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:
эта = 1/2 +/- ТЭТА e / a,
p
где:
ТЭТА меньше (равно) единицы, зависит от определяемого фактора,
положения рассматриваемого сечения, величины пролета;
e - эксцентриситет нагрузки;
р
a - расстояние между главными балками.
С достаточной точностью для сечений в средних половинах
пролетов от 42 до 84 м можно принимать ТЭТА 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 ТЭТА = 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 K <= 1 к осевой
a
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 K для зоны шва
а
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 K 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 I 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 K временной нагрузки. Методом последовательных приближений уточняется предельная величина K, которая определяет грузоподъемность сталежелезобетонного пролетного строения по нормальным напряжениям.
4.2.10. Полученная величина K 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 K 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 расчетного давления на ось в наиболее распространенных на сети Федеральных автомобильных дорог РФ сталежелезобетонных пролетных строений, рассчитанных согласно требованиям СНиП.
Таблица 4.4
ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНОЙ ГРУЗОПОДЪЕМНОСТИ
СТАЛЕЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ПРОЛЕТНЫХ СТРОЕНИЙ СОГЛАСНО
ТРЕБОВАНИЯМ РАЗДЕЛА 5 СНИП 2.05.03-84*
┌───┬───────────┬─────────────┬────────┬───────┬────────┬────────┐
│ N │ Название │Элемент, оп- │Действу-│Расчет-│Действу-│Критерий│
│п/п│ проекта │ределяющий │ющие │ная │ющие │ R │
│ │ │грузоподъем- │напряже-│грузо- │напряже-│ y │
│ │ │ность пролет-│ния в │подъем-│ния в │ │
│ │ │ного строения│элементе│ность │элементе│ │
│ │ │ │при рас-│<*> АК │при рас-│ │
│ │ │ │чете на │ │чете на │ │
│ │ │ │А11 │ │АК │ │
│ │ │ ├────────┤ ├────────┼────────┤
│ │ │ │ кг/кв. │ │ кг/кв. │ кг/кв. │
│ │ │ │ см │ │ см │ см │
├───┼───────────┼─────────────┼────────┼───────┼────────┼────────┤
│ 1 │ 2 │ 3 │ 4 │ 5 │ 6 │ 7 │
├───┼───────────┼─────────────┼────────┼───────┼────────┼────────┤
│ 1 │4793КМ │Нижний пояс │2474 │А14 │2760 │2850 │
│ │1958 г. │главной балки│ │ │ │ │
│ │L = 32,4 м│в сечении │ │ │ │ │
│ │ p │x = │ │ │ │ │
├───┼───────────┼─────────────┼────────┼───────┼────────┼────────┤
│ 2 │Типовой │Нижний пояс │2640 │А13 │2845 │2850 │
│ │проект. │главной балки│ │ │ │ │
│ │Выпуск 115 │в сечении │ │ │ │ │
│ │1958 г. │x = │ │ │ │ │
│ │L = 42,5 м│ │ │ │ │ │
│ │ p │ │ │ │ │ │
├───┼───────────┼─────────────┼────────┼───────┼────────┼────────┤
│ 3 │Типовой │Нижний пояс │2472 │А15 │2840 │2850 │
│ │проект. │главной балки│ │ │ │ │
│ │4801КМ │в сечении │ │ │ │ │
│ │1959 г. │x = │ │ │ │ │
│ │L = 42,5 м│ │ │ │ │ │
│ │ p │ │ │ │ │ │
├───┼───────────┼─────────────┼────────┼───────┼────────┼────────┤
│ 4 │43282КМ │Нижний пояс │2322 │А16 │2795 │2850 │
│ │Вариант │главной балки│ │ │ │ │
│ │1966 г. │в сечении │ │ │ │ │
│ │L = 42,5 м│x = │ │ │ │ │
│ │ p │ │ │ │ │ │
├───┼───────────┼─────────────┼────────┼───────┼────────┼────────┤
│ 5 │43282КМ │Нижний пояс │2349 │А16 │2720 │2850 │
│ │Вариант │главной балки│ │ │ │ │
│ │1972 г. │в сечении │ │ │ │ │
│ │L = 42,5 м│x = │ │ │ │ │
│ │ p │ │ │ │ │ │
├───┼───────────┼─────────────┼────────┼───────┼────────┼────────┤
│ 6 │Типовой │Нижний пояс │2469 │А17 │2965 │3000 │
│ │проект. │главной балки│ │ │ │ │
│ │Инв. │в сечении │ │ │ │ │
│ │N 608/1 │x = │ │ │ │ │
│ │1968 г. │ │ │ │ │ │
│ │L = 42,0 м│ │ │ │ │ │
│ │ p │ │ │ │ │ │
├───┼───────────┼─────────────┼────────┼───────┼────────┼────────┤
│ 7 │Типовой │Нижний пояс │1845 │А4 │1427 │1427 │
│ │проект. │главной балки│ │ │ │устойчи-│
│ │Инв. │во втором │ │ │ │вость │
│ │N 608/2 │пролете в │ │ │ │сжатого │
│ │1968 г. │сечении │ │ │ │пояса │
│ │L = 3 x │x = │ │ │ │ │
│ │ p │ │ │ │ │ │
│ │42,0 м │ │ │ │ │ │
├───┼───────────┼─────────────┼────────┼───────┼────────┼────────┤
│ 8 │Типовой │Нижний пояс │2695 │А15 │2954 │3000 │
│ │проект. │главной балки│ │ │ │ │
│ │Инв. │в сечении │ │ │ │ │
│ │N 1180/1 │x = │ │ │ │ │
│ │1968 г. │ │ │ │ │ │
│ │L = 42,0 м│ │ │ │ │ │
│ │ p │ │ │ │ │ │
├───┼───────────┼─────────────┼────────┼───────┼────────┼────────┤
│ 9 │Типовой │Нижний пояс │2828 │A11 │2828 │3000 │
│ │проект. │главной балки│ │ │ │ │
│ │Выпуск 7 │в сечении │ │ │ │ │
│ │1985 г. │x = │ │ │ │ │
│ │L = 3 x │ │ │ │ │ │
│ │ p │ │ │ │ │ │
│ │63,0 м │ │ │ │ │ │
├───┼───────────┼─────────────┼────────┼───────┼────────┼────────┤
│10 │Типовой │Нижний пояс │2755 │A8 │2617 │2688 │
│ │проект. │главной балки│ │ │ │устойчи-│
│ │Выпуск 8 │в сечении │ │ │ │вость │
│ │1986 г. │x = │ │ │ │сжатого │
│ │L = 63 + │ │ │ │ │пояса │
│ │ p │ │ │ │ │ │
│ │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*
┌───┬─────────────┬──────────────┬─────────┬───────────┬─────────┐
│ N │Шифр проекта,│Элемент, опре-│Рассчет- │N схем │Расчетное│
│п/п│ расчетный │деляющий гру- │ный изги-│эталонных │давление │
│ │ пролет │зоподъемность │бающий │транспорт- │на ось P │
│ │ │пролетного │момент в │ных средств│ │
│ │ │строения │элементе │по таблице │ │
│ │ │ │при рас- │6 │ │
│ │ │ │чете на │ │ │
│ │ │ │А11 │ │ │
│ │ │ ├─────────┤ ├─────────┤
│ │ │ │ тм │ │ тс │
├───┼─────────────┼──────────────┼─────────┼───────────┼─────────┤
│ 1 │ 2 │ 3 │ 4 │ 5 │ 6 │
├───┼─────────────┼──────────────┼─────────┼───────────┼─────────┤
│ 1 │4793КМ │Нижний пояс │ 509,8 │ 1 │ 22,0 │
│ │1958 г. │главной балки │ ├───────────┼─────────┤
│ │L = │в сечении │ │ 2 │ 14,9 │
│ │ p │x = │ ├───────────┼─────────┤
│ │ │ │ │ 3 │ 12,8 │
│ │ │ │ ├───────────┼─────────┤
│ │ │ │ │ 4 │ 10,4 │
│ │ │ │ ├───────────┼─────────┤
│ │ │ │ │ 5 │ 9,0 │
│ │ │ │ ├───────────┼─────────┤
│ │ │ │ │ 6 │ 7,7 │
├───┼─────────────┼──────────────┼─────────┼───────────┼─────────┤
│ 2 │Типовой │Нижний пояс │ 746,3 │ 1 │ 19,7 │
│ │проект. │главной балки │ ├───────────┼─────────┤
│ │Выпуск 115 │в сечении │ │ 2 │ 13,8 │
│ │1958 г. │x = │ ├───────────┼─────────┤
│ │L = │ │ │ 3 │ 13,7 │
│ │ p │ │ ├───────────┼─────────┤
│ │ │ │ │ 4 │ 11,1 │
│ │ │ │ ├───────────┼─────────┤
│ │ │ │ │ 5 │ 9,5 │
│ │ │ │ ├───────────┼─────────┤
│ │ │ │ │ 6 │ 8,1 │
├───┼─────────────┼──────────────┼─────────┼───────────┼─────────┤
│ 3 │Типовой │Нижний пояс │ 745,7 │ 1 │ 19,6 │
│ │проект. │главной балки │ ├───────────┼─────────┤
│ │4801КМ │в сечении │ │ 2 │ 13,7 │
│ │1959 г. │x = │ ├───────────┼─────────┤
│ │L = │ │ │ 3 │ 13,6 │
│ │ p │ │ ├───────────┼─────────┤
│ │ │ │ │ 4 │ 11,0 │
