малости можно не учитывать. Грузоподъемность поперечин определяют расчетом как-разрезной балки с пролетом равным расстоянию между осями прогонов или по формуле (7):

где Р_к - допускаемое давление на колесо автомобиля или колесной нагрузки, кгс;

W - момент сопротивления одной поперечины, определяемый по приложению Д;

d - расстояние между осями прогонов, см;

 - коэффициент упругого распределения нагрузки, который определяется по таблице 7.3 или формулам 7.3 или 7.4;

b₀ - ширина обода колес, см:

К_П - коэффициент на породу леса: п_Э - коэффициент для эквивалентной нагрузки (п_Э = 1,4).

Отсюда класс нагрузки на поперечины принимается равным:

где Р_к и с приняты соответственно в тс и м: п_Т и п_Р - см. п. 7.1.9.

7.1.6. Класс нагрузки на разбросные и сосредоточенные прогоны вычисляют с учетом постоянной нагрузки, принимаемой по фактической величине. Расчет производят путем проверки прочности прогона по расчетному сопротивлению древесины на изгиб в сечении по середине пролета, с учетом дефектов.

7.1.7. При определении класса нагрузки при разбросанных прогонах определяют коэффициент упругой передачи нагрузки для прогонов по формуле:

где d - расстояние между осями прогонов: I_ПР - момент инерции прогона; l - расчетный пролет прогонов; I_ПР - момент инерции поперечин, воспринимающих давление колеса при автомобильной нагрузке (обычно двух или трех поперечин).

В зависимости от соотношения жесткостей поперечин и прогонов давление может распределиться на три, пять или большее количество прогонов. Если k_ПР больше (равно) 1/3. давление колеса распределяется на три прогона. Если k_ПР меньше 1/3, но больше (равно) 0,055, давление колеса распределяется на пять прогонов (см. рис. 7.1), а при меньше 0,055 - на семь.

7.1.8. По величине коэффициента упругой передачи k_ПР и количеству прогонов, на которое распределяется давление, по таблице 7.3 находят коэффициент упругого распределения (₁, ₂ и ₃) и вычисляют коэффициент давления "" на прогоны от отдельных колес и полосы загружения по формулам 7.8 (см. Рис. 7.1).

Так для прогона "а" от P₁ будет _а = □α₁:

для прогона "b" от (Р₂ + Р₃) будет

для прогона "с"от (Р₃ + P₂) будет

где  смещение давления колеса относительно ближайшего прогона между прогонами "d".

Для расчета грузоподъемности принимают прогон, для которого суммарный коэффициент  будет наибольший (β_max)

7.1.9. Класс нагрузки на прогон определяют по формуле:

 

где К - класс нагрузки;

R_db - расчетное сопротивление на изгиб с учетом коэффициента породы древесины, (т/м²);

W - момент сопротивления сечения элемента пролетного строения (прогона, балки) с учетом ослабления или другого дефекта, м³ (приложение Д);

q_Э - допускаемая эквивалентная временная нагрузка на прогон или балки, тс/м; по формуле 7.11.

q - постоянная нагрузка от элементов проезжей части и собственного веса прогона (балки), т/м;

l - расчетная длина пролетного строения, м:

К_а - коэффициент поперечной установки;

п_Т и п_Р - коэффициенты надежности, соответственно тележки (п_т = 1,4) и распределенной нагрузки (п_Р - 1,15);

п_Э - коэффициент для эквивалентной нагрузки (п_Э = 1,4)

где q_Э - допускаемая эквивалентная нагрузка на прогон, кгс/см; W - момент сопротивления прогона с учетом загнивания, см³; К_П - коэффициент на породу леса; q -постоянная нагрузка в кгс на 1 пог. см прогона от веса проезжей части и собственного веса прогона; l - расчетный пролет прогона, см.

7.1.10. Определение класса нагрузки на сосредоточенный прогон производят с учетом коэффициента поперечной установки, который вычисляется в предположении разрезанности поперечин над прогонами по закону рычага.

Коэффициент поперечной установки при расположении на мосту одной полосы загружения или одного автомобиля принимают равным 0,5. а при двух полосах загружения или автомобилях на разных полосах проезда - по формуле:

где λ₁ и λ₂ - расстояние от соседних прогонов колес, стоящих между этими прогонами и расчетным прогоном (см. рис. 7.2. б).

7.1.11. Класс нагрузки определяют при сосредоточенных прогонах по формулам (7.9), а допускаемую эквивалентную нагрузку на прогон определяют по формуле:

где q_Э - допускаемая эквивалентная нагрузка на прогон, кгс/см: W - момент сопротивления прогона, см³; q - постоянная нагрузка от веса проезжей части и собственного веса прогона, кгс/см: l - расчетный пролет прогона, см; К_а - коэффициент поперечной установки; п_Э = 1,4 - коэффициент эквивалентной нагрузки.

7.1.12. При гусеничной нагрузке грузоподъемность разбросных прогонов следует определять путем проверки прочности прогона на пропуск конкретной нагрузки по формуле:

где ♦ - напряжение в прогоне от гусеничной нагрузки, кгс/см²; q - постоянная нагрузка в кгс на 1 пог. см; l - расчетный пролет прогона, см; Р_Г - равномерно распределенная нагрузка от давления одной гусеницы в кгс на 1 пог. см ее длины; d - расстояние между осями прогонов поперек моста, см; b₁ - ширина гусеницы, см; ₁, и ₂ - коэффициенты упругого распределения давления гусеницы, которое определяют по таблицам 7.4 и 7.5 в зависимости от числа прогонов, на которые передается давление и от отношений:

с_Г - опорная длина гусеницы, см; k_ПР - коэффициент упругой передачи для прогонов, определяемый по формуле (7.1), при этом момент инерции поперечин берется для такого их количества, которое находится на прогоне под нагрузкой гусеницы; R_db - расчетное сопротивление древесины, определяемое по СНиП с учетом коэффициентов древесины.

7.1.13. При гусеничной нагрузке грузоподъемность сосредоточенных прогонов определяют путем проверки прочности прогонов по формулам:

если длина гусеницы с_Г больше/равно l

если длина с_Г меньше l, то

где с_Г - опорная длина гусеницы, см: К_Г - коэффициент поперечной установки гусеничной нагрузки, определяемый по формуле (рис. 7.3)

где Р_Г - давление в кгс на 1 см от одной гусеницы: b_Г - ширина гусеницы; d₁ и d₂ - расстояния между осями прогонов. Все остальные обозначения в п.7.1.12.

7.1.14. Класс нагрузки составных прогонов с учетом коэффициента поперечной установки К_а определяют так же. как сосредоточенных прогонов. Момент сопротивления берут для составного сечения с учетом коэффициента составности. Кроме расчета по прочности на изгиб, грузоподъемность составных прогонов проверяют по условиям прочности на скалывание колодок (или шпонок), а также условиям прочности на скалывание и смятие бревна или бруса между колодками (или шпонками).

При определении класса нагрузки по формуле 7.9 следует в расчете принимать наименьшее значение "q_Э"\ вычисленное по формулам 7.17 - 7.20.

При определении момента сопротивления сечения, площадок скалывания и смятия учитывают загнивание элементов, а также трещины по рабочим площадкам.

Если по плоскостям скалывания будет обнаружено значительное количество трещин, гниль и сильные обмятия в гнездах колодок (более 25 %), то составные прогоны рассчитываются как составные с учетом ослабления их колодками (шпонками).

7.1.15. а) Допускаемую нагрузку на составные прогоны по условию прочности на изгиб определяют по формуле:

где q_Э - допускаемая эквивалентная нагрузка, кгс/см; W - момент сопротивления составного сечения прогона, см³;  - коэффициент составности, который принимают:

б) проверку составных прогонов по условию прочности на скалывание колодок или шпонок производят по формуле:

где Н₀ - плечо внутренней пары составного сечения в см, определяют по формулам приложения Г; п_К - количество колодок или шпонок на длине половины пролета; b_К - ширина колодки или шпонки, см (рис. 7.4): а_К - длина колодки или шпонки.

в) проверку составных прогонов по условию смятия бревна или бруса колодками выполняют по формуле:

где F_CM - площадь смятия бревна или бруса одной колодкой (определяют по глубине врезки колодки в бревно, см. рис. 7.4).

г) составные прогоны по условию скалывания бревна или бруса между колодками проверяют по формуле:

где а_C - расстояние между колодками, см. (см. рис. 7.4); b_C - ширина площадки скалывания бревна или бруса между колодками (см. рис. 7.4); п_К - количество колодок или шпонок на длине половины пролета.

7.1.16. Грузоподъемность опоры балочных мостов с простыми прогонами вычисляется через допускаемую эквивалентную нагрузку q_Э, которая определяется прочностью насадки на изгиб и на смятие в местах опирания на сваю, прочностью свай на сжатие с учетом продольного изгиба и несущей способностью свай по грунту или в уровне меженных вод из-за ослабления сечения загниванием древесины. Допускаемая эквивалентная нагрузка на опору определяется:

а) по условию прочности насадки на изгиб в сечении над сваей определяют по формуле:

где q_Э - допускаемая для опоры эквивалентная нагрузка при загружении двух смежных пролетов, кгс/см; W - момент сопротивления насадки в сечении над сваей с учетом загнивания и ослабления врубкой, см³; K_П - коэффициент на породу леса; l - расчетный пролет пролетного строения, см; Σ_W - сумма площадей участков линий влияния момента в насадке над сваей (рис. 7.5) берется из таблиц 7.6 и 7.7; Σz - сумма ординат под продольными рядами колес линии влияния момента в насадке над сваей (см. рис. 7.5) берется из таблиц 7.6 и 7.7; q₀ - постоянная нагрузка в кгс на 1 см² площади моста от веса пролетного строения и проезжей части; п_Э - коэффициент равный 1,4; для определения класса нагрузки по таблицам 7.6 и 7.7 колею принимают Е = 1,9 м.

б) по условию прочности насадки на смятие поперек волокон определяют - по формуле:

где F_CM - площадь смятия насадки при сопряжении со сваей, см; Σ_W - сумма площадей участков линий влияния давления на сваю (см. рис. 7.5) берется из таблиц 7.6 и 7.7; Σz - сумма ординат под продольными рядами колес линии влияния давления на сваю (см. рис. 7.5) берется из таблиц 7.6 и 7.7. Остальные обозначения указаны выше.

в) по условию прочности свай или стоек на сжатие с учетом продольного изгиба по формуле:

где еτ - коэффициент продольного изгиба. F - площадь сечения сваи или стойки, см², которую принимают без учета ослаблений, если они не превышают 25 %. Если ослабления превышают 25 %. то принимают условную площадь F = 4/3F_H. где F_H - площадь ослабленного сечения.

г) в мостах с большим загниванием свай на уровне меженных вод - по условию работы свай на сжатие в ослабленном сечении без учета продольного изгиба по формуле:

7.1.17. Класс нагрузки по расчету опор определяется по формуле:

где q_Э^min- наименьшее значение q, из формул 7.21 - 7.24, тс/м;

L =2l, м

Для расчета допускаемой массы конкретного транспортного средства следует q_Э^min сравнивать с эквивалентной нагрузкой от этого транспортного средства, при этом длину треугольной линии влияния для ее середины принимать равной удвоенной длине примыкающего к опоре пролета.

Расчетные формулы 7.21 - 7.24 выведены для линий влияния с длиной загружения, равной двум пролетам. Но в формулы при расчетах подставляется длина одного пролета.

7.2. Определение грузоподъемности пролетных строений с фермами Гау-Журавского, дощато-гвоздевыми фермами и клееными балками.

7.2.1. Грузоподъемность дощато-гвоздевых ферм определяют из условия прочности нижнего пояса в ослабленном сечении, середине пролета и в стыке пояса. Если появились места загнивания верхнего пояса, вызывающие опасения, то проверяют на прочность и эти сечения.

Класс нагрузки определяют по формуле 7.9 при наименьшем значении "q_Э", вычисленной из формул 7.26 - 7.29.

Допускаемую нагрузку на дощато-гвоздевые фермы определяют:

а) по условию прочности нижнего пояса в ослабленном сечении с наибольшим загниванием или другими дефектами на расстоянии х от опоры определяют по формуле:

где q_Э - допускаемая эквивалентная нагрузка, кгс/см; F_H - площадь сечения нижнего пояса, см², с учетом ослабления и загнивания; h - расчетная высота фермы (расстояние между осями поясов), см; q - постоянная нагрузка на 1 см главной фермы, кгс; l - расчетный пролет главной фермы, см; К_а - коэффициент поперечной установки автомобильной нагрузки, определяемый по формуле:

где d - расстояние между осями ферм: λ - расстояние соседних колес от смежных ферм; Е - колея автомобильной нагрузки (см. рис. 7.2);

б) по условию прочности нижнего пояса в середине пролета - по формуле:

в) по условию прочности стыка нижнего пояса с наибольшим значением напряжения или ослабления - по формуле:

где q_Э, - допускаемая эквивалентная нагрузка по условию прочности стыка, кгс/см; Т_Н - расчетная несущая способность одного среза нагеля или гвоздя, кгс, определяемая согласно указаниям СНиП с учетом коэффициента на породу леса; т_С - количество срезов одного нагеля; т_Н - количество нагелей в полунакладке;  - коэффициент равен отношению площади сечения досок, перекрываемых стыком, к полному сечению пояса.

7.2.2. Грузоподъемность ферм Гау-Журавского определяют из условия прочности нижнего пояса в ослабленном сечении и в середине пролета, а также на растяжение в стыках нижних поясов, узловых подушек на скалывание и смятие и на растяжение в металлических тяжах.

Класс нагрузки определяют по формуле 7.9 при минимальном значении q_Э из формул 7.30 - 7.36.

Допускаемую эквивалентную нагрузку на ферму Гау-Журавского определяют:

а) по условию прочности нижнего пояса в ослабленном сечении по формуле:

где х - расстояние от опоры до верхнего наиболее удаленного от опоры узла данной панели (рис. 7.6). Остальные обозначения формулы в п.7.2.1.

б) по условию прочности нижнего пояса в середине пролета - по формуле:

в) по условию прочности древесины на скалывание между шпонками в стыке нижнего пояса - по формуле:

где F_CK - суммарная площадь скалывания древесины между шпонками в полунакладках стыка, см²;  - коэффициент, который показывает, какая часть полного усилия пояса должна передаваться на стык.

г) по условию прочности металлических накладок стыка нижнего пояса - по формуле:

где F_М - суммарная площадь сечения металлических накладок стыка с учетом ослаблений отверстиями для болтов и коррозией, см².

Если стыки нижнего пояса в фермах Гау-Журавского перекрыты не металлическими шпоночными накладками, а деревянными на нагелях, то грузоподъемность стыка определяют по формуле (7.29).

д) по условию прочности подушки или пояса в опорном узле на скалывание по формуле:

где F_CK - площадь скалывания зубьев подушки или пояса в опорном узле, см²;  - угол наклона опорного раскоса к горизонту (см. рис. 7.6); R_СК - расчетное сопротивление древесины сосны скалыванию, определяемое по СНиП; т_СК - коэффициент условий работы на скалывание, который принимают равным 0,8 для подушек в двумя зубьями и равным единице для подушек с одним зубом; а_П - длина панели пояса фермы, см;

е) по условию прочности подушки или пояса в опорном узле на смятие - по формуле:

где R_CM - расчетное сопротивление древесины сосны смятию, определяемое по СНиП;

F₀ - площадь смятия зубьев подушки или пояса в опорном узле, см²;

ж) по условию прочности металлических тяжей - по формуле:

где х - расстояние от расчетного тяжа до ближайшей опоры (см. рис. 7.6); F_T - площадь сечения тяжа с учетом ослаблений резьбой и коррозией.

7.2.3. Расчет грузоподъемности клееных пролетных строений с элементами прямоугольного или двутаврового сечения со сплошной стенкой производится как для монолитных деревянных элементов без учета податливости клеевых швов в соответствии с требованиями СНиП.

Допускаемое усилие от временной нагрузки на балку из клееной древесины по условию прочности на изгиб определяется по формуле:

где М_пост и М_вр - изгибающий момент соответственно от постоянной и временной нагрузки (тм); W_HT - момент сопротивления нетто рассматриваемого сечения; т_в -коэффициент условий работы элемента на изгиб в зависимости от размеров сечения, принимаемый по таблице 7.8; т_ф - коэффициент условий работы элемента на изгиб в зависимости от формы сечения, принимаемый в балках прямоугольного сечения – 1,0. в балках двутаврового сечения, в зависимости от отношения толщины стенки и ширине полки - □. 1/3. □ соответственно равен - 0.90: 0.80: 0.75. Промежуточные значения т_ф - определяют интерполяцией.

Таблица 7.8

Коэффициент условий работы т_в в зависимости от размеров сечения элемента

Промежуточные значения т_в - определяют интерполяцией.

Остальные обозначения см. ранее к п. 7.2.1.

7.2.4. Класс нагрузки по прочности для середины пролета в клееных балках определяют по формуле 7.38.

где y₁ и y₂ - ординаты линии влияния для момента в l/2 под осевыми давлениями тележки.

Таблица 7.3.

Коэффициенты упругого распределения давления колеса а для определения грузоподъемности балочных мостов со сближенными прогонами