Вр – ширина русла під мостом;
Q – загальна витрата ріки, яка визначається за гідрографом для того ж моменту часу, що й природна руслова витрата (рисунок Г.1);
qзап – питома витрата заплав;
L0 – ширина отвору моста;
де lc – довжина зони стиснення в околі пікових рівнів води;
В – середня ширина розливу ріки;
lмз і lбз – відповідно ширина меншої і більшої заплав.
Найбільша величина загального розмиву (товщина змитого шару ґрунту)
не збігається з піком наводка, а досягається на його спаді. Для визначення цього часу треба на графіку інтегральної функції гідрографа знайти точку дотику між ним і прямою, проведеною з початку координат (рисунок Г.2). Абсциса цієї точки однозначно відповідає піку загального розмиву, а товщина змитого шару ґрунту на цей момент буде максимальною.
Якщо проходження паводків, менших за величиною від розрахункових (найбільших), призводить до невідновлюваних деформацій у підмостовому руслі (що можливо при стисненні потоку більше ніж у 2 рази або на мостових переходах в умовах підпору, в нижніх б'єфах гребель, при деформації русел у заплавних отворах тощо), визначення загального розмиву належить виконувати, виходячи з умов проходження розрахункового (найбільшого) паводку після серії натурних спостережених паводків одного з багатоводних періодів або за їх браком змоделювати таку серію паводків.
Прогнозування загального розмиву за серією паводків передбачає після кожного з них, крім останнього (нормативного), визначати залишковий розмив Δhзал, величина якого утворюється на момент звільнення заплав від води. Цю величину треба додавати до глибини hj-1 у формулі (Г.1), коли визначається загальний розмив від кожного наступного паводка.
Обчислення залишкового розмиву здійснюється за формулою (Г.1), до якої незалежно від висоти і порядку паводку в серії належить підставляти βМ = 1,005, а інтегральну функцію гідрографа Г на момент, коли рівень води опустився практично до середньої відмітки заплав. При цьому довжину зони стиснення lс належить визначати за формулою
де In – природний поздовжній похил ріки;
Fr = V2/gВ – число Фруда, записане через ширину розливу ріки В, яка на момент визначення залишкового розмиву обчислюється за формулою В = 2 L0 – Вp;
V – середня швидкість потоку в брівках русла;
а – коефіцієнт, що визначається за графіком на рисунку Г.3.
Для останнього в серії паводку нормативної ймовірності перевищення βМ і Г набувають значень на момент піку розмиву, якому відповідає точка дотику графіка інтегральної функції гідрографа і прямої, проведеної з початку координат; довжина зони стиснення в цьому випадку може бути обчислена за (Г.4); глибина hj-1 визначається як різниця між рівнем води на піку розмиву і відміткою дна русла, зменшеною на суму залишкових розмивів всіх попередніх паводків розрахункової серії.
Рисунок Г.3 – Графік для визначення коефіцієнта а = Fr/ In
ДОДАТОК Д
(довідковий)
ПРОЕКТУВАННЯ ЕЛЕМЕНТІВ ЗА КРИТЕРІЄМ НАДІЙНОСТІ
Д.1 Ймовірнісні розрахунки за критерієм надійності мають за мету пошук оптимального проекту при заданому рівні безпеки. За критерій приймається параметр «характеристика безпеки» β математично зв'язаний з надійністю
де Ps – надійність, як ймовірність того, що буде досягнуто граничного стану;
Ф – стандартна функція розподілу;
β – характеристика безпеки.
Д.2 Всі ймовірнісні розрахунки мають виконуватись так, щоб дотримувалась фундаментальна нерівність методу граничних станів, яку має задовольняти елемент, що проектується
де R(XR) – функція опору елемента;
Q(XQ) – функція зовнішніх навантажень елемента;
XR – базові змінні, якими виражається несна здатність елемента;
XQ – базові змінні, якими виражається зовнішнє навантаження елемента.
Д.3 Постулюється, що базові змінні, якими виражається несна здатність і зовнішнє навантаження елемента, мають нормальний розподіл (закон розподілу Гаусса) та між ними відсутня кореляція.
Д.4 Базові змінні Xi в (Д.2) визначаються через параметри закону розподілу, прийнятого для змінної
де μi – математичне сподівання базової змінної;
αi – ваговий коефіцієнт базової змінної;
σi – стандарт базової змінної згідно з законом розподілу;
β – прийнята характеристика безпеки;
Vi – коефіцієнт варіації базової змінної.
Нормативні величини характеристики безпеки наведено в таблиці Д.1.
Таблиця Д.1
|
Вид розрахунків |
Характеристика безпеки |
|
Розрахунки міцності |
3,80 |
|
Розрахунки локальної стійкості |
3,00 |
|
Розрахунки витривалості |
2,00 |
|
Розрахунки деформацій |
1,64 |
|
Розрахунки поздовжнього тріщиноутворення |
1,64 |
|
Розрахунки поперечного тріщиноутворення |
1,28 |
|
Примітка. В тих випадках, коли розподіл базової змінної суттєво відрізняється від нормального, характеристика безпеки є умовною мірою надійності |
Д.5 Вагові коефіцієнти or, вираховуються через стандарти змінних опору та навантаження σR, σQ.
Дозволяється приймати середні значення: αR = 0,8; αQ = -0,7.
Д.6 Ймовірнісна модель проектування елементів, виражена через статистичні параметри опору та навантаження, – аналог фундаментальної нерівності методу граничних станів (Д.2), – має вигляд
де μR, μQ – математичні сподівання узагальненого опору та навантаження відповідно;
αR , αQ – вагові коефіцієнти узагальненого опору та навантаження відповідно;
σR, σQ – стандарти базової змінної згідно з законом розподілу; β – апріорно прийнята характеристика безпеки;
VR, VQ – коефіцієнти варіації узагальненого опору та навантаження відповідно.
Д.7 Заданий рівень надійності забезпечується виконанням нерівності
де βnоm – призначена мінімальна величина характеристики безпеки (таблиця Д.1);
β – значення характеристики безпеки, обчислено відносно запроектованого елемента за виразом
де – математичне сподівання реального коефіцієнта запасу
Математичні сподівання узагальненого опору та навантаження знаходяться за формулами (Д.9), де Rn та Qn – характеристичні величини опору та навантаження елемента, які відповідають коефіцієнтам рівня довіри VR = 0,95 та VQ = 0,05
Д.8 Необхідні для обчислень коефіцієнти варіації наведено в таблицях Д.2, Д.З , Д.4, Д5, Д6.
Таблиця Д.2 – Коефіцієнти варіації VQ тимчасових рухомих навантажень АК
|
Тип навантаження |
Випадок застосування |
Коефіцієнти варіації VQ |
|
Тандем навантаження АК |
У розрахунках елементів проїзної частини мостів |
0,17 |
|
|
У розрахунках всіх інших елементів мостів |
0,17 при λ < 30 м 0,07 при λ ≥ 30 м |
|
Рівномірно-розподілене навантаження АК |
У всіх розрахунках конструкцій мостів на вертикальні і горизонтальні дії від рухомого навантаження |
0,24 |
|
Примітка. λ – довжина лінії впливу |
Таблиця Д.3 – Коефіцієнти варіації VQ постійних навантажень і впливів
|
Навантаження і впливи |
Позначення фактора |
Коефіцієнти варіації VQ |
|
Власна вага |
91 |
0,033 |
|
Навантаження від ваги проїзної частини і тротуарів автодорожніх мостів |
92 |
0,170 |
|
Вплив повзучості бетону |
93 |
0,030 |
У наступних трьох таблицях наведено коефіцієнти варіації компонентів узагальненого опору елемента.
Таблиця Д.4 – Коефіцієнти варіації VR геометричних характеристик поперечного перерізу елемента
|
Навантаження і впливи |
Позначення фактора |
Коефіцієнти варіації VQ |
|
Площа поперечного перерізу елемента |
Ared |
0,0237 |
|
Момент опору поперечного перерізу елемента |
Wred |
0,0229 |
|
Ексцентриситет точки прикладення сили попереднього напруження |
еn |
0,0167 |
Таблиця Д.5 – Коефіцієнти варіації VR арматури залізобетонних елементів
|
Клас арматури |
А240С |
А400С |
А600С |
А800СК |
А500С |
Дріт холодного витягу |
Канати |
|
Коефіцієнти варіаціїVR |
0,07 |
0,07 |
0,09 |
0,09 |
0,11 |
0,08 |
0,05 |
Таблиця Д.6 – Коефіцієнти варіації VR міцності бетону
|
Rb,28 , МПа |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
70 |
80 |
|
За умови натурального твердіння |
0,159 |
0,129 |
0,105 |
0,082 |
0,066 |
0,054 |
0,051 |
0,051 |
|
За умови теплової обробки |
0,121 |
0,111 |
0,094 |
0,090 |
0,078 |
0,066 |
0,055 |
0,052 |
Дозволяється, за умови достатнього обґрунтування, прийняти інші коефіцієнти варіації.
Д.9 Для довідки, нижче для фіксованих значень надається залежність між надійністю Ps та характеристикою безпеки β
Таблиця Д.7 – Співвідношення між характеристикою безпеки та надійністю
|
Характеристика безпеки β |
1,3 |
2,3 |
3,1 |
3,7 |
4,2 |
4,7 |
5,2 |
|
Надійність Ps |
10-1 |
10-2 |
10-3 |
10-4 |
10-5 |
10-6 |
10-7 |
ДОДАТОК Е
(довідковий)
КОНСТРУКЦІЯ ПОКРИТТЯ ПРОЇЗДУ НА ЗАЛІЗОБЕТОННІЙ ПРОЇЗНІЙ ЧАСТИНІ МОСТА
Покриття проїзду на залізобетонній проїзній частині може мати різні конструкції, які забезпечують безремонтний строк служби гідроізоляції та покриття відповідно до таблиці 4.4.
Е.1 Конструкція з гідроізоляцією
Монолітна залізобетонна плита, яка вирівняна відповідно до вимог підготовки поверхні під гідроізоляцію, або, за необхідності, вкрита вирівнювальним шаром бетону завтовшки 30-50 мм, класу В30 за міцністю, W8 за водонепроникністю, F300 за морозостійкістю (з випробуванням у соляному середовищі), покривається шаром гідроізоляції – рулонним, наливним (мастиковим) або напиленим, який зберігає міцність та водонепроникність протягом проектного строку служби.
У разі використання асфальтобетону для покриття проїзду (тобто покриття, що фільтрує через себе воду) застосовується конструкція з трьома шарами завтовшки не менше ніж 30 + 2 × 40 = 110 мм або з двома шарами загальною товщиною не меншою за 110 мм:
1) 30 + 2 × 40 = 110 мм;
2) 50 + 60 = 110 мм.
У разі застосування для покриття проїзду епоксиасфальту, мастикасфальту або гуссасфальту конструкція покриття приймається за окремими рекомендаціями.
При виборі типу гідроізоляції є обов'язковою перевірка її теплостійкості під впливом гарячого нижнього шару покриття асфальтобетону.
За відсутності в проекті вирівнювального шару поверхня монолітної залізобетонної плити має відповідати умовам укладання гідроізоляції.
Покриття на тротуарах має бути тонкошаровим, наприклад, із застосуванням епоксидно-поліуретанових композицій та кварцового піску або інших матеріалів завтовшки не більше ніж 4 см. Допускається передбачати вирівнювальний шар на тротуарах з бетону завтовшки 2-4 см.
Е.2 Конструкція без гідроізоляції
На монолітну залізобетонну плиту прогонової будови укладається поверхневий шар безусадочного бетону завтовшки не менше ніж 50 мм, класу В40 за міцністю, W12 за водонепроникністю, F300 за морозостійкістю (з випробуванням у соляному середовищі). У розрахунках на тріщиностійкість напруження розтягу в бетоні поверхневого шару мають не перевищувати вимог за тріщиностійкістю категорій 2-а і 2-б згідно з ДБН В.2.3-14, залежно від типу армування залізобетонної плити. Для бетону поверхневого шару слід застосовувати модифіковані добавки, що підвищують його водонепроникність, розтяжність й опірність стиранню. Якщо при випробовуваннях бетону поверхневого шару виявиться, що його розтяжність вище передбаченої для бетону класу В40, то в розрахунках допускається враховувати підвищені значення Rbt і Rbt.ser . При визначенні зусиль у бетоні поверхневого шару необхідно враховувати стадійність завантаження прогонової будови. Нижні 25 мм бетону поверхневого шару дозволяється включати в розрахунковий переріз залізобетонної плити прогонової будови; захисний шар верхньої арматури залізобетонної плити приймати завтовшки 30 мм.
Ключові слова: довговічність, витривалість, віадук, габарит наближення конструкції, граничні стани, естакада, мостовий перехід, міст, міст суміщений, міст пішохідний, міст міський, міст залізничний, міст автодорожній, надійність, несна здатність, труба, шляхопровід.
