При испытании используют стационарные деформометры с базой не менее 450-550 мм и ценой деления не более 0,001 мм. Каждую точку контролируют двумя приборами.
В этом случае к величине K(i)q вводят понижающий коэффициент, равный 0,87, если испытательная нагрузка для построения натурных поперечных линий влияния деформации имеет в пролете одну ось и равный 0,95, если - две оси, и 1,0 - при большем числе осей.
5.11. Упругие кривизны ω"ik(j) определяют по формуле:
где - упругий прогиб по левой грани балки; , то же, по правой грани балки; Н - расстояние между соответствующими приборами по вертикали; , , , - упругие относительные удлинения на левой и травой гранях балки на уровне центра тяжести растянутой арматуры и в сжатой зоне бетона по показателям соответствующих деформометров.
Число комплектов приборов Р определяющих кривизну балки, равно числу четверок соответствующих деформометров (см. п. 5.9).
5.12. Упругие относительные удлинения на уровне центра тяжести арматуры или по нижней грани плитного блока определяют как полусумму деформаций по левой и правой грани балки (по левой и правой стороне нижней грани блока):
Число комплектов приборов Р определяющих (или ), равно числу пар соответствующих деформометров (см. п. 5.9).
5.13. Упругие относительные приведенные удлинения для монолитных плитных мостов определяют по формуле.
где , - относительные упругие удлинения по показаниям деформометров установленных на нижние грани плиты на каждой расчетной полосе вдоль пролета (направление х) и поперек пролета (направление y);
μ - коэффициент Пуассона для бетона, равный .
Число комплектов приборов р, определяющих равно числу пар из продольного и поперечного расположения деформометров на каждой расчетной полосе (см. п. 5.9).
5.14. Изгибающие моменты в среднем сечении главных балок от испытательной нагрузки по измеренным в процессе загружения деформациям определяют по формуле
где - суммарный изгибающий момент в среднем сечении пролетного строения от испытательной нагрузки; - коэффициент поперечного распределения изгибающих моментов от испытательной нагрузки; - среднее значение соответствующего коэффициента поперечного распределения, вычисляемое по формуле п. 5.7 при числе установок m=1 по деформациям загружения; - относительная предельная погрешность соответствующего коэффициента поперечного распределения вычисляемая по формуле п. 5.8 при m=1 по деформациям загружения;
mисп - коэффициент, равный 1,15, если за характерные упругие деформации приняты прогибы и в пролете размещается только одна ось испытательной нагрузки; 1,05 - то же если в пролете две оси; 1,0 - то же. если в пролете более двух осей или за характерные упругие деформации приняты деформации по п. 5.10.
5.15. Усилия от временных подвижных вертикальных нагрузок для середины пролета в главных балках пролетных строений с диафрагмами (вып. 56 Союздорпроекта), имеющих нарушения в диафрагмах (разорваны или отсутствуют сварные накладки в стыках) по нижним, а также верхним связям, могут быть определены расчетным путем с использованием значений коэффициентов поперечной установки, подученных в результате загружения соответствующих линий влияния по таблицам прил. 5. Коэффициенты поперечной установки вычисляют аналогично способу, изложенному как в приложении 1.
5.16. В пролетных строениях (по вып. 56, 56Д и 710/5 Союздорпроекта), имеющих дефекты, которые снижают жесткость отдельных элементов пространственной системы, расчет изгибающих моментов в середине пролета главных балок от временных нагрузок для различных соотношений их жесткости может быть выполнен с использованием значений коэффициентов поперечной установки, полученных по результатам загружения соответствующих линий влияния по таблицам прил. 6. Расчет выполняют аналогично способу, приведенному в прил. 1. Значения жесткости могут быть определены расчетными методами или экспериментальным путем.
6. ПРИМЕРЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГРУЗОПОДЪЕМНОСТИ ПРОЛЕТНОГО СТРОЕНИЯ*
* Так как при расчете построенных по старым нормам мостов использованы отдельные нормативы прошлых лет и действующие в настоящее время,. то в примере использованы две системы единиц измерения (СИ и практическая).
Пример 1.1. Основные исходные данные: пролетное строение с габаритом 7 м и тротуарами по 0,75 м построено в 1961 г. и состоит из шести балок (блоков) длиной 16,76 м, выполненных по типовому проекту (вып. 56 Союздорпроекта). Временные подвижные вертикальные нагрузки Н-13 и НГ-60 по нормам проектирования 1948 г. Полудиафрагмы смежных блоков объединены сильно изогнутыми двумя арматурными стержнями диаметром 14 мм. Шов обетонирования стыков диафрагм разрушен. На конструкции мостового полотна слой асфальтобетона достигает толщины 18 см. имеются выбоины и наплывы глубиной 40-70 мм. На всех балках и плите видны следы выщелачивания бетона, рабочая арматура крайних балок начала корродировать.
2. Так как арматурные стержни, соединяющие диафрагмы, не могут воспринимать растягивающие усилия, считаем балки (блоки) пролетного строения работающими независимо и расчет производим с использованием метода рычага.
3. Определяем допустимые значения расчетных усилий в балках (блоках) пролетного строения. Для этого по линиям влияния давлений на наиболее нагруженные балки 2 и 3 (рис. 12) определяем коэффициенты поперечной установки от эталонных нагрузок и по линии влияния изгибающего момента в середине пролета (рис. 13) находим изгибающие моменты в долях нагрузки на ось (Ра, Рк) от эталонных нагрузок: автомобильных нагрузок для балки 3
от одиночных нагрузок на балку 2
где Кпу=(1,0+0,214):2=0,607 и Ккпу=1,0:2=0,5 (см. рис. 12); γа - коэффициент надежности, вычисленный по СНиП 2.05.03-84 как для двухосной тележки; γк - коэффициент надежности по СНиП;
(1+μ)а=1,7 - по п. 1.19 для автомобильной нагрузки;
Рис. 12. Линии влияния коэффициентов поперечной установки
(1+μ)к=1,1 - для одиночной нагрузки по СНиП 2.05.03-84; yi - ординаты линии влияния по рис. 13 под осями соответствующих нагрузок.
Рис. 13. Линии влияния Ml/2
Определяем допустимый расчетный момент от временной нагрузки на одну балку
где значения [М]=1458,36 кН·м и Мпост=482,36 кН·м приняты по прил. 7, а момент от дополнительных слоев асфальтобетона определяют по формуле
где Δh - толщина дополнительного слоя; b - ширина балки; γ - удельный вес; l - расчетный пролет.
Наибольшая допустимая (по прочности) нагрузка на ось эталонной нагрузки:
автомобильной
колесной
Наибольший вес нагрузки по несущей способности балок для автомобильной
для одиночной нагрузки
Отсюда масса транспортного средства не должна превышать:
автомобиля
одиночной нагрузки 44,7 т.
Если ограничить скорость грузовых автомобилей до 10 км/ч, то, принимая (1+μ)=1,0, их масса составит (19,62·1,7)=33,35 т.
4. Проверим несущую способность плиты на 1 м ее ширины (рис. 14). Постоянную нагрузку (асфальтобетон + защитный слой + гидроизоляция + выравнивающий слой + бетон плиты) определяют по формуле
где hi - толщина слоя; γi - удельный вес материала; γfi - коэффициент надежности;
Изгибающий момент у корня консоли плиты и от постоянных нагрузок:
Изгибающий момент у корня консоли от временной нагрузки в долях Ра
откуда
Рис. 14. Расчетная схема консольной плиты
Определяем предельный изгибающий момент в сечении у корня консоли [М] при проектном армировании на 1 м ширины плиты b
где
Наибольшее значение Pа:
Если ограничить скорость транспорта до 10 км/ч (1+μ=1,5), то по несущей способности плиты нагрузка на ось может быть
Расчетами установлено, что наиболее слабым элементом конструкции пролетного строения является главная балка. На период до усиления (реконструкции) необходимо установить перед мостом знаки ограничения массы 19 т или знак ограничения массы 30 тс дополнительной табличкой "Ограничение скорости 10 км/ч".
Пример 2.1. Исходные данные: пролетное строение длиной 16,76 м (lр=16,3 м) возведено в 1961 г. с габаритом Г=7+2×0,75 м из блоков по типовому проекту, вып. 56 Союздорпроекта под нагрузки Н-13 и НГ-60. Из-за разрушения гидроизоляции и неупорядоченности водоотвода с проезжей части и тротуаров рабочая арматура в середине пролета крайних балок корродирована на глубину 2,5 мм (местами до 3-4 мм), что привело к разрушению защитного слоя бетона на высоту 18-20 см. На проезжей части имеются выбоины глубиной до 30-40 мм.
2. Так как основные несущие элементы (балки, диафрагмы) объединены в соответствии с проектом, расчет производят пространственным (энергетическим) методом. Как вариант, используем программу ЭМ-5.1 ХАДИ*. Программа работает в системе измерений МКГСС.
* Теория метода изложена в работе Н.П. Лукина "Пространственный расчет бездиафрагменных мостов энергетическим методом". Сб. "Сопротивление материалов и теория сооружений". Вып. VI, Киев, "Будiвельник". 1968, с. 112-123.
3. Геометрические характеристики пролетного строения приняты по данным типового проекта: приведенный (с учетом рабочей арматуры) момент инерции поперечного сечения балки Ia=4,0092·106 см4; момент инерции сечения балки при кручении Iкр=1,5757·105 см4; приведенный (к плите) момент инерции сечения диафрагм
Эквивалентную нагрузку от эталонной автомобильной нагрузки в долях Pa определяем загружением линии влияния изгибающего момента в середине пролета (см. рис. 13):
Эквивалентная нагрузка от эталонной колесной нагрузки в долях Рк:
4. Изгибающие моменты в главных балках и диафрагмах вычисляют, загружая линии влияния прогибов главных балок W (рис. 15) и изгибающих моментов в диафрагме Мд (рис. 16), построенных по данным счета на ЭВМ.
Рис. 15. Линии влияния прогибов главных балок
Рис. 16. Линии влияния изгибающих моментов в средней диафрагме
Для изгибающих моментов в главных балках используем формулу
где Е - модуль упругости материала балки; lэi - момент инерции сечения i-й балки; - сумма ординат W под грузами наиболее нагруженной балки; γi- коэффициент надежности; 1+μ - динамический коэффициент;
Из загружения эпюр W (см. рис. 15) двумя колоннами эталонной автомобильной нагрузки установлено, что наиболее нагружена балка № 1, изгибающий момент в которой:
от колесной нагрузки
от толпы на тротуаре
Предельный изгибающий момент [M]i в крайних балках при исходных данных
Считая разрушение арматуры коррозией на глубину 2,5 мм, .
Расчетное значение сжатой зоны:
Допустимые изгибающие моменты в балке 1 для эталонных нагрузок:
автомобильной
колесной
Отсюда допустимая масса транспортного средства по несущей способности главных балок
автомобильной
одиночной колесной
Если автомобильную нагрузку пропускать по пролетному строению единичным порядком вдоль оси моста ±1 м по ширине проезжей части, то изгибающий момент в балке 1 от него
и соответственно
5. Для изгибающих моментов в диафрагме используется формула
где Iд - приведенный момент инерции поперечного сечения диафрагмы; b - полная ширина пролетного строения; - сумма ординат Мд под грузами в наиболее нагруженных сечениях диафрагмы (отдельно для отрицательных и положительных моментов).
Загружая эпюры Мд (см. рис. 16), определяем изгибающие моменты в диафрагме от эталонных нагрузок в долях Р:
- автомобильной
сечение
сечение
колесной
сечение
сечение
Наибольшие нагрузки Р на оси эталонных нагрузок соответственно:
автомобильной
одиночной колесной
Допустимая масса транспортного средства по несущей способности диафрагмы:
автомобильной
одиночной колесной
Если автомобильную нагрузку пропускать по оси моста единичным порядком,
то ее масса составит:
6.8. Определяем допустимую расчетную нагрузку на консольную плиту. Расчетная схема плиты аналогична приведенной на рис. 14 при толщине слоев ездового полотна 12 см. Расчетные размеры: b1=60+12=72 см; а1=20+2×12=44 см; а=а1+bk=44+62,5=106,5 см;
7. На основании расчетов установлено, что вследствие коррозии рабочей арматуры главных балок они обладают наименьшей несущей способностью.
На период до усиления главных балок в зависимости от конкретных условий возможны два варианта установки знаков перед мостом
вариант 1 - при интенсивном двухполосном движении знак ограничения массы 12 т;
вариант 2 - при относительной небольшой интенсивности движения транспорта установить знаки: "Ограничение массы 20 т" с дополнительной табличкой "Единичным порядком по оси моста" и знак преимущества встречного движения.
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение 1
Определение коэффициентов поперечной установки для типовых сборных пролетных строений (расчетный метод)
1. Коэффициенты поперечной установки для колонн или отдельных транспортных единиц, у которых каждый ряд колес заменен равномерно распределенной по всему пролету нагрузкой, определяют при помощи поперечных линий влияния коэффициента распределения изгибающего момента для i-й балки пролетного строения по формуле
где - ординаты поперечной линии влияния для i-й балки под центрами колес нагрузки; R - общее число рядов колес при заданной поперечной установке нагрузки.
2. Коэффициенты поперечной установки для толпы на одном тротуаре определяют по формуле , где - ордината поперечной линии влияния для i-й балки под центром тяжести тротуарной нагрузки.
3. Поперечные линии влияния строят по ординатам поперечных линий влияния для соответствующих пролетных строений. Матрицы ординат для типовых сборных пролетных строений в зависимости от расчетной длины пролета lp помещены в соответствующих таблицах, где на схемах поперечных сечений пролетных строений показано число балок, расстояния между ними и точки положения ординат.
4. Для плитно-ребристых пролетных строений [1] * с элементами конструкций по рис. 1 и пролетами lp, равными 5,48 м и 6,6 м, матрицы ординат приведены в табл. 1 и 2.
* Перечень типовых проектов приведен в приложении 4.
Рис. 1. Поперечное сечение плитно-ребристого пролетного строения
