5. Расчет основных несущих конструкций на силовые воздействия
Несущие конструкции моста должны быть рассчитаны на действие постоянных нагрузок и неблагоприятных сочетаний временных нагрузок от подвижного состава. При этом все расчеты выполняют по методу предельных состояний, изложенному в лекционном курсе (В.В. Гаскин, И.А. Иванов «Деревянные мосты»).
Предусмотренные нормами нормативные постоянные и временные нагрузки от подвижного состава (транспортных средств) вводят в расчет с соответствующими динамическими коэффициентами и коэффициентами надежности по нагрузке.
При одновременном учете действия на мост двух или более временных нагрузок расчетные значения этих нагрузок умножают на коэффициенты сочетаний, меньшие единицы. Расчетные схемы и основные предпосылки расчета должны отражать действительные условия работы несущих элементов в стадии монтажа и эксплуатации.
Вертикальные упругие прогибы пролетных строений, вычисленные при действии подвижной временной вертикальной нагрузке (при коэффициенте надежности по нагрузке, равном γf =1и динамическом коэффициенте, равном1+ μ = 1), не должны превышать для городских и автодорожных мостов (включая мосты на внутрихозяйственных дорогах и дорогах промышленных предприятий), а также для пешеходных мостов с балочными пролетными строениями, величинуl / 400(м), гдеl– расчетный пролет в м. Причем указанные значения прогибов увеличивают для балочных пролетных строений деревянных мостов (кроме пешеходных) на 50 %.
В связи с небольшой длиной (менее 25 м) моста нагрузки от продольного торможения транспорта не учитываются. Также не учитываются и ветровые нагрузки в связи с небольшой строительной высотой моста и небольшой его общей высотой над поверхностью земли.
5.1 Определение постоянных нагрузок
К постоянным нагрузкам относятся нагрузки, постоянно действующие на конструкцию моста. Такой нагрузкой является нагрузка от собственного веса конструкций, которую определяют по проектным объемам элементов и частей конструкции и в соответствии с плотностью древесины, из которой они изготовлены. Для балочных пролетных строений нагрузку от собственного веса принимают равномерно распределенной по длине пролета.
5.2. Определение величин подвижных нагрузок
Подвижной или временной называют нагрузку от проходящих по мосту транспортных средств (автомобилей, тракторов и т.п.), а также от пешеходов, т. е. все виды нагрузок, для пропускакоторых предназначен данный мост.
Подвижную нагрузку, при проектировании автодорожных мостов и других дорожных искусственных сооружений, в соответствии с действующими нормами принимают в виде колонн грузовых автомобилей, едущих друг за другом на определенных расстояниях.
Но так как по мостам иногда могут проходить и особо тяжелые машины (груженые трейлеры, строительные и другие машины), то, кроме расчета на колонны автомобилей, мосты проверяют также и на пропуск тяжелых одиночных колесных или гусеничных нагрузок.
Нагрузку на тротуары и пешеходные мосты принимают в виде толпы людей.
Для расчета автодорожных мостов из всех материалов, кроме дерева, нормативную нагрузку принимают в виде колонны автомобилей весом по 30 тс. Эта нагрузка носит название Н-30 (см. рис. 1, а).
Деревянные мосты рассчитывают на колонну автомобилей весом по 10 тс, среди которых имеется один утяжеленный автомобиль весом 13 тс. Эту нагрузку называют Н-10 (см. рис. 1, б).
Длина расчетной колонны автомобилей не ограничивается. Сближение автомобилей по сравнению с расчетной схемой не допускается. Увеличение же расстояний и расположение колонн с разрывами разрешается, если это оказывается более опасным для расчетных внутренних усилий в конструкции.
Тяжелую одиночную нагрузку для проверки всех мостов, кроме деревянных мостов, принимают в виде колесной весом 80 тс и называемой НК-80 (рис. 1, д). Деревянные мосты проверяют на гусеничную нагрузку весом 60 тс, называемую НГ-60 (рис. 1, е).
Колонны автомобилей по ширине моста располагают в несколько рядов. Число рядов (колонн) принимают в зависимости от возможного размещения их по ширине проезжей части таким образом, чтобы получить наибольшие внутренние усилия в рассчитываемых элементах конструкции.
При этом расстояние между кузовами автомобилей в соседних колоннах должно быть не меньше 0,1 м, а кузова крайней колонны не должны выступать за грань бордюра (рис. 1, в).
Рис. 1. Схемы нормативных нагрузок
Автомобили в колоннах располагают параллельно продольной оси моста, причем для всех колонн можно принимать движение в одном направлении.
При всех прочностных расчетах элементов, воспринимающих нагрузку от нескольких колонн автомобилей с длиной загружения большей 25 м, нормативные нагрузки принимают с понижающим коэффициентом, учитывающиммалую вероятность одновременного невыгодного расположения временной нагрузки во всех колоннах. Величина этого коэффициента при двух колоннах равна 0,9, при трех колоннах он равен 0,8, а при четырех и более колоннах - 0,7.
Колесную или гусеничную нагрузки устанавливают в расчетное положение на мосту вдоль его оси, но в любое место по ширине проезжей части. Расстояние от края обода колеса или края гусеницы до бордюра должно быть не менее b4 = 0,25 м (см. рис. 1, г).
При загружении моста тяжелой колесной или гусеничной нагрузкой считают, что на мосту отсутствуют другие виды временной нагрузки – автомобили или толпа натротуарах.
СНиП Мосты и трубы предусматривает варианты вида временной автомобильной нагрузки. Вместо колонн автомобилей по схемам Н-30 или Н-10 может быть принята нагрузка АК в виде двухосной колесной тележки с давлением на каждую ось в К тс и равномерно распределенная нагрузки интенсивностьюк= 0,1Ктс/м(рис. 1, ж), действующие одновременно. Здесь величина К обозначает класс устанавливаемой нагрузки, который принимается для деревянных мостов равным 10.
При расчете мостов, проектируемых на дорогах I - III категорий и в городах, при расчете больших мостов и мостов с пролетами больше 60 м на дорогах IV и V категорий, предусматривается нагрузка А12 (вес оси тележки 12 тс, равномерно распределенная нагрузка интенсивностью 1,2 тс/м).
Для остальных мостов на дорогах IV и V категорий предусматривается нагрузка А8.
Размеры двухосной тележки в продольном и поперечном направлениях одинаковы для обеих вышеуказанных нагрузок (см. рис. 1, ж).
Проезжую часть мостов, рассчитываемых на нагрузку А8, следует также проверять на действие одиночной оси автомобиля весом 12 тс (рис. 1, з).
Нагрузки АК устанавливают вдоль оси моста по осям полос движения (рис. 1, и), причем в каждой полосе двухосную тележку располагают в самом невыгодном положении, а равномерно распределенная нагрузка может быть произвольно разорвана так, чтобы получить наибольшее внутреннее расчетное усилие в рассчитываемом элементе моста.
При расчете элементов проезжей части мостов одну из тележек в колоннах нагрузок АК разрешается смещать поперек моста в наиболее невыгодное положение, но такое, чтобы ее ось была не ближе 3 м к оси соседней тележки или не ближе 1,5 м от края бордюра(см. рис. 1, и).
Если нагрузка АК располагается в несколько колонн по ширине моста, то ту колонну, которая дает самое невыгодное загружение для расчета данного элемента моста, принимают с коэффициентом, равным 1,0.
Вес тележек всех остальных колонн также вводят с коэффициентом, равным 1,0, а их равномерно распределенные нагрузки с коэффициентами 0,5.
Колесная и гусеничная нагрузка, в соответствии со СНиП Мосты и трубы, в поперечном направлении может устанавливаться так, чтобы край обода колеса или гусеницы не выходил за пределы проезжей части, т.е. необходимо соблюдать условие b4 ≥ П (см. рис. 1, г, и).
Данные о схемах нормативных нагрузок приведены в табл. 1. При проектировании мостов на автомобильных дорогах, обслуживающих промышленные и сельскохозяйственные предприятия, применяют специальные нагрузки из колонн автомобилей большой грузоподъемности.
Нормативную нагрузку на тротуары и пешеходные мосты (см. рис. 1, в, и) принимают равномерно распределенной по площади интенсивностью qT = 400 кгс/м2.
В соответствии с нормами указанная интенсивность может быть уменьшена пропорционально длине (в метрах) загружения толпой λ, по формуле qТ = 400-2 λ > 200 кгс/м2.
Настил тротуаров, кроме того, должен быть проверен на сосредоточенную вертикальную силу в 180 кгс, а перила - на действие горизонтальной или вертикальной сосредоточенной силы, равной 130 кгс.
Таблица 1
