Страница 2: ДСТУ-Н Б В.2.3-23:2009. НАСТАНОВА З ОЦІНЮВАННЯ І ПРОГНОЗУВАННЯ ТЕХНІЧНОГО СТАНУ АВТОДОРОЖНІХ МОСТІВ (29556)

5.1.5 У всіх випадках класифікації, коли є сумніви стосовно того, до якого із двох сусідніх експлуатаційних станів належить віднести елемент, рекомендується прийняти нижчий. Для елементів прогонових будов у такому випадку остаточне рішення приймається за результатами визначення їх вантажопідйомності або реальної характеристики безпеки.

5.2 Визначення стану прогонових будов мостів за результатами обчислення їх вантажопідйомності

5.2.1 Визначення вантажопідйомності за наведеним нижче алгоритмом є обов'язковою регламентною процедурою і служить цілям уточнення класифікації експлуатаційного стану елемента.

Вантажопідйомність визначається відносно нормативних тимчасових рухомих навантажень:

а) колон навантажень Н-30, що встановлюються на лінії впливу зусиль та в поперечному перерізі згідно з нормами СН 200-62;

б) автомобільного навантаження за схемою АК згідно з чинними нормами навантаження класу К згідно з ДБН В.1.2-15;

в) одиничного колісного транспортного засобу НК-80 або НК-100 згідно з ДБН В.1.2-15.

5.2.2 Розрахунок вантажопідйомності прогонових будов виконується на основі реальних розмірів елементів споруди, механічних характеристик матеріалів та опису наявних дефектів, зафіксованих у результаті обстеження.

5.2.3 Вантажопідйомність прогонових будов встановлюють порівнянням зусиль у перерізах елементів від нормативних тимчасових рухомих навантажень з граничними значеннями, вираженими у відповідних еквівалентних навантаженнях. Має задовольнятися нерівність:

де qe – граничне значення еквівалентного навантаження;

ре – еквівалентне навантаження від нормативних тимчасових рухомих навантажень, що розглядаються.

Якщо нерівність (5.1) не задовольняється, тобто ре > qe, то обчислюється величина зниження вантажопідйомності δ (у відсотках), за якою класифікується експлуатаційний стан.

Значення δ вираховують за формулою:

5.2.4 Значення граничного еквівалентного навантаження вираховують за формулами:

за першою групою граничних станів

за другою групою граничних станів

де – граничне зусилля в елементі, обчислене за І та II групами граничних станів відповідно;

gi – нормативне значення інтенсивності постійного навантаження;

γi – коефіцієнт надійності за постійним навантаженням;

ω – сумарна площа ділянок ліній впливу, ;

ΩI, ΩII – розрахункові площі ліній впливу відповідних зусиль;

k – кількість видів постійного навантаження;

n – кількість ділянок лінії впливу.

Розрахункові площі ліній впливу зусиль тимчасового навантаження, що розглядається, обчислюють за формулами:

- навантаження колісне

- навантаження АК

де γfν, (1+μ) – коефіцієнти відповідно надійності, динамічності тимчасових навантажень, що розглядаються;

КПР – коефіцієнт поперечного розподілу колісного навантаження;

КПРν – коефіцієнт поперечного розподілу смугового навантаження;

КПРв – коефіцієнт поперечного розподілу тандема.

η1; η2 – коефіцієнти впливу відповідно смуги та тандема (таблиця 5.2);

ωi – площа ділянок лінії впливу одного знака.

Таблиця 5.2 – Коефіцієнти η1 та η2

5.2.5 За необхідності може бути проведено випробування прогонової будови контрольним навантаженням, еквівалентним до встановленої вантажопідйомності.

5.2.6 Класифікацію експлуатаційного стану прогонових будов за результатами визначення їх вантажопідйомності наведено в таблиці 5.3.

Таблиця 5.3 – Уточнення класифікації стану прогонових будов за вантажопідйомністю

5.2.7 Розрахунки, що виконуються з метою визначення можливості пропуску великовагового транспортного засобу по мосту, виконують тільки за міцністю елементів.

5.2.8 Для мостів із великим строком експлуатації, які мають у прогоновій будові тріщини з розкриттям більше 0,2 мм, та мостів з обмеженим залишковим строком експлуатації, за відповідним техніко-економічним обґрунтуванням дозволяється не проводити розрахунки залізобетонних прогонових будов за тріщиностійкістю.

5.2.9 Для обчислення вантажопідйомності елементів мостів відносно реальних експлуатаційних навантажень, що визначаються вагою m поодинокого автомобіля максимальної маси в колоні рухомого навантаження, виконуються розрахунки на рухомі навантаження за схемами Н-30 та Н-40. Алгоритм визначення вантажопідйомності прогонових будов відносно ваги рухомих навантажень за схемами Н-30 та Н-40 наведено в додатку Б.

5.3 Визначення стану прогонових будов мостів за результатами обчислення їх характеристики безпеки

5.3.1 Для класифікації стану прогонових будов мостів аналітичне вираховується реальна на час обстеження характеристика безпеки β. Це є факультативним уточненням класифікації стану.

5.3.2 Початковими даними для вирахування β є дані обстежень з визначеними для елемента механічними характеристиками матеріалів та кількісними показниками деградації його поперечного перерізу. Параметрами, що відображають імовірнісну природу факторів напружено-деформованого стану елемента, є коефіцієнти варіації характеристик міцності матеріалів та тимчасового рухомого навантаження. Ці дані незалежні від поточного стану елемента моста і наводяться в алгоритмі обчислення характеристики безпеки в додатку В.

5.4 Призначення експлуатаційних заходів

5.4.1 Для кожного з експлуатаційних станів визначено необхідні експлуатаційні заходи та рівень зносу. У таблиці 5.4 надаються регламентовані експлуатаційні заходи в кожному із станів.

Таблиця 5.4 – Деградація елементів та експлуатаційні заходи

6 ПРОГНОЗУВАННЯ ЗАЛИШКОВОГО РЕСУРСУ ЕЛЕМЕНТІВ МОСТІВ

6.1 Строк безаварійної експлуатації моста прогнозується за результатом розв'язку задачі визначення часу переходу елементів моста з одного експлуатаційного стану в інший, нижчого рівня.

Модель деградації елемента, тобто перехід із одного експлуатаційного стану в інший, описується як процес Пуассона з дискретними станами та неперервним часом

де Рt – надійність елемента в i-му експлуатаційному стані;

λ – параметр, інтенсивність відмов;

е – постійна, е = 2,718;

t – час.

Залежність (6.1) дає змогу знайти час переходу з одного стану в інший при заданому параметрі λ – інтенсивності відмов.

6.2 Вихідними даними для визначення остаточного ресурсу є надійність елемента Рi та час, що пройшов від початку експлуатації до стану i, який визначається часом ti. Ці дані отримуються на підставі оглядів і обстежень, перевірочних розрахунків вантажопідйомності, обчислення реальної характеристики безпеки β та класифікації експлуатаційного стану.

6.3 Інтенсивність відмов λ для елемента знаходиться з рівняння (6.1) як його розв'язок за відомих початкових умов:

а) надійності елемента в i-му експлуатаційному стані Pt, що отримано з класифікаційної таблиці експлуатаційних станів;

б) часу ti, що пройшов від початку експлуатації елемента до моменту класифікації його експлуатаційного стану.

Для практичних розрахунків у додатку Г наведено алгоритм, допоміжні таблиці та номограма для визначення параметра інтенсивності відмов.

6.4 Із рівняння деградації елемента (6.1) за відомою надійністю елемента Рi в стані i та визначеним параметром інтенсивності відмов елемента λ знаходиться час Тn, який пройде від початку експлуатації елемента до стану n. У випадку n = 5 час Тn буде прогнозуванням залишкового ресурсу.

У додатку Г наведено розв'язання рівняння (6.1) для фіксованих значень інтенсивності відмов елемента λ.

6.5 Модель деградації (6.1) також узагальнюється на процес із відновленням, тобто на випадок ремонту, який повертає елемент із стану i до вищого стану j < і. У цьому випадку вираховується нове значення параметра інтенсивності відмов λj < λi, що відповідає новим фізико-механічним властивостям елемента, які описуються іншою деградаційною кривою з ресурсом Tj > Ti.

6.6 У випадку відновлення вихідними даними для визначення залишкового ресурсу елемента є:

- визначена за класифікаційною таблицею надійність елемента Р у стані до відновлення та час ti, що пройшов від початку експлуатації до стану i;

- визначена за розрахунками вантажопідйомності та класифікаційною таблицею надійність елемента Pk в стані k після відновлення k < і.

Алгоритм визначення залишкового ресурсу наведено в додатку Г.

7 ОЦІНЮВАННЯ ТЕХНІЧНОГО СТАНУ СПОРУДИ В ЦІЛОМУ

7.1 Для інтегральної оцінки технічного стану споруди введено два показники: експлуатаційний стан елементів моста та формалізовану експертну оцінку споруди в цілому.

7.2 Експлуатаційна оцінка моста в цілому є узагальненою характеристикою експлуатаційної придатності за станом всіх його елементів. Визначення експлуатаційного стану моста збігається з визначенням для елементів споруди за таблицею 4.1.

7.3 Класифікується експлуатаційний стан моста як найнижчий із показників експлуатаційного стану його елементів:

- прогонових будов;

- опор;

- фундаментів.

7.4 Кількісним показником експертного визначення технічного стану споруди (мостового переходу в цілому) є формалізована експертна оцінка (рейтинг), що служить:

- для ранжування мостів у рамках певної дорожньої мережі за потреби ремонту або реконструкції;

- для планування на цій основі видатків на ремонт, реконструкцію або будівництво нового моста.

7.5 Експертна експлуатаційна оцінка служить у системі управління мостами показником потреби виконання експлуатаційних заходів:

- встановлення режиму утримання споруди;

- встановлення термінів та видів ремонту;

- призначення параметрів посилення, поширення;

- прийняття рішення щодо необхідності та доцільності заміни, реконструкції або капітального ремонту.

7.6 Експертна експлуатаційна оцінка технічного стану споруди визначається за шкалою безрозмірних коефіцієнтів Е у 100 балів.

7.7 Експертна експлуатаційна оцінка є середньозваженим значенням визначення експлуатаційного стану груп конструктивних елементів споруди, що розглядаються в цій Настанові:

- елементи проїзної частини;

- елементи прогонової будови;

- опори та опорні частини;

- фундаменти;

- підмостове русло;

- регуляційні споруди;

- підходи.

Експлуатаційний стан групи елементів приймається за станом найбільш слабкого елемента в групі.

7.8 Обчислюється експертна оцінка Б технічного стану споруди за формулою

де Di – номер експлуатаційного стану групи конструктивних елементів споруди згідно з класифікаційною таблицею 4.1;

αi – коефіцієнти впливу стану i-го елемента на загальний стан споруди (нормалізовані коефіцієнти ваги), i = 1, 2, ..., 7.

Значення вагових коефіцієнтів надано в таблиці 7.1.

Таблиця 7.1 – Вагові коефіцієнти у формулі експертної оцінки технічного стану споруди