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 грузоподъёмности железобетонных пролётных строений

3.1. Определение предельных усилий в элементах

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

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

3.1.3. Расчётные сечения по прочности принимают в местах наибольших усилий в пролётных 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 пролёта, а в наклонных - сечения у опоры и в четверти пролёта с учётом характера расположения арматуры и изменения размеров стенки.

В неразрезных балках при расчётах включают середину промежуточных пролётов и сечения на промежуточных опорах.

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

В плите проезжей части проверяют середину пролёта и опорные сечения каждого расчётного направления плиты.

В арочных пролётных строениях проверяют сечения в арках в местах наибольших усилий, стойках и плите надарочного строения с учётом 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 расчётном сечении при отсутствии данных об армировании (кроме типа арматуры) определяют по формуле:

где М_из - расчётный изгибающий момент в сечении по нормам года проектирования R_a - расчётное 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 пролётных 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

Расчётные значения поперечной силы

Примечание. Q - полная поперечная сила в расчётном 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 расчётные 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 учётом 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 расчёт 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 расчёте 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 расчёт вводят нагрузку Н-10.

3.1.11. Расчётные 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 расчётные 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 надёжности 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 надёжностью 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, приведённым в технической документации, а при отсутствии её - по стандартам, соответствующим году проектирования, соответствии с отменёнными 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 расчётного 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 пролётного строения определяют его принадлежность к тому или иному типовому проекту. Если одни и те же геометрические параметры пролётного 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 расчётные 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 надёжности 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 расчётных 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 расчётные характеристики бетона и арматуры, а также основные расчётные положения принимаются согласно, действующего СНиПа с учётом указаний раздела 2 настоящего ОДН.

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

Коэффициенты, учитывающие дефекты, определяют по формуле:

т_ф = т_ал·т_bл,

Таблица 3.4

Перечень основных дефектов

 - при учете коррозии арматуры:

 - при учёте обрыва стержней:

 - при учете погнутости стержней;

 = при учёте 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 учёте дефектов сжатой зоны бетона и без их учёта; δ - глубина коррозии стержня.

3.1.17 . В монолитных мостах к предельным изгибающим моментам в расчётных 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 пролётов многопролётных поперечных

и продольных вспомогательных балок                                                                       1,2

Для однопролётных поперечных балок и крайних пролётов многопролётных 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 расчётных сечениях элементов конструкций (балки) определяют согласно формул 2.1 и 2.2 (п. 2.12). Класс нагрузки "К" подбирают путём сравнения усилий в этих сечениях от временных нагрузок с усилиями от нагрузки по схеме нагружения АК. Усилия от схемы нагружения АК рассчитывают с учётом пространственной работы. Усилия в главных балках допускается определять как произведение усилия, полученного из расчёта плоской схемы на соответствующий коэффициент поперечной установки, полученный из пространственного расчёта 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 пролётном 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 расчётного метода) или по результатам испытаний; т₀ - 1,05 (число осей в пролёте две и более); т₀ = 1,15 (одна ось в пролёте).

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

где Q₀ - поперечная сила от нагрузки АК или колёсной 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 колёсной нагрузки определяют по формуле:

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

К_рыч - коэффициент поперечной установки для АК или колёсной 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 пролётного строения по формуле:

где n, i, k - ординаты поперечной линии влияния нагрузки для i-ой балки под центрами колёс нагрузки: R - общее число рядов колёс 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 пролёта 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 пролётных строений по выпускам 56. 56 Д. 710/5 Союздорпроекта при следующих соотношениях жёсткости балок в пролёте:

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 учётом её 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 расчёте изгибающего момента в середине пролёта □_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 пролётом □_b (рис. 3.3.а) а = a₁ + □_b/3. но не менее 2/3□_b а с пролётом □_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 её с пролётом □_b (рис. 3.4.а) а = t + a₁+ □_b/3, но не менее 2/3□_b, а с пролётом □_а (рис. 3.4.б) b = c₁ + b₁ + □_а/3, но не более с + c₁. При этом в расчёте принимают суммарный вес грузов в пределах рабочей ширины.

3.2.11. При расчёте поперечной силы в опорном сечении рабочую ширину а или b балочной для каждого груза принимают отдельно в зависимости от его расположения вдоль расчётного пролёта 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 её рассматривают как опёртую по всему контуру. Изгибающие моменты от равномерно распределённой 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 пролёт, м.

3.2.14. Изгибающие моменты в плитах, опёртых по контуру от временных нагрузок, распределённых 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. Учёт защемления по контуру производят при помощи коэффициентов 0,75 для опорных моментов и 0,525 - для моментов в пролёте. Расчётные значения М_а и М_b в тс·м/м. отнесённые к полосе 1 м. получают умножением заданной сосредоточенной силы Р (в тс). распределённой по площадке с размерами а₁ и b₁, на коэффициенты в таблице 3.7.

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

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

Таблица 3.7

Значения изгибающих моментов в плитах опертых по контуру от временных нагрузок

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

3.2.17. Для концевых участков бездиафрагменных пролетных строений возможны три расчётные схемы балочных плит: с жестко заделанными продольными гранями, с шарнирным опиранием продольных граней и жёстким 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 её 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 распределённой 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 грузоподъёмности сталежелезобетонных пролётных строений

4.1. Основные положения расчётов

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

4.1.2. При определении грузоподъёмности 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 расчёта 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 расчёте 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 расчётного давления на ось в наиболее распространённых 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*