Страница 6: ВСН 51-88. Инструкция по уширению автодорожных мостов и путепроводов (46712)

4.10. При сравнении вариантов между собой и с базовым учитывают усложненные условия производства работ при уширении как пролетных строений (стесненность, увеличенный объем ручных работ, необходимость устройства подмостей, меньшая производительность за счет больших технологических перемещений), так и опор (необходимость расчистки участков у опор от строительного мусора, сложность подачи материалов, малые объемы работ в одном месте, увеличенный объем ручных работ.

НАГРУЗКИ И РАСЧЕТНЫЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ

4.11. Временные нагрузки и воздействия на реконструируемые мосты следует принимать в соответствии со СНиП 2.05.03-84 и с категорией дороги.

4.12. В случае если при реконструкции строят новый мост в новом створе, а существующее сооружение используют в качестве временного на объезде, возможные условия временной эксплуатации существующего сооружения устанавливают на основании расчета его фактической грузоподъемности. При этом в качестве временной нагрузки, на которую проверяют сооружение, принимают реальные обращающиеся на данном участке дороги транспортные средства, относя их при расчете к группе «строительные нагрузки» с соответствующими сочетаниями и коэффициентами надежности (табл. 4 п. 2.1 СНиП 2.05.03-84).

4.13. Расчетные сопротивления стержневой арматуры сохраняемых несущих элементов существующих конструкций определяют по формуле

,                                                           (4.1)

где - Rsn - нормативное сопротивление арматуры, принимаемое по указаниям п. 4.14; ??s - коэффициент надежности по арматуре, принимаемый по табл. 4.3; mt - коэффициент условия работы, учитывающий влияние многократного приложения нагрузки и принимаемый по табл. 4.4 (для случаев, не предусмотренных таблицей mt=1,0).

4.14. За нормативные сопротивления Rsn стержневой арматуры принимают минимальные гарантируемые (с надежностью 0,95) значения предела текучести, физического или условного (равного значению напряжении, 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 частности для арматурной стали периодического профиля марки Ст5 по ГОСТ 5781-51, ГОСТ 5781-53 и ГОСТ 5781-58 браковочный минимум нормативного сопротивления следует принимать равным Rsn=280 МПа, a для сталей выпуска после 1961г. - 300 МПа.

4.15. Расчетные сопротивления арматуры несущих элементов существующих конструкций для предельных состояний первой группы в необходимых случаях снижаются (или повышаются) путем умножения на соответствующий коэффициент условий работы по указаниям СНиП 2.05.03-84.

Расчетные сопротивления сжатию Rsc ненапрягаемой арматуры классов A-I, A-II, A-III следует принимать равным расчетным сопротивлениям этой арматуры растяжению Rs.

Таблица 4.3

Таблица 4.4

Таблица 4.5

4.16. Расчетные сопротивления металла балок в стальных и сталежелезобетонных пролетных строениях постройки до 1961г. принимают по данным стандартов, действующих на момент изготовления металла (например, ГОСТ 6713-53, ГОСТ 380-53, ГОСТ 380-60 и др.):

,                                                              (4,2)

где RUn - временное сопротивление стали по данным стандартов; nх - переходный коэффициент, принимаемый по табл. 4.5;

mt - дополнительный коэффициент условия работы, принимаемый равным:

0,9 - для стыковых узлов; 0,85 - для упоров; 0,95 - для растянутых и сжатых элементов, в основном связей из одиночных профилей (помимо коэффициентов т, из табл. 60 СНиП 2.05.03-84).

4.17. Расчетные сопротивления металлов, марка которых не установлена, определяют через показатели временных сопротивлений, получаемых путем натурных испытаний образцов, вырезанных из конструкций. Расчетные сопротивления металла конструкций постройки после 1961г. допускается принимать по СН 200-62.

РАСЧЕТ ПРОЛЕТНЫХ СТРОЕНИЙ

4.18. Расчет пролетных строений должен учитывать все возможные стадии его уширения и усиления, а также отражать существующий критерий предельного состояния, т.е. допускать в отдельных случаях появление ограниченных пластических деформаций.

Для определения напряженно-деформированного состояния пролетного строения под нагрузкой необходимо использовать современные пространственные методы расчета, позволяющие установить более точное распределение нагрузок между элементами и определить усилия в них. Повышение точности расчетов может позволить в отдельных случаях отказаться от специальных мер по усилению элементов.

4.19. В схемах уширения с накладной плитой, раздвижкой тротуарных блоков или с увеличением размеров пешеходного габарита расчетом проверяют крайние балки пролетных строений на прочность при изгибе с кручением. При необходимости предусматривают усиление и повторно проверяют расчетом усиленную конструкцию, учитывая при этом измененную жесткость сечения на длине (на части длины) балки.

В схемах уширения по группе А, в которых предусмотрено бетонирование консолей, развитие существующих консолей и использование бетонных (монолитных) ребер жесткости или железобетонных кронштейнов железобетонную плиту проверяют на действие местной нагрузки расчетом по прочности и трещиностойкости. При этом работу ребер и кронштейнов совместно с консолью существующей плиты учитывают при условии надежного их объединения и изоляции.

4.20. Для случаев с накладной железобетонной плитой совместную работу плиты с существующим железобетонным пролетным строением учитывают на действие временной нагрузки и второй части постоянной нагрузки.

При уширении пролетных строений сборной или сборно-монолитной железобетонной накладной плитой плиту объединяют с существующей конструкцией с помощью бетонных шпонок, которые располагают вплотную к боковым граням главных балок. Для сборных диафрагменных пролетных строений такое расположение шпонок является обязательным. При уширении пролетных строений накладной плитой с применением в качестве объединяющих элементов гибких упоров и анкеров несущую способность каждого гибкого упора или анкера на восприятие сдвигающего усиления определяют по приложению 22 СНиП 2.05.03-84. При этом для гибких упоров в виде трубчатых металлических нагелей, заполненных бетоном или раствором с расчетным сопротивлением Rb??10 МПа, формулы (2) и (3) приложения 22 СНиП 2.05.03-84 сохраняют силу, а в формуле (4) вместо величины d2 необходимо принимать (d2-d2b), где dь - внутренний диаметр металлического нагеля.

Если для уширения пролетного строения применяют сборно-монолитную ребристую накладную плиту с дискретным опиранием ее элементов на главные балки, соответственно с обеспечением дискретных связен с ними, то расчеты по предельным состояниям несущих элементов производят отдельно для главных балок и накладной плиты между узлами их сопряжения (см. пп. 4.21-4.26).

4.21. Расчет прочности нормальных сечений балок пролетных строений, уширенных ребристой накладной плитой после объединения ее с существующими балками, производят по полной рабочей высоте. При этом допускается высоту сжатой зоны принимать равной толщине полки накладной плиты.

Расчет прочности наклонных сечений производят по рабочей высоте существующих балок без учета накладной плиты. Для крайних балок расчетная длина свеса консоли сжатой полки не должна превышать шести ее толщин, считая от грани вертикальной стенки.

4.22. При дискретных связях накладной плиты с существующими балками (шпоночные или болтовые соединения, гибкие или жесткие упоры) сдвигающие силы по шву их сопряжения определяют как приращение осевых усилий в полке накладной плиты (рис. 4.1, а):

Si=Nbi, z-Nbi, l,                                                           (4.3)

где Nbi, z; Nbi, l - осевые усилия в железобетонной плите в сечениях iz и il, ограничивающих i-й участок балки справа и слева (рис. 4.1, б):

Nbi, z=Miz/z;                            Nbi, l=Mil/z;                                  (4.4)

плечо внутренней пары сил

,

где Miz, Mil - нагибающие моменты в сечениях iz, il, ограничивающих i-й участок балки справа и слева (см. рис. 4.1).

4.23. В крайнем от опоры участке накладной плиты осевое усилие (левое) определяют с учетом работы на сжатие полки существующей балки. Распределение усилий в полке накладной плиты, а также в полке и арматуре существующей балки определяют, принимая гипотезу плоских сечений (рис. 4.1, в). Работу на сжатие ребра сжатой зоны не учитывают. Усилие в полке накладной плиты зависит от положения нейтральной оси y и определяется по формуле

,                                                     (4.5)

где х - высота сжатой зоны над наклонной трещиной (нейтральной осью), по опытным данным может приниматься x=0,4z.

Рис. 4.1. Расчетная схема для определения сдвигающих усилий по контакту между накладной плитой и балкой:

а - общая схема распределения усилий в накладной плите и сдвигающих усилий; б - огибающая эпюра моментов; в, г - схемы к определению сдвигающих усилий на приопорном (сечение III-III) и среднем участках балки (между сечениями I-I и II-II)

4.24. Несущую способность бетонной шпонки на восприятие сдвигающего усилия между старым и новым бетоном определяют по формуле

Sh1,57mdRbtAd,

где тd - коэффициент формы поперечного сечения шпонки, принимаемый для квадратных шпонок md=1,0, прямоугольных с большей стороной, ориентированной вдоль сдвигающей силы md=1,1, круглых md=0,9, ромбовидных md=0,8; Rbt - расчетное сопротивление бетона осевому растяжению; Ad- площадь рабочего сечения шпонки.

Несущую способность армированных шпонок определяют по формуле

Sh2mdmsdRbtAred,                                                   (4.6)

где msd - коэффициент условий работы арматуры шпонки, принимаемый равным 1,0 для гибкой арматуры и 1,25 для жесткой арматуры; Аred=Аd+пlАsd - приведенная площадь рабочего сечения шпонки; Asd - площадь арматуры, нормально ориентированной к сечению сдвига.

4.25. Расчет на смятие железобетонных шпонок следует производить по формуле

ShddldRb,                                                               (4.7)

где Sh - сдвигающая сила, передающаяся на шпонку; d - толщина принимаемой в расчет плиты; ld - ширина шпонки.

4.26. Шпонки плит, расположенных в зоне максимальных поперечных сил, проверяют также расчетом на выносливость.

Расчет армированных шпонок на выносливость осуществляют по формуле

SwmdmsdRbtnAred,                                                  (4.8)

где Sw - сдвигающее усилие на одну шпонку при коэффициенте асимметрии цикла нагрузки ??=0,3¸0,5; Rbtn - нормативное сопротивление бетона осевому растяжению.

4.27. В схемах уширения железобетонных пролетных строений приставляемыми конструкциями расчетом проверяют достаточность несущей способности существующих и новых элементов с учетом измененного перераспределения усилий между ними. Учитывая, что добавление балок наряду с разгрузкой существующих балок приводит к перегрузке диафграм и плит, расчетом проверяют прочность не только крайних и средних балок, но и плиты проезжей части и диафрагм. При необходимости предусматривают меры по усилению средних диафрагм.

4.28. В расчете вариантов уширения железобетонных пролетных строений путем добавления новых конструкций учитывают изменение напряженного состояния в существующих балках из-за длительных деформации (усадки, ползучести) приставляемых элементов. Вновь появившиеся длительные деформации учитывают при проверке трещиностойкости: