Указания по определению грузоподъемности деревянных мостов с учетом их технического состояния

ВЕДОМСТВЕННЫЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕ НОРМЫ

УКАЗАНИЯ ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ ГРУЗОПОДЪЕМНОСТИ ДЕРЕВЯННЫХ МОСТОВ С УЧЕТОМ ИХ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ

ВСН 12-73

МИНАВТОДОР РСФСР

МОСКВА 1974 В Указаниях изложены рекомендации по обследованию деревянных мостов, определению их грузоподъемности с учетом технического состояния, упрощенным испытаниям, пропуску единичных тяжелых нагрузок и временному усилению. Они предназначены для работников дорожно-эксплуатационной службы с целью оказания помощи в ускоренном определении грузоподъемности мостов и возможности пропуска по ним различных типов автомобилей, автопоездов и тракторов.

Указания разработаны дорожно-исследовательской лабораторией Воронежского инженерно-строительного института.

Указания составлены канд. техн. наук доц. В.А. Дементьевым, инж. Н.И. Сулиным и канд. физ.-мат. наук доц. О.Б. Иевлевой.

Министерство строительства и эксплуатации автомобильных дорог РСФСР

Ведомственные строительные нормы

ВСН 12-73

Указания по определению грузоподъемности деревянных мостов с учетом их технического состояния

I. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ § 1. На автомобильных дорогах РСФСР эксплуатируется большое количество деревянных мостов. Из-за гниения древесины и других дефектов многие из них потеряли свою проектную грузоподъемность. Ослабления скреплений и расстройства соединений и узлов могут быть устранены службой ремонта и содержания дорог. Загнивание же элементов без их замены устранить нельзя. Для таких мостов приходится ограничивать подвижную нагрузку.

Кроме того, за последние годы в СССР выпущено много новых автомобилей, автопоездов, колесных и гусеничных тракторов. Они эксплуатируются на дорогах, и работникам дорожно-эксплуатационной службы часто приходится решать вопрос о возможности их пропуска по тому или другому мосту.

Однако обоснованное и сравнительно быстрое определение допускаемой нагрузки для мостов с загниванием несущих элементов и другими дефектами в дорожно-эксплуатационных хозяйствах нередко встречает трудности.

В данных Указаниях изложена методика определения грузоподъемности деревянных мостов с учетом их технического состояния.

Разработанная методика проста и доступна линейным работникам службы ремонта и содержания дорог.

§ 2. Определение грузоподъемности моста состоит из трех этапов: 1) обследования моста; 2) определения грузоподъемности элементов моста; 3) испытания моста.

В отдельных случаях для больших и сложных мостов эти работы могут быть подробно выполнены мостоиспытательными станциями по индивидуальным программам.

Внесены дорожно-исследовательской лабораторией Воронежского инженерно-строительного института MB и СО РСФСР (ДИЛ ВИСИ)

Утверждены Министерством строительства и эксплуатации автомобильных дорог РСФСР 11 апреля 1973 г.

Срок введения 1 июня 1974 г.

Однако, как правило, определение грузоподъемности не только малых, средних, но и больших мостов должно производиться работниками дорожно-эксплуатационной службы по сокращенной программе.

Чтобы определить, какую нагрузку можно пропускать по мосту, необходимо его обследовать, выбрать худшие один пролет и одну опору и по простым формулам и таблицам определить, какие автомобили можно пропускать по мосту. В некоторых случаях бывает необходимо провести упрощенные испытания моста. Указанную работу могут быстро выполнить сами работники дорожно-эксплуатационной службы, пользуясь методикой данных Указаний.

§ 3. Указания содержат:

1) методику обследования мостов по сокращенной программе;

2) методику определения грузоподъемности мостов по формулам грузоподъемности отдельных элементов и таблицам;

3) методику упрощенных испытаний мостов;

4) рекомендации по пропуску единичных тяжелых нагрузок и временному усилению мостов;

5) приложения-таблицы, облегчающие вычисления.

§ 4. Приведенные в Указаниях примеры определения грузоподъемности и таблицы эквивалентных нагрузок предусматривают пропуск по мосту одной машины.

При двухполосном движении, когда на пролетном строении могут находиться одновременно два автомобиля, в формулы определения грузоподъемности ферм и сосредоточенных прогонов следует подставлять коэффициент поперечной установки, вычисленный для двух машин на мосту. При этом по ширине проезжей части автомобили должны быть установлены так, чтобы расстояние между бортами в свету оставалось не менее 10 см, а габариты машин не выступали за пределы проезжей части.

II. ОБСЛЕДОВАНИЕ ДЕРЕВЯННЫХ МОСТОВ 1. ОБСЛЕДОВАНИЕ ПРОЕЗЖЕЙ ЧАСТИ, ПРОЛЕТНЫХ СТРОЕНИЙ И ОПОР § 5. Для определения грузоподъемности моста необходимо, в первую очередь, произвести его обследование. Обследование производится с целью определения состояния моста, уточнения размеров и сечений его элементов, определения качества материала, возможных дефектов и повреждений в конструкции.

§ 6. Перед обследованием необходимо собрать и изучить весь имеющийся в дорожно-эксплуатационном предприятии по данному мосту материал: проект, по которому строили мост, возможные отступления от проекта, акты скрытых работ, мостовую книгу, акты осмотров и т.п.

§ 7. Обследование производится старшим инженером, в помощь которому выделяется техник и двое рабочих. Для выполнения работ по обследованию указанная бригада должна быть укомплектована необходимыми инструментами и принадлежностями.

§ 8. Обследование моста производится путем: а) тщательного внешнего осмотра всех элементов; б) измерения пролетов, расстояний между элементами и их сечений; в) выявления загнивания элементов, изломов и трещин в несущих элементах, сколов во врубках, расстройств и ненормальностей работы узлов; г) составления схемы моста, поперечных разрезов и эскизных чертежей основных узлов; д) съемки плана и продольного профиля сооружения, которая производится только при значительных деформациях моста, влияющих на его грузоподъемность.

§ 9. Документом обследования является карта обследования моста и определения его грузоподъемности, которая состоит из четырех разделов: 1) общие сведения; 2) сведения о пролетных строениях и опорах; 3) сведения о техническом состоянии элементов моста и их грузоподъемности; 4) расчеты грузоподъемности элементов. Пример составления карты приводится в приложении 1.

§ 10. В разделе I карты обследования должна быть показана схема моста в масштабе 1:500-1:2000 с указанием профиля живого сечения реки.

В заголовке общей схемы указывают название реки и местонахождение моста на дороге.

На схеме моста указывают: номера опор, считая по ходу километража дороги; длину моста по настилу; величины расчетных пролетов моста; расстояние от горизонта воды до низа пролетных строений; наибольшую глубину воды в реке; ширину реки в межень; грунт дна и берегов.

В таблице с пояснениями к схеме моста указывают: данные о проезжей части моста (номера пролетов, тип проезжей части, техническое состояние); данные о пролетных строениях (номера пролетов, тип несущей части, материал, техническое состояние); данные об опорах (номера опор, тип конструкции, материал, техническое состояние); номера пролетов и опор, имеющих наихудшее техническое состояние, основные дефекты, снижающие их грузоподъемность; месторасположение и характер возможных объездов моста и наличие бродов.

§ 11. В разделе II карты обследования для простых балочных мостов должны быть показаны (приложение 1, форма 2):

схемы наихудших по техническому состоянию пролетных строений моста, отличающихся друг от друга по конструкции или по размерам (фасады и поперечные разрезы) в масштабе 1:100-1:200;

схемы наихудших по техническому состоянию и наиболее высоких опор, отличающихся друг от друга по конструкции или размерам (фасады и виды поперек моста) в масштабе 1:100-1:200;

чертежи отдельных деталей или узлов в масштабе 1:10-1:20.

На схемах должны быть обозначены номера пролетов и опор и приведены следующие данные:

а) по проезжей части: конструкция проезжей части; сечение верхнего настила; сечение нижнего настила; расстояние между поперечинами; сечение поперечин в отрубе;

б) по пролетному строению: конструкция пролетного строения; расчетный пролет; количество прогонов в поперечном сечении моста; расстояние между осями прогонов; сечение прогонов в середине пролета;

в) по опорам: конструкция опор; высота опоры (от грунта до низа пролетного строения); расстояние между осями свай по фасаду моста; расстояние между осями свай поперек моста; наличие и расположение горизонтальных и диагональных схваток; расстояние стыков свай до низа пролетных строений; диаметр свай в стыке и у насадки; сечение насадки на тонком конце; конструкция стыка свай.

§ 12. В разделе II карты обследования для деревянных мостов с фермами должны быть показаны (приложение 1, форма 3):

схемы наихудших по техническому состоянию пролетных строений, отличающихся друг от друга по конструкции или размерам (фасады и поперечные разрезы) в масштабе 1:200-1:500;

чертежи отдельных деталей или узлов в масштабе 1:10-1:20.

На схемах должны быть обозначены номера пролетов и опор и приведены следующие данные:

а) по настилу, поперечинам и прогонам те же сведения, что и по настилу, поперечинам и прогонам простых балочных мостов;

б) по поперечным балкам: конструкция поперечных балок; расчетный пролет балок; расстояние между осями поперечных балок вдоль моста; сечение балок в середине их пролета.

Для поперечных балок на шпонках или колодках составляют дополнительно чертеж, на котором указывают: конструкцию и материал шпонок или колодок; размеры шпонок или колодок (длина, высота); расстояние между осями шпонок или колодок; глубину врубок;

в) по главным фермам: конструкция ферм; расчетный пролет ферм; количество ферм в поперечном сечении моста; расстояния между осями ферм; расчетная высота ферм в середине пролета; сечение нижнего пояса ферм в середине пролета; количество и величина панелей; сечение верхнего пояса ферм в середине пролета; сечение раскосов; сечение тяжей в фермах Гау-Журавского; наличие связей.

Дополнительно составляют чертеж стыка нижнего пояса, ближайшего к середине пролета, на котором указывают все элементы прикрепления, их размеры и расположение. Для сквозных ферм Гау-Журавского дополнительно составляют чертежи двух узлов (опорного и в пролете), на которых указывают все детали и их размеры;

г) по опорам те же сведения, что и для опор простых балочных мостов.

§ 13. При осмотре проезжей части должны быть определены степень износа дощатого настила, наличие изломов, надежность прикрепления досок верхнего настила, плотность опирания досок нижнего настила на поперечины или подуклонки. Нижние доски с настила должны бить проверены на загнивание, для этого в трех - пяти местах вскрывают доски верхнего настила.

§ 14. При осмотре конструкции балочной клетки определяют состояние поперечин, прогонов, поперечных балок; плотность опирания элементов конструкции проезжей части друг на друга и на фермы; расположение стыков поперечин; состояние сопряжений в составных балках (колодки, шпонки, врубки и т.п.); состояние древесины (загнивание, недопустимые пороки, трещины, изломы); состояние болтовых и других соединений.

§ 15. При осмотре главных ферм (балок) и связей деревянных пролетных строений определяют общее состояние конструкций и наличие дефектов в их элементах, стыковых и узловых сопряжениях (скалывание древесины, разрывы, обмятия, искривления, зазоры, расстройства узлов); наличие загнивания древесины, недопустимых пороков; состояние болтовых, нагельных, гвоздевых, шпоночных и других соединений.

При определении состояния болтов и нагелей производится выборочное остукивание их в количестве не менее 10 % общего числа. Особенно тщательно должны быть осмотрены металлические тяжи ферм Гау-Журавского, стыки нижних поясов и узлы сопряжения раскосов с поясами. Проверку степени натяжения тяжей в фермах Гау-Журавского производят ударом молотка, покачиванием тяжей руками или пробным закручиванием гаек.

Кроме того, необходимо проверить плотность прикрепления связей и надежность их работы при пропуске по мосту временных нагрузок.

§ 16. При осмотре опор должно быть установлено их общее состояние, наличие механических повреждений (изломы свай, их загнивание и истирание, повреждение связей, расстройство обшивки); состояние сопряжений - неплотности во врубках, скалывание, смятие, состояние болтовых соединений, вертикальность стоек опор, надежность их соединения связями и работы под нагрузкой.

Перекосы опор определяют при помощи отвеса и уровня по насадкам. Величину местного размыва определяют промерами глубины воды вокруг опоры и на расстоянии 2-3 м от нее.

Особое внимание при осмотре опор должно быть обращено на состояние свай на уровне переменного увлажнения. В этих местах должны быть проверены на загнивание все сваи опор.

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ И УЧЕТ ЗАГНИВАНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ МОСТА § 17. Загниванию древесина подвергается, в первую очередь, в местах возможного застаивания воды, переменного увлажнения и недостаточного проветривания конструкции. Наиболее вероятными местами нахождения гнили являются:

в настилах - места опирания верхнего настила на нижний и нижнего на поперечины;

в поперечинах - места опирания на них нижнего настила (рис. 1);

Рис. 1. Загнивание поперечин

в прогонах - места опирания на них поперечин (рис. 2) и места их опирания на насадки;

Рис. 2. Загнивание прогонов:

а - одноярусных; б - двухъярусных

в насадках - места опирания на них прогонов и сопряжения со сваями (стойками);

в сваях (стойках) - места сопряжения с насадками, места прикрепления схваток, места сроста стоек со сваями (рис. 3), в зоне колебаний горизонта воды (рис. 4, а); на суходоле - у поверхности земли (рис. 4, б);

Рис. 3. Загнивание свай в стыке:

1 - зона гниения

Рис. 4. Загнивание свай:

а) в воде; б) в грунте;

1 - зона гниения; 2 - увлажненная зона

в деревянных фермах - места опирания поперечных балок на фермы (рис. 5 и 6), узлы ферм (рис. 6, 7), стыки поясов (рис. 8), места прикрепления связей.

Рис. 5. Загнивание дощато-гвоздевой фермы

Рис. 6. Загнивание верхнего узла фермы Гау-Журавского

Рис. 7. Загнивание опорного узла фермы Гау-Журавского

Рис. 8. Загнивание стыка фермы Гау-Журавского

§ 18. Загнивание древесины устанавливают путем осмотра, простукивания, сверления буравом отверстия диаметром 1,0-1,5 см и прощупывания штырем-щупом.

§ 19. При осмотре обращают внимание на цвет, запах и структуру древесины. Коричневый или бурый цвет показывает, что древесина поражена гнилью. Загнившая древесина утрачивает приятный смолистый запах и приобретает запах гнили. Наличие на древесине продольных и поперечных трещин и легкого распада на мелкие куски характеризует злокачественную гниль, при которой пораженная древесина не только негодна, но и опасна для окружающих здоровых элементов.

§ 20. При здоровом лесе звук при ударе должен быть ясный и чистый. Глухой звук будет свидетельствовать о наличии гнили, при этом наружные слои древесины часто бывают здоровыми.

§ 21. При сверлении выход из-под бурава стружки желто-красного и коричневого цвета свидетельствует о поражении дерева гнилью. При обнаружении гнили дерево должно быть просверлено до появления здоровой стружки (белая или серая с запахом здорового леса), после чего замеряют глубину, пораженную гнилью.

§ 22. Сечение дерева, которое может быть принято за расчетное при учете поражения древесины гнилью, устанавливают следующим образом:

а) для бревен при загнивании по всему периметру - путем уменьшения их расчетного диаметра на удвоенную глубину загнивания (геометрические характеристики определяют по таблице приложения 2);

б) для бревен при одностороннем загнивании (см. рис. 2, а) - геометрические характеристики сечений определяют с учетом загнивания по таблице приложения 3;

в) для досок - путем уменьшения их размеров на величину загнивания;

г) для пластин при загнивании со стороны плоской грани - путем уменьшения их ширины на глубину загнивания.

3. ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ И СЪЕМКИ § 23. К инструментальным измерениям и съемкам относятся: а) проверка размеров сооружения; б) проверка размеров сечений; в) проверка положения опор; г) съемка продольного профиля моста; д) съемка продольного профиля ферм; е) съемка плана моста и ферм.

§ 24. Для определения грузоподъемности мостов в большинстве случаев можно ограничиваться только проверкой размеров сооружения и сечений его элементов. Съемки продольного профиля и плана необходимо производить, когда пролетные строения или опоры моста имеют значительные деформации, влияющие на его грузоподъемность.

§ 25. Размеры моста и его элементов определяют двукратным измерением. При допустимых расхождениях за измеренную величину следует принимать среднее арифметическое значение из двух измерений. При недопустимых расхождениях производят повторные измерения.

Для одноименных элементов моста (например, прогонов, поперечин и т.п.) производят выборочное измерение трех элементов в пролете. За расчетный размер принимают среднее арифметическое значение.

§ 26. Точность измерений деревянных конструкций принимается: а) при проверке величины пролетов, панелей, размеров опор и длин элементов - 5 см; б) при проверке сечений элементов из круглого и пиленого леса - 1 см; в) при проверке расположения нагелей и болтов по длине элементов - 1 см; г) при проверке расположения нагелей и болтов по сечению - 0,5 см.

Проверка сечений металлических элементов, применяемых в деревянных мостах (болтов, тяжей, хомутов), производится с точностью до 1 мм.

§ 27. Продольные профили моста снимают у правого и левого колесоотбойных брусьев. Точки для нивелировки выбирают в середине каждого пролета и над опорами, а также во всех характерных местах изменения профиля.

§ 28. Съемку плана проезжей части моста производят в сечениях посередине каждого пролета и над опорами. При съемке фиксируют положение граней колесоотбойных брусьев относительно визирной линии, разбиваемой теодолитом по оси моста.

III. НОРМАТИВЫ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГРУЗОПОДЪЕМНОСТИ МОСТОВ § 29. Грузоподъемность моста в целом характеризуется наименьшей грузоподъемностью отдельных его элементов.

§ 30. На грузоподъемность эксплуатируемых деревянных мостов влияют следующие дефекты: поражение древесины гнилью; сколы древесины по рабочим площадкам врубок, узловых подушек, шпонок, стыков; поперечные трещины и разрывы в растянутых и изгибаемых элементах; расстройства узлов и сопряжений элементов; повреждения и расстройства связей пролетных строений и перекосы главных ферм; недостаточное натяжение металлических тяжей в фермах Гау-Журавского; изломы свай и связей опор; подмывы и перекосы опор.

§ 31. Дефекты эксплуатируемых мостов можно разделить на легкоустранимые (ослабления скреплений, зазоры в узлах) и трудноустранимые (гниль, сколы, разрывы).

При определении грузоподъемности следует учитывать все дефекты, которые до пропуска по мосту нагрузки устранить не представляется возможным (загнивание элементов, сколы древесины по рабочим площадкам, поперечные трещины, трудноустранимые перекосы). Площади сечений и моменты сопротивления для таких элементов определяют с учетом уменьшения за счет гнили, трещин, ржавления. Определяют устойчивость конструкций при перекосах и дополнительные напряжения от эксцентриситета приложения нагрузки.

Все остальные дефекты - ослабления металлических тяжей и скрепляющих болтов, зазоры в узлах, расстройства связей, перекосы элементов - должны быть устранены перед пропуском нагрузки.

§ 32. Грузоподъемность деревянных мостов, согласно данным Указаниям, определяется по допускаемым нагрузкам. Для каждого несущего элемента моста заранее подсчитывают допускаемую подвижную нагрузку, действующую на проезжей части моста. Эту допускаемую нагрузку для элементов проезжей части (поперечин) определяют в виде сосредоточенной силы, которую затем сравнивают с давлениями на колесо различных марок автомобилей.

Для других несущих элементов (прогонов, главных ферм, опор) допускаемую нагрузку на проезжей части определяют в виде равномерно распределенной эквивалентной нагрузки (т/пог. м), которую сравнивают по таблицам приложений 5 или 6 с эквивалентными нагрузками для данной длины пролета от различных марок автомобилей. Затем в комплексе с проезжей частью решают, какие автомобили можно пропускать по мосту.

Допускаемую нагрузку определяют для нескольких основных несущих элементов (поперечин, прогонов, поясов, ферм, стыков, узлов, свай) и записывают в раздел III карты обследования моста.

Грузоподъемность моста в целом определяется элементом с наименьшей допускаемой нагрузкой.

Для определения допускаемых нагрузок в Указаниях приведены формулы, которые не требуют больших вычислений, поэтому грузоподъемность элементов моста можно определить быстро.

§ 33. Грузоподъемность всех элементов моста определяют по методике предельных состояний и нормативам технических условий проектирования железнодорожных, автодорожных и городских мостов и труб (СН 200-62).

§ 34. Расчетные сопротивления для древесины сосны принимают по табл. 1.

Таблица 1

Расчетные сопротивления древесины сосны

Вид напряженного состояния

Обозначение

Сопротивление, кгс/см²

Изгиб:

а) брусья, бревна

R_и

160

б) доски

R_и

140

Растяжение вдоль волокон

R_р

100

Сжатие и смятие вдоль волокон

R_c; R_cм

130

» » » всей поверхности поперек волокон

R_{c 90}; R_{cм 90}

18

Смятие поперек волокон:

а) в лобовых врубках, шпонках и узловых подушках

-

32

б) в опорных плоскостях конструкций

-

23

в) под шайбами при углах смятия от 90 до 60°

-

40

Скалывание (наибольшее) вдоль волокон при изгибе

24

Скалывание (среднее по площадке) в соединениях на врубках и шпонках, учитываемое в пределах длины не более 10 глубин врезки и двух толщин брутто элемента:

вдоль волокон

R_cк

16

поперек волокон

R_{cк 90}

8

§ 35. Расчетное сопротивление древесины смятию или складыванию под углом  к направлению волокон определяют по формуле

; (1)

где R_o - расчетное сопротивление вдоль волокон; R₉₀ - то же, поперек волокон.

§ 36. Для древесины других пород расчетные сопротивления следует принимать по табл. 1 с введением коэффициентов перехода согласно табл. 2.

Таблица 2

Коэффициенты перехода для древесины других пород