Ведомственные строительные нормы ВСН 32-89 "Инструкция по определению грузоподъемности железобетонных балочных пролетных строений эксплуатируемых автодорожных мостов" (утв. Минавтодором РСФСР 22 июля 1988 г.) (документ утратил силу)

Ведомственные строительные нормы ВСН 32-89
"Инструкция по определению грузоподъемности железобетонных балочных пролетных строений эксплуатируемых автодорожных мостов"
(утв. Минавтодором РСФСР 22 июля 1988 г.)

Срок введения 1 января 1990 г.

Взамен ВСН 32-78 Минавтодора РСФСР

2. Определение предельных усилий в элементах

2.1. Предельные усилия в расчетных сечениях несущих элементов ло условиям достижения предельных состояний первой и второй групп при известном армировании определяют по указаниям СНиП 2.05.03-84 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. 2.5.

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

Для плиты проезжей части при соотношении сторон 2/3 <= a/b <= 3/2    1,25

То же, при отношении короткой стороны к длинной a/b < 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

2.3. 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

ГАРАНТ:

Взамен СНиП II-Д.7-62 постановлением Госстроя СССР от 30 ноября 1984 г. N 200 с 1 января 1986 г. введен в действие СНиП 2.05.03-84

,

где - расчетный изгибающий момент в сечении по нормам года проектирования (см. пп. 2.6-2.10); - расчетное сопротивление арматуры по п. 2.11; - допускаемое напряжение на растяжение для арматуры по нормам года проектирования (табл. 3); - коэффициент, учитывающий дефекты по п. 2.5; при их отсутствии ; - коэффициент условий работы, учитывающий арочный эффект по п. 2.2.

2.4. 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 , - допускаемые напряжения на отгибы и хомуты по нормам года проектирования для арматуры соответствующего типа; h - высота поперечного сечения элемента; - угол, рад, принимаемый соответственно для балок и плит ; - длина проекции критического наклонного сечения (принимают не более );

; ;

Таблица 3

Годы эксплуатации	Допускаемые напряжения для арматуры [сигма_a], кгс/см2			Марка бетона пролетных строений R_s, кгс/см2
	Основные стержни		Хомуты	монолитных с пролетами до 20 м	монолитных с пролетами более 20 м и сборных
	Ст. 2, Ст. 3	Ст. 5	Ст. 2, Ст. 3
1902-1909	800	-	700	130	130
1910-1925	900	-	700	130	170
1926-1928	900	-	700	140	200
1929-1930	1100	-	900	130	130
1931-1937	1250	-	1250	170	200
1938-1961	1250	1500	1250	170	300

Примечание. Для других типов стали

Таблица 4

Расчетная поперечная сила	Год проектирования пролетного строения
	1910-1925 1931-1937	1938-1961 ( м)	1926-1930 1938-1961 ( м)
Q_от (на отгибы)	-0,55Q	0,42Q	0,70Q
Q_x (на хомуты)	0,20Q	0,18Q	0,30Q
Q_б (на бетон)	0,25Q	0,40Q	0

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

- поперечная сила, передаваемая на бетон; ; , - поперечная сила, передаваемая на отгибы и хомуты, определяемая по табл. 4; - коэффициент, учитывающий дефекты по п. 2.5; , - пo СНиП 2.05.03-84.

2.5. Коэффициенты условий работы, учитывающие дефекты, определяют по формулам: ;

- при учете коррозии арматуры;

- при учете обрыва стержней;

- при учете погнутости стержней;

- при учете дефектов сжатой зоны бетона,

где d - диаметр арматуры; n - число стержней арматуры; , - число оборванных и погнутых стержней; l - стрелка выгиба арматуры; , - плечи внутренней пары с учетом дефектов в сжатой зоне бетона и без их учета; - глубина коррозии стержня.

2.6. Изгибающий момент 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 гг., следует уменьшать в 1,3 раза.

2.7. Нагрузку от собственного веса бетонных и железобетонных элементов вычисляют с учетом данных по плотности бетона и железобетона в (табл. 5).

Таблица 5

Материал	Плотность бетона и железобетона, кг/м3, для пролетных строений проектировок
	1906-1937 гг.	1938-1961 гг.
Бетон	2200	2400
Железобетон	2400	2600

2.8. 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 прил. 3.

2.9. 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 (, Q).

2.10. Если в нормах приведены два класса временных нагрузок (например, Н-8 и H-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 до 1948 г. применение нагрузки Н-13 должно быть обосновано документальными данными. При отсутствии их в расчет вводят нагрузку Н-10.

2.11. Расчетные сопротивления стержневой и высокопрочной арматуры растяжению и сжатию принимают по СНиП 2.05.03-84 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 2.05.03-84 (как правило, по стандартам до 1961 г.), то расчетные сопротивления этой арматуры растяжению определяют для предельных состояний первой и второй групп по формуле:

,

где - нормативное сопротивление арматуры, принимаемое по указаниям п. 2.12; - коэффициент надежности по арматуре, принимаемый для предельных состояний по первой группе: для класса арматуры A-I, A-II, Ас-II и A-III (при 6-8 мм) - 1,16; для класса арматуры A-III (при 10-40 мм) - 1,13; для класса арматуры A-IV и -IV 1,26; для предельных состояний по второй группе 1,0.

2.12. За нормативные сопротивления 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. В соответствии с отмененными ГОСТ 5781-51, ГОСТ 5781-53 и ГОСТ 45781-58 арматурная сталь периодического профиля марки Ст. 5 (в настоящее время класс A-II) имеет браковочный минимум предела текучести МПа (2800 ), а с 1961 г. - 294 МПа (3000 ).

Значения допускаемого напряжения или расчетного сопротивления арматуры определяют также по нормам, соответствующим году проектирования (см. табл. 3).

2.13. Количество, расположение и класс арматуры в несущих элементах определяют по технической документации. Если документация отсутствует, то по 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.

2.14. Марку бетона определяют по технической документации; если документация отсутствует, то по соответствующим типовым проектам или нормам, соответствующим году проектирования (см. табл. 3). 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 2.05.03-84 для действительной марки бетона.

2.15. 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) с экстраполяцией в необходимых случаях, принимая при этом за момент образования трещины год постройки моста.

3. Определение допустимых значений расчетных усилий от временных нагрузок

3.1 Если грузоподъемность пролетного строения выражается через эталонную автомобильную нагрузку, то допустимые значения расчетных усилий от временных нагрузок вычисляют по формуле

, (3.1)

где - предельное усилие, воспринимаемое сечением и рассчитываемое согласно указаниям разд. 2; - расчетное усилие в сечении от постоянной нагрузки, вычисляемое по указаниям пп. 3.3-3.7; - предельное усилие в сечении от толпы на тротуаре, вычисляемое по СНиП 2.05.03-84.

3.2. Если грузоподъемность пролетного строения выражается через эталонную одиночную нагрузку, то допускаемые значения расчетных усилий от временных нагрузок вычисляют по формуле

. (3.2)

3.3. Если грузоподъемность пролетного строения выражают через эталонную нагрузку по схеме АК для случая ее смещения к бордюру на полосе безопасности согласно СНиП 2.05.03-84, то для расчета используют формулу (3.2).

3.4. Коэффициенты надежности и другие коэффициенты условия работ, используемые для вычисления расчетного усилия от толпы на тротуарах, принимают по СНиП 2.05.03-84.

3.5. Усилия от постоянных нагрузок для конструкций, не имеющих дефектов, определяют по общим правилам строительной механики и принятой системы сбора нагрузок при проектировании пролетных строений.

3.6. Постоянные нагрузки принимают по данным проектной и исполнительной документации. В этих случаях коэффициенты надежности и условий работ следует принимать в соответствии с требованиями СНиП 2.05.03-84. Если получены действительные данные по собственному весу и размерам конструкции пролетного строения, то в зависимости от точности и числа замеров этих данных коэффициент надежности по нагрузке от собственного веса принимают следующим: от веса несущих элементов (балки, плита, стойки, стенки, ригели и т.д.) при числе замеров 6 и более = 1,05 (0,9), а при числе замеров менее 6 = 1,1 (0,9); от веса слоев одежды мостового полотна (изоляция, защитный и выравнивающий слой, покрытие) при числе замеров 6 и более = 1,15 (0,95), а при числе замеров менее 6 = 1,2 (0,95).

Значения 0,9 (0,95) принимают, когда они оказывают более неблагоприятное влияние на результаты расчетов.

3.7. В пролетных строениях, имеющих в поперечном сечении отдельные главные балки с ослаблением сечений трещинами, жесткость которых отличается от остальных балок не более чем на 20%, расчет усилий от постоянных нагрузок производят как для случая по п. 3.5. Если эта разница больше указанного значения, то при расчетах следует учитывать возможное перераспределение усилий между балками. Частично разрушенная балка, несущая способность которой соответствует усилиям, воспринимаемым ею от собственного веса и других постоянных нагрузок на ней, исключается из расчета. Балки, которые не могут нести свой собственный вес, считают полностью разрушенными и в расчетах не учитывают, а усилия от их собственного веса перераспределяют между остальными балками с учетом пространственных методов расчета пролетных строений.

Проезд транспортных средств по участкам, расположенным над разрушенными балками, независимо от результатов расчетов не допускается. Указанные участки должны быть ограждены.

4. Определение усилий в несущих элементах пролетного строения от эталонных временных вертикальных нагрузок

4.1. Усилия в несущих элементах пролетного строения рассчитывают с учетом пространственной работы системы.

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 (см. разд. 5).

4.2. При относительном отклонении рассчитанного усилия от среднего, полученного по результатам натурных испытаний (вычисленного без учета погрешности измерения) более чем на 10%, в расчет принимают усилие, полученное по результатам натурных испытаний с учетом погрешности измерения (см. пп. 5.7-5.9), а при разнице между этими усилиями менее 10% - усилие, полученное расчетным путем.

4.3. Изгибающий момент от эталонной временной вертикальной нагрузки в рассчитываемом сечении главной балки определяют по формуле

,

где i - номер главной балки (слева направо по поперечному сечению главной балки); - изгибающий момент в пролетном строении от одной колонны эталонной автомобильной или одиночной нагрузок; - коэффициент поперечной установки для усилия i-й балки (i-й полосы расчетной ширины d для монолитного пролетного строения); - для сечения в середине пролета балки вычисляют по приложениям 1 и 2 (для расчетного метода) или по указаниям пп. 5.7-5.9 (для расчета по результатам испытаний); (число осей в пролете более 2); (число осей в пролете равно 2); (одна ось в пролете).

4.4. Поперечную силу в среднем сечении i-й балки от автомобильной или колесной нагрузки определяют по формуле

,

где - коэффициент поперечной установки для i-й балки, вычисленный по правилу "рычага"; l - расчетный пролет главной балки; j =1, 2...m - номера осей нагрузки, установленной на левом полупролете по соответствующей линии влияния поперечной силы для середины пролета; - давление на j-ю ось нагрузки (для одной колонны); - расстояние от левой опоры до j-й оси нагрузки.

4.5. Поперечную силу в опорном сечении i-й балки от автомобильной и колесной нагрузок определяют по формуле:

,

где j =1, 2 ... m - номера грузовых осей (считая от левой опоры), размещенных вдоль пролета по соответствующей линии влияния поперечной силы для опорного сечения; - номер последней оси, установленной в промежуток между левой опорой и точкой, расположенной от левой опоры на расстоянии , равном

l/2 при ;

l/4 при и

при ,

где n - число главных балок в поперечном сечении пролетного строения; d - расстояние между осями главных балок; - см. п. 4.3; - см. п. 4.4; при принимают .

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

; ,

где , - размеры зоны контакта силы Р с покрытием (рис. 4).

4.7. При расчете изгибающего момента в середине пролета или 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 (рис. 5, а) , но не менее , а с пролетом (рис. 5, б) , но не менее ;

если на плите расположено несколько грузов и их рабочие ширины перекрываются, то при работе ее с пролетом (рис. 6, а) , но не менее , а с пролетом (рис. 6, б) , но не более . При этом в расчете принимают суммарный вес грузов в пределах рабочей ширины.

4.8. При расчете поперечной силы в опорном сечении рабочую ширину а или b балочной плиты для каждого груза принимают отдельно в зависимости от его расположения вдоль расчетного пролета и их усилия суммируют (рис. 7, а, б); , но не менее ; , но не менее ; , но менее ; , но не более .

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

4.10. Усилия в балочных плитах (кроме консольных) определяют в соответствии с табл. 6.

4.11. 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 табл. 7.

Таблица 6

Характеристика конструкции	Изгибающий момент		Поперечная сила на опоре в свободно опертой балке
	в середине пролета	на опоре
Толщина плиты менее 1/4 высоты ребра, на которое опирается плита То же, более 1/4 высоты ребра Плита по металлическим балкам	0,5 М 0 0,7 М 0 М 0	-0,7 М 0 -0,7 М 0 -0,7 М 0	Q 0 Q 0 Q 0

Таблица 7

L -- l	Плита, свободно опертая по краям		Плита, защемленная по всем краям
	в середине пролета		в середине пролета		на опоре
	0 M l	0 M L	M l	M L	M` l	M` L
1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 2,0	0,047 0,051 0,061 0,068 0,074 0,080 0,085 0,090 0,094 0,098 0,101	0,047 0,047 0,047 0,047 0,047 0,046 0,045 0,044 0,044 0,043 0,042	0,022 0,026 0,029 0,032 0,034 0,036 0,037 0,038 0,039 0,040 0,040	0,022 0,022 0,022 0,021 0,020 0,019 0,018 0,017 0,016 0,014 0,012	-0,052 -0,055 -0,061 -0,067 -0,071 -0,075 -0,078 -0,080 -0,081 -0,082 -0,083	-0,052 -0,051 -0,051 -0,051 -0,051 -0,051 -0,050 -0,049 -0,048 -0,047 -0,045

Для получения изгибающего момента на 1 м ширины плиты все значения табл. 7 умножают на , где q - нагрузка, тс/, а l - наименьший пролет, м.

4.12. Изгибающие моменты в плитах, опертых по контуру от временных нагрузок, распределенных по площадкам при центральном положении груза, определяют по табл. 8. Размеры площадки загружения (, ) и плиты (, ) представлены на рис. 9.

Таблица 8

a 1 ___ l a	b 1 ___ l n	l b _____ = 1 l a		l b ____ = 1,2 l a		l b ____ = 1,4 l a		l b ____ = 1,6 l a
		M a	M b	M a	M b	M a	M b	M a	M b
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
0	0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6	- 0,209 0,226 0,153 0,151 0,124 - - -	- 0,238 0,170 0,133 0,106 0,087 - - -	- 0,314 0,245 0,272 0,171 0,146 0,124 - -	- 0,235 0,168 0,131 0,106 0,087 0,074 - -	- 0,324 0,256 0,215 0,184 0,160 0,136 0,121 -	- 0,232 0,165 0,128 0,108 0,085 0,072 0,062 -	- 0,333 0,263 0,222 0,193 0,169 0,149 0,132 0,117	- 0,230 0,163 0,125 0,101 0,033 0,070 0,060 0,053
0,2	0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6	0,238 0,206 0,173 0,146 0,123 0,102 - - -	0,299 0,209 0,173 0,146 0,123 0,102 - - -	0,253 0,222 0,192 0,165 0,142 0,123 0,105 - -	0,292 0,202 0,152 0,119 0,097 0,081 0,068 - -	0,264 0,232 0,202 0,177 0,155 0,136 0,120 0,104 -	0,289 0,198 0,149 0,117 0,095 0,079 0,067 0,058 -	0,271 0,239 0,210 0,184 0,164 0,145 0,129 0,105 0,102	0,286 0,196 0,146 0,114 0,093 0,076 0,065 0,056 0,019
0,4	0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6	0,170 0,153 0,135 0,117 0,100 0,083 - - -	0,226 0,173 0,135 0,108 0,088 0,072 - - -	0,188 0,170 0,153 0,133 0,118 0,103 0,088 - -	0,225 0,171 0,134 0,107 0,088 0,073 0,062 - -	0,199 0,180 0,163 0,147 0,131 0,105 0,085 0,071 0,062	0,222 0,161 0,131 0,105 0,085 0,071 0,062 0,052 -	0,205 0,186 0,170 0,154 0,139 0,121 0,111 0,099 0,088	0,220 0,165 0,128 0,102 0,083 0,069 0,059 0,050 0,040
0,6	0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6	0,133 0,121 0,108 0,095 0,032 0,068 - - -	0,186 0,146 0,117 0,095 0,078 0,064 - - -	0,146 0,136 0,125 0,113 0,099 0,086 0,074 - -	0,180 0,141 0,116 0,091 0,078 0,065 0,055 - -	0,156 0,146 0,131 0,122 0,110 0,098 0,087 0,076 -	0,177 0,111 0,113 0,102 0 075 0,063 0,054 0,046 -	0,162 0,152 0,140 0 128 0,117 0,106 0,095 0,085 0,076	0,175 0,139 0,111 0,089 0,073 0,061 0,052 0,045 0,039
0,8	0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6	0,106 0,098 0,088 0,078 0,067 0,056 - - -	0,151 0,123 0,100 0,082 0,067 0,055 - - -	0,119 0,111 0,103 0,092 0,082 0,072 0,062 - -	0,149 0,121 0,099 0,081 0,067 0,056 0,047 - -	0,127 0,120 0,111 0,102 0,092 0,082 0,073 0,064 -	0,146 0,119 0,096 0,079 0,065 0,055 0,046 0,040 -	0,134 0,125 0,116 0,107 0,098 0,089 0,080 0,072 0,065	0,145 0,117 0,094 0,077 0,063 0,053 0,045 0,038 0,034
1,0	0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6	0,087 0,080 0,072 0,064 0,055 0,046 - - -	0,124 0,102 0,083 0,068 0,055 0,046 - - -	0,098 0,091 0,084 0,076 0,068 0,059 0,051 - -	0,123 0,100 0,082 0,067 0,056 0,047 0,040 - -	0,105 0,099 0,092 0,084 0,070 0,068 0,060 0,053 -	0,121 0,098 0,070 0,066 0,054 0,016 0,039 0,034 -	0,109 0,103 0,096 0,089 0,081 0,074 0,067 0,060 0,053	0,119 0,097 0,078 0,051 0,053 0,041 0,037 0,032 0,028

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

Таблица 9*

Схема нагрузки (номера по рис. 10)	N точки	K 1	K 2	K 3	K 4	K 5	K 6	K 7	K 8	K 9	K 10
I-II шарнирное опирание III-IV жесткая заделка V-VI консольная заделка	1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 7 8 9	3,0906 3,4707 3,2444 0 0 0 0,7893 0,7538 0,7462 0 0 0 31,5693 31,7643 31,9355 11,1166 11,3580 11,4530 0 0 0	2,0503 1,9650 1,8624 0 0 0 0,6430 0,6226 0,6215 -1,4398 -1,3831 -1,3727 0 0 0 -2,0401 -1,9931 -1,9972 -7,4397 -8,0766 -8,1179	0 0,2220 0,3836 0 0 0 0 0,749 0,1150 0 -0,2305 -0,2288 0 0,0755 0,0380 0 -0,1717 -0,3174 0 -1,3461 -1,3530	0 0 0 1,8182 1,9094 1,9470 0 0 0 2,0465 1,9940 2,0051 - - - 1,7067 1,9491 2,0316 4,0916 4,6212 4,0869	- -0,0824 0,0190 0 0 0 - -0,0336 -0,0118 - -0,0336 -0,0083 - -0,0265 0,0142 - 0,0961 0,0278 - 0,3483 0,0140	0,8670 0,5168 0,1648 0 0 0 0,4025 0,1688 0,0137 0 0 0 6,2598 4,9270 2,8416 2,0841 1,6278 0,8952 0 0 0	0,6318 0,3238 0,0899 0 0 0 0,4313 0,1603 0,0122 -0,5214 -0,2292 -0,0135 0 0 0 -0,4861 -0,4127 -0,2785 -1,4463 -1,0742 -0,5153	0 -0,0717 -0,0394 0 0 0 0 -0,0907 -0,0272 0 -0,0382 -0,0022 0 -1,1709 -0,2175 0 -0,1140 -0,1294 0 -0,1790 -0,0859	0 0 0 0,0911 0,1202 0,0367 0 0 0 0,3926 0,2358 0,0171 - - - 0,2451 0,2137 0,0920 0,5344 0,3954 0,1102	- 0,2235 0,0372 0 0 0 - 0,1889 -0,0005 0 -0,2248 -0,0366 - 0,0953 0,0151 - -0,0006 -0,0680 - -0,3504 -0,1915

______________________________

* Таблица составлена по данным канд. техн. наук Е.Л. Крамера.

4.13. Учет защемления по контуру производят при помощи коэффициентов 0,75 для опорных моментов и 0,525 - для моментов в пролете. Расчетные значения и в , отнесенные к полосе шириной 1 м, получают умножением заданной сосредоточенной силы P (в тс), распределенной по площадке с размерами и , на коэффициенты в табл. 8.

4.14. Поперечные силы от равномерно распределенной по плите нагрузки находят после распределения ее по двум направлениям как для простой балки в соответствии с п. 4.11.

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

4.16. 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).

4.17. Значения коэффициентов (i=1, 2, ..., 10) для определения прогибов плиты , поперечных сил , и изгибающих моментов и при различных условиях ее опирания приведены в табл. 9

Для нагрузки, равномерно распределенной по всей поверхности плиты или на части ее по длине, , или (рис. 10, a, б)

; ; ;

; .

Для сосредоточенного груза Р (тс) или для нагрузки, равномерно распределенной на площадке размером ; для балочной плиты и ; для консольной (рис. 10, а):

; ; ;

; ;

,

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

5. Определение усилий от временных нагрузок в пролетных строениях с дефектами

5.1. Усилия от временных нагрузок в пролетных строениях с дефектами определяют как расчетным путем, так и экспериментально-теоретическими методами. При этом используются расчетные положения разд. 4.

Расчетный метод следует применять в случаях возможности вычисления действительной жесткости элементов системы, имеющих дефекты, и возможности выбора конкретной расчетной схемы при наличии разрушений отдельных связей в пространственной системе пролетного строения и ее расчета.

Экспериментально-теоретический метод используют в случаях, когда дефекты пролетного строения и его элементов не могут быть учтены расчетным методом.

5.2. При экспериментально-теоретическом методе определения усилий в главных балках пролетного строения используют натурные поперечные линии влияния прогибов, кривизн или относительных удлинений (на уровне центра тяжести растянутой арматуры), полученных по результатам испытания моста. Результатом обработки этих данных являются ординаты линии влияния коэффициентов поперечного распределения усилий в середине пролета главных балок.

5.3. Средние значения ординат линий влияния коэффициентов поперечного распределения моментов определяют в условиях обеспечения максимальной точности фиксации деформаций приборами. Для оценки достоверности значений ординат линий влияния коэффициентов поперечного распределения пролетное строение принимают состоящим из n одинаковых балок (рис. 11).

5.4. Пролетное строение загружают одной и той же нагрузкой при разном ее положении с номерами установок K = 1, 2, ..., m, где m - общее число загружений. Для каждой установки совершается N повторных наездов с номерами j = 1, 2, ..., N.

5.5. Число установок нагрузки m на поперечном сечении проезжей части пролетного строения должно быть не менее пяти. Установки назначают симметрично относительно оси пролетного строения, а крайние установки - как можно ближе к бордюрам.

При каждом j-м наезде, соответствующем k-й установке, в i-й балке измеряют ее прогиб , кривизны # или относительного удлинения на уровне центра тяжести арматуры .

5.6. Наибольшие усилия от испытательной нагрузки во всех несущих элементах не должны превосходить значений , вычисленных по разд. 3 для одиночной нагрузки и поделенных на 1,2, а в середине пролета главных балок также должны быть не менее 0,6 от допустимого момента.

5.7. Коэффициент поперечной установки при определении усилий в главных балках по данным натурных испытаний вычисляют по формуле:

,

где - выражение, учитывающее разницу в ширине колеи испытательной и эталонной нагрузок (см. рис. 11); - коэффициент, принимаемый для средних балок: =0,15 при ; при <0,3; при ; для крайних балок ; - см. п. 4.5; , - ординаты натурной поперечной линии влияния коэффициента распределения усилий по характерным деформациям для i-й балки, взятые под центрами тяжести колонн (машин) эталонной нагрузки;

- предельная относительная погрешность суммы

; , - предельные относительные погрешности ординат , определяют по поперечным линиям влияния предельных относительных погрешностей.

5.8. Для построения поперечных линии влияния коэффициентов распределения усилий между балками и их предельных относительных погрешностей по данным испытания базовые ординаты соответственно и вычисляют по формулам:

;

,

где ; ;

- ордината натурной поперечной линии влияния характерной деформации i-й балки в середине пролета при j-м наезде в точку k (см. рис. 11);

; ; ;

;

;

k = 1, 2 ..., m - номера установок (положений центра тяжести) испытательной нагрузки при построении натурных поперечных линий влияния характерных упругих деформаций; m - общее число установок испытательной нагрузки поперек моста; j = 1, 2, ... - номера условных наездов испытательной нагрузки на каждую точку k; - число условных наездов на каждую точку k; - число действительных наездов на каждую точку K; P - число комплексов приборов, фиксирующих характерную деформацию в одной балке (или расчетной полосе для монолитных плитных пролетных строений) при одном действительном наезде; - параметр, определяемый по таблице распределений Стьюдента при числе степени свободы и надежности =0,95 (табл. 10); - то же, при и =0,95.

5.9. В качестве характерных упругих деформаций обязательно принимают упругие прогибы , если это позволяют условия испытаний (малая глубина воды, отсутствие сильного течения, сильного ветра). В этом случае P равно числу прогибомеров, фиксирующих прогиб одной точки. Число прогибомеров P в каждом контролируемом сечении главной балки должно быть увязано с числом наездов нагрузки при одной и той же установке так, чтобы их произведение было , но не менее двух прогибомеров с ценой деления не более 0,1 мм.

В монолитном плитном пролетном строении нижнюю грань разбивают на расчетные полосы шириной не более 1,5 м. Число приборов на каждой полосе аналогично вышеизложенному.

5.10. При отсутствии условий для надежного измерения прогибов в качестве характерных упругих деформаций принимают:

а) для ребристых пролетных строений - упругие кривизны : при определении кривизны на обеих боковых гранях балок выделяют два уровня: центр тяжести растянутой арматуры и уровень, близкий к сжатой грани сечения;

б) для ребристых сборных пролетных строений с соединением балок только по диафрагмам - упругие кривизны или упругие относительные удлинения на уровне центра тяжести растянутой арматуры по обеим боковым граням ребра;

в) для сборных плитных пролетных строений упругие относительные удлинения на уровне нижней грани плит;

г) для монолитных плитных пролетных строений упругие приведенные относительные деформации на уровне нижней грани плиты (п. 5.13).

Таблица 10

ню	l_ujk, l_u	ню	l_ujk, l_u	ню	l_ujk, l_u	ню	l_ujk, l_u
1	12,706	9	2,262	17	2,110	25	2,060
2	4,303	10	2,228	18	2,101	26	2,056
3	3,182	11	2,201	19	2,093	27	2,052
4	2,776	12	2,179	20	2,086	28	2,048
5	2,571	13	2,160	21	2,080	29	2,045
6	2,447	14	2,145	22	2,074	30	2,042
7	2,365	15	2,131	23	2,069	40	2,021
8	2,306	16	2,120	24	2,064	60	2,000

При испытании используют стационарные деформометры с базой не менее 450-550 мм и ценой деления не более 0,001 мм. Каждую точку контролируют двумя приборами.

В этом случае к величине вводят понижающий коэффициент, равный 0,87, если испытательная нагрузка для построения натурных поперечных линий влияния деформации имеет в пролете одну ось, и равный 0,95, если - две оси, и 1,0 - при большем числе осей.

5.11. Упругие кривизны определяют по формуле:

;

где - упругий прогиб по левой грани балки; , то же, по правой грани балки; H - расстояние между соответствующими приборами по вертикали; , , , - упругие относительные удлинения на левой и правой гранях балки на уровне центра тяжести растянутой арматуры и в сжатой зоне бетона по показателям соответствующих деформометров.

Число комплектов приборов P, определяющих кривизну балки, равно числу четверок соответствующих деформометров (см. п. 5.9).

5.12. Упругие относительные удлинения на уровне центра тяжести арматуры (или по нижней грани плитного блока определяют как полусумму деформаций по левой и правой грани балки (по левой и правой стороне нижней грани блока):

.

Число комплектов приборов Р, определяющих (или #), равно числу пар соответствующих деформометров (см. п. 5.9).

5.13. Упругие относительные приведенные удлинения для монолитных плитных мостов определяют по формуле

,

где - относительные упругие удлинения по показаниям деформометров, установленных на нижние грани плиты на каждой расчетной полосе вдоль пролета (направление х) и поперек пролета (направление у); - коэффициент Пуассона для бетона, равный .

Число комплектов приборов p, определяющих , равно числу пар из продольного и поперечного расположения деформометров на каждой расчетной полосе (см. п. 5.9).

5.14. Изгибающие моменты в среднем сечении главных балок от испытательной нагрузки по измеренным в процессе загружения деформациям определяют по формуле

,

где - суммарный изгибающий момент в среднем сечении пролетного строения от испытательной нагрузки; - коэффициент поперечного распределения изгибающих моментов от испытательной нагрузки; - среднее значение соответствующего коэффициента поперечного распределения, вычисляемое по формуле п. 5.7 при числе установок m=1 по деформациям загружения; - относительная предельная погрешность соответствующего коэффициента поперечного распределения, вычисляемая по формуле п. 5.8 при m=1 по деформациям загружения: - коэффициент, равный 1,15, если за характерные упругие деформации приняты прогибы и в пролете размещается только одна ось испытательной нагрузки; 1,05 - то же, если в пролете две оси; 1,0 - то же, если в пролете более двух осей или за характерные упругие деформации приняты деформации по п. 5.10.

5.15. Усилия от временных подвижных вертикальных нагрузок для середины пролета в главных балках пролетных строений с диафрагмами (вып. 58 Союздорпроекта), имеющих нарушения в диафрагмах (разорваны или отсутствуют сварные накладки в стыках) по нижним, а также верхним связям могут быть определены расчетным путем с использованием значений коэффициентов поперечной установки, полученных в результате загружения соответствующих линий влияния по таблицам прил. 5. Коэффициенты поперечной установки вычисляют аналогично способу, изложенному как в приложении 1.

5.16. В пролетных строениях (по вып. 56, 56Д и 710/5 Союздорпроекта), имеющих дефекты, которые снижают жесткость отдельных элементов пространственной системы, расчет изгибающих моментов в середине пролета главных балок от временных нагрузок для различных соотношений их жесткости может быть выполнен с использованием значений коэффициентов поперечной установки, полученных по результатам загружения соответствующих линий влияния по таблицам прил. 6. Расчет выполняют аналогично способу, приведенному в прил. 1. Значения жесткости могут быть определены расчетными методами или экспериментальным путем.

6. Примеры определения грузоподъемности пролетного строения**

Пример 1. 1. Основные исходные данные: пролетное строение с габаритом 7 м и тротуарами по 0,75 м построено в 1961 г. и состоит из шести балок (блоков) длиной 16,76 м, выполненных по типовому проекту (вып. 56 Союздорпроекта). Временные подвижные вертикальные нагрузки Н-13 и НГ-60 по нормам проектирования 1948 г. Полудиафрагмы смежных блоков объединены сильно изогнутыми двумя арматурными стержнями диаметром 14 мм. Шов обетонирования стыков диафрагм разрушен. На конструкции мостового полотна слой асфальтобетона достигает толщины 18 см, имеются выбоины и наплывы глубиной 40-70 мм. На всех балках и плите видны следы выщелачивания бетона, рабочая арматура крайних балок начала корродировать.

2. Так как арматурные стержни, соединяющие диафрагмы, не могут воспринимать растягивающие усилия, считаем балки (блоки) пролетного строения работающими независимо и расчет производим с использованием метода рычага.

3. Определяем допустимые значения расчетных усилий в балках (блоках) пролетного строения. Для этого по линиям влияния давлений на наиболее нагруженные балки 2 и 3 (рис. 12) определяем коэффициенты поперечной установки от эталонных нагрузок и по линии влияния изгибающего момента в середине пролета (рис. 13) находим изгибающие моменты в долях нагрузки на ось () от эталонных нагрузок: автомобильных нагрузок для балки 3:

;

от одиночных нагрузок на балку 2 - , где и (см. рис. 12); - коэффициент надежности, вычисленный по СНиП 2.05.03-84 как для двухосной тележки; - коэффициент надежности по СНиП;

=1,7 - по п. 1.19 для автомобильной нагрузки;

- для одиночной нагрузки по СНиП 2.05.03-84; - ординаты линии влияния по рис. 13 под осями соответствующих нагрузок.

Определяем допустимый расчетный момент от временной нагрузки на одну балку

,

где значения [М] = 1458,36 и приняты по прил. 7, а момент от дополнительных слоев асфальтобетона определяют по формуле

=,

где - толщина дополнительного слоя; b - ширина балки; - удельный вес; l - расчетный пролет.

Наибольшая допустимая (по прочности) нагрузка на ось эталонной нагрузки:

автомобильной кН (7,86 тс);

колесной кН (11,17 тс).

Наибольший вес нагрузки по несущей способности балок для автомобильной кН; для одиночной нагрузки кН. Отсюда масса транспортного средства не должна превышать:

автомобиля  т;

одиночной нагрузки 44,7 т.

Если ограничить скорость грузовых автомобилей до 10 км/ч, то, принимая , их масса составит  т.

4. Проверим несущую способность плиты на 1 м ее ширины (рис. 14).

Постоянную нагрузку (асфальтобетон + защитный слой + гидроизоляция + выравнивающий слой + бетон плиты) определяют по формуле

,

где - толщина слоя; - удельный вес материала; - коэффициент надежности;

.

Изгибающий момент у корня консоли плиты и от постоянных нагрузок:

.

Изгибающий момент у корня консоли от временной нагрузки в долях :

,

откуда .

Определяем предельный изгибающий момент в сечении у корня консоли при проектном армировании на 1 м ширины плиты b

,

где ; ;

;

см

.

Наибольшее значение :

.

Если ограничить скорость транспорта до 10 км/ч , то по несущей способности плиты нагрузка на ось может быть

(тс).

Расчетами установлено, что наиболее слабым элементом конструкции пролетного строения является главная балка. На период до усиления (реконструкции) необходимо установить перед мостом знаки ограничения массы 19 т или знак ограничения массы 30 т с дополнительной табличкой "Ограничение скорости 10 км/ч".

Пример 2. 1. Исходные данные: пролетное строение длиной 16,76 м ( = 16,3 м) возведено в 1961 г. с габаритом Г = 7 + 2 х 0,75 м из блоков по типовому проекту, вып. 56 Союздорпроекта под нагрузки Н-13 и НГ-60. Из-за разрушения гидроизоляции и неупорядоченности водоотвода с проезжей части и тротуаров рабочая арматура в середине пролета крайних балок корродирована на глубину 2,5 мм (местами до 3-4 мм), что привело к разрушению защитного слоя бетона на высоту 18-20 см. На проезжей части имеются выбоины глубиной до 30-40 мм.

2. Так как основные несущие элементы (балки, диафрагмы) объединены в соответствии с проектом, расчет производят пространственным (энергетическим) методом. Как вариант, используем программу ЭМ-5.1 ХАДИ***. Программа работает в системе измерений МКГСС.

3. Геометрические характеристики пролетного строения приняты по данным типового проекта: приведенный (с учетом рабочей арматуры) момент инерции поперечного сечения балки #; момент инерции сечения балки при кручении #; приведенный (к плите) момент инерции сечения диафрагм

#.

Эквивалентную нагрузку от эталонной автомобильной нагрузки в долях определяем загружением линии влияния изгибающего момента в середине пролета (см. рис. 13):

.

Эквивалентная нагрузка от эталонной колесной нагрузки в долях :

.

4. Изгибающие моменты в главных балках и диафрагмах вычисляют, загружая линии влияния прогибов главных балок W (рис. 15) и изгибающих моментов в диафрагме (рис. 16), построенных по данным счета на ЭВМ.

Для изгибающих моментов в главных балках используем формулу

,

где Е - модуль упругости материала балки; - момент инерции сечения i-й балки; - сумма ординат W под грузами наиболее нагруженной балки; - коэффициент надежности; - динамический коэффициент;

кгс;

кгс.

Из загружения эпюр W (см. рис. 15) двумя колоннами эталонной автомобильной нагрузки установлено, что наиболее нагружена балка N 1, изгибающий момент в которой:

;

от колесной нагрузки

;

от толпы на тротуаре

.

Предельный изгибающий момент в крайних балках при исходных данных  ;  . Считая разрушение арматуры коррозией на глубину 2,5 мм, .

Расчетное значение сжатой зоны:

 см;

Допустимые изгибающие моменты в балке 1 для эталонных нагрузок:

автомобильной  ;

колесной . Отсюда допустимая масса транспортного средства по несущей способности главных балок:

автомобильной т;

одиночной колесной т.

Если автомобильную нагрузку пропускать по пролетному строению единичным порядком вдоль оси моста _1 м по ширине проезжей части, то изгибающий момент в балке 1 от него

 .

и соответственно  т.

5. Для изгибающих моментов в диафрагме используется формула

,

где - приведенный момент инерции поперечного сечения диафрагмы; b - полная ширина пролетного строения; - сумма ординат под грузами в наиболее нагруженных сечениях диафрагмы (отдельно для отрицательных и положительных моментов).

Загружая эпюры (см. рис. 16), определяем изгибающие моменты в диафрагме от эталонных нагрузок в долях P:

автомобильной

сечение 1-2

;

сечение

;

колесной

сечение .

сечение .

Наибольшие нагрузки P на оси эталонных нагрузок соответственно:

автомобильной тс;

тс;

одиночной колесной тс;

тс.

Допустимая масса транспортного средства по несущей способности диафрагмы:

автомобильной  т;

одиночной колесной  т.

Если автомобильную нагрузку пропускать по оси моста единичным порядком,

,

то ее масса составит:  т.

ГАРАНТ:

Нумерация пунктов приводится в соответствии с источником

6.8. Определяем допустимую расчетную нагрузку на консольную плиту. Расчетная схема плиты аналогична приведенной на рис. 14 при толщине слоев ездового полотна 12 см. Расчетные размеры: см; см; см;

 ;

 ;

 тс;

 т.

7. На основании расчетов установлено, что вследствие коррозии рабочей арматуры главных балок они обладают наименьшей несущей способностью.

На период до усиления главных балок в зависимости от конкретных условий возможны два варианта установки знаков перед мостом:

вариант 1 - при интенсивном двухполосном движении знак ограничения массы 12 т;

вариант 2 - при относительной небольшой интенсивности движения транспорта установить знаки: "Ограничение массы 20 т с дополнительной табличкой "Единичным порядком по оси моста" и знак преимущества встречного движения.

______________________________

* Для инженерных расчетов на кафедре мостов ХАДИ составлены программы ЭМ-5.1 (ЭВМ и ПЭВМ), а в МАДИ - расчетная программа POSTV.

** Так как при расчете построенных по старым нормам мостов использованы отдельные нормативы прошлых лет и действующие в настоящее время, то в примере использованы две системы единиц измерения (СИ и практичеcкая).

*** Теория метода изложена в работе Н.П. Лукина "Пространственный расчет бездиафрагменных мостов энергетическим методом". Сб. "Сопротивление материалов и теория сооружений". Вып. VI, Киев, "Будiвельник", 1968, с. 112-123.

Приложения