Технічний стан русел річок оцінюється стосовно його впливу на міцність та стійкість фундаментів опор мостів.
Зважаючи на різні умови взаємодії фундаментів з оточуючим їх ґрунтом, оцінка технічного стану річок здійснюється окремо для: фундаментів на природній основі; фундаментів на висячих палях (стовпах, оболонках) і опускних колодязях; фундаментів на палях (стовпах, оболонках), що опираються на скельні та крупноуламкові грунти з пісчаним заповненням і глинисті грунти твердої консистенції.
Для кожного з різновидів фундаментів визначається провідний чинник, від якого найбільше залежить міцність та стійкість фундаменту, і який є найуразливішим щодо руслових переформувань і деформацій. Вичерпанню ресурсів цього чинника відповідає повна втрата працездатності фундаменту.
Провідним чинником для фундаментів на природній основі є стан основи під підошвою. Коли розмив досягає відміток підошви, фундамент втрачає несучу здатність.
Для фундаментів на висячих палях (стовпах, оболонках) провідним чинником є несуча здатність паль (стовпів, оболонок) по ґрунту.
Якщо палі (стовпи, оболонки) опираються на скельні та крупноуламкові грунти з пісчаним заповненням і глинисті грунти твердої консистенції, то провідний чинник репрезентується несучою здатністю паль (стовпів, оболонок) за матеріалами.
При обстеженні мостових переходів через передгірні ділянки гірських річок, на яких можливі збійність течії, розгалуження руслового потоку на рукави, мінімальні відмітки дна можуть спостерігатися не біля опор, а в іншому місці річища. Натомість, при наступних паводках ці мінімальні відмітки можуть опинитись біля руслових опор. Тому з метою визначення технічного стану русла треба обстежити річище на відстані 2...3 ВР (ВР- ширина русла) вище і нижче мостового переходу з тим, щоб виявити характерну для даної ділянки мінімальну відмітку дна.
Характеристикою технічного стану русла для всіх типів фундаментів є мінімальна відмітка розмитого дна на момент обстеження мостових переходів. Але критеріальні значення величини розмиву, що обумовлюють той чи інший стан русла, залежать від типу фундаменту.
Для фундаментів на природній основі критеріальне значення розмиву безпосередньо відповідає його найбільшій величині (мінімальній відмітці дна).
Критеріальне значення розмиву для фундаментів на висячих палях (стовпах, оболонках) являє собою величину осадки внаслідок зменшення несучої здатності по грунту, спричиненої розмивом.
При опиранні фундаментів на скельні та крупноуламкові грунти з пісчаним заповненням і глинисті грунти твердої консистенції критеріальним значенням розмиву слід вважати довжину згину палі:
h = 1о +—
(7.6)
де: 10 - відстань від підошви плити ростверку до мінімальної відмітки дна; ас - коефіцієнт деформації палі в ґрунті, визначається згідно СНиП 3.02.01.
У всіх випадках класифікації, коли є вагання до якого із двох сусідніх дискретних станів віднести елемент, рекомендується прийняти нижчий. Для елементів прогонових будов, в такому випадку, остаточне рішення приймається за результатами визначення їх вантажопідйомності чи реальної характеристики безпеки.
7.14 Класифікація стану прогонових будов мостів за результатами визначення їх вантажопідйомності
Визначення вантажопідйомності виконуються з метою уточнення класифікації дискретного стану елемента.
Вантажопідйомність для потоку (колони) автомобілів визначається відносно:
маси трьохосного транспортного засобу вагою 300 кН ( навантаження Н-30);
колони навантажень Н-30, котрі встановлені повздовж лінії впливу на відстані 10 м;
класу К автомобільного навантаження по схемі АК та одиничного транспортного засобу НК-80.
Навантаження Н-30 в поперечному напрямку встановлюється в найбільш невигідне положення, але не ближче 0,25 м до бордюру, відраховуючи від краю колеса. Відстань між осями сусідніх рядів колон автомобілів повинна бути не менше 3 м.
Навантаження АК встановлюється в поперечному напрямку за СНиП 2.05.03.
Вантажопідйомність прогонових будов визначають за величиною вантажопідйомності найслабшого несучого елементу (головної балки, поперечної або поздовжньої другорядної балки, плити проїзної частини, тощо).
Визначення вантажопідйомності включає обстеження споруди та вивчення технічної документації з метою збору необхідної інформації, а саме:
уточнення розрахункової схеми споруди за результатами обстежень або випробувань;
розрахунок геометричних характеристик споруди - площі перерізу елементу та робочої арматури, статичних моментів, моментів інерції та інше. Площа перерізу визначається за геометричними параметрами, виявленими за результатом обстеження.
визначення міцності та деформаційних характеристик матеріалів - класу бетону, марки сталі для визначення несучої здатності перерізів;
визначення у розрахункових перерізах елементів допустимих зусиль від тимчасових навантажень Идоп. або значень допустимих еквівалентних навантажень qe з урахуванням справжньої власної ваги конструкції.
Вантажопідйомність прогонових будов встановлюють порівнянням зусиль S™m. від відповідних нормативних тимчасових рухомих вертикальних навантажень з допустимими зусиллями [Б]доп. від тимчасових навантажень, або порівнянням нормативного еквівалентного навантаження ре із значенням допустимого еквівалентного навантаження qe, що відповідають єдиному класу навантаження. При цьому має дотримуватись умова [5]доп.^иім.або qe> ре.
За необхідності може бути проведено випробування прогонової будови контрольним навантаженням, еквівалентним до дії встановленої вантажопідйомності.
Якщо на прогонову будову є технічна документація, за якою можна встановити всі розміри та армування розрахункових перерізів, і несучі елементи не мають дефектів, що знижують міцність конструкції, тоді для визначення вантажопідйомності дозволяється виконати тільки обстеження і розрахунки без випробувань.
Якщо міст має кілька однакових прогонових будов або декілька мостів мають однакові за конструкцією, довжиною та габаритом прогонові будови і для одного з них відома вантажопідйомність, то для інших прогонових будов приймають таку ж вантажопідйомність за умови відсутності дефектів, що її знижують.
В розрахунках прогонових будов береться до уваги реальне значення розмірів елементів конструкцій, класу міцності бетону та сталі, реальний розподіл зусиль між елементами від заданого навантаження.
Визначення вантажопідйомності виконують за умовами міцності і тріщиностійкості елементів прогонової будови згідно з нормативним документам ВБН В3.1-218-174.
За відповідним техніко-економічним обґрунтуванням дозволяється не проводити розрахунки за тріщиностійкістю. Це стосується мостів з великим терміном експлуатації, які мають у прогоновій будові тріщини розкриттям більш 0,2 мм, мостів з обмеженим строком експлуатації .
Розрахунки з визначення можливості пропуску великовагового транспортного засобу по мосту виконують тільки за умовами міцності елементу.
Зусилля визначають тільки у головних розрахункових перерізах елементів ( згідно з діючими нормативними документам на проектування ) і перерізах із дефектами , що знижують несучу здатність прогонової будови.
У розрахунках на дію поперечної сили не перевіряють середину прогону балок і плит, якщо в цих перерізах відсутні дефекти.
Коефіцієнти надійності, динамічні коефіцієнти, коефіцієнт кількості смуг для тимчасових навантажень приймають:
§ для навантаження Н-30 як для візка за СНиП 2.02.03;
§ для навантажень АК та НК-80 за СНиП 2.05.03.
Якщо вантажопідйомність інтерпретується у вигляді одиничних (гусеничних чи колісних) вантажів або виконується перевірка конкретного великовагового засобу на можливість пропуску його по мосту, допустиме зусилля від тимчасового навантаження вираховують за формулами:
з
(7.7)
а умови міцностіза умови тріщиностійкості
(7.8)
де Г?, j? - граничне значення зусилля ( момент, поперечна сила, тощо) відповідно до І- ї та ІІ-ї групи граничних станів, що сприймає переріз елементу, обчислене за правилами діючих норм на проектування мостів.
£
-іі- нормативне значення зусилля в перерізі елементу від дії реальної власної ваги та постійного навантаження.
gfi, gf0- відповідні коефіцієнти надійності до постійного та поодинокого тимчасового навантаження, яке розглядається.
(1+m) - динамічний коефіцієнт; КПР- коефіцієнт поперечного розподілу.
За розрахункову приймається менша величина [S] з двох умов розрахунку.
Якщо вантажопідйомність інтерпретується у вигляді колони автомобілів, допустиме зусилля від тимчасового навантаження вираховують за формулами:
за умови міцності
за умови тріщиностійкості
У/лО + f^-sp
(7.9)
(7.10)
де gfH, S нп- відповідні коефіцієнти надійності та нормативне зусилля в перерізах елементу від навантаження у вигляді натовпу на тротуарах згідно з діючими нормами ;
gfA - коефіцієнт надійності для колони автомобілів
.
Якщо вантажопідйомність інтерпретується у вигляді поодиноких (гусеничних чи колісних) вантажів або виконується перевірка конкретного великовагового засобу на можливість пропуску його по мосту, допустиме значення еквівалентного навантаження вираховують за формулами:
за умовами міцності
'S'zp У$ • баД
Q7
(7.11)
за умови тріщиностійкості
(7.12)
де: gni -нормативне значення інтенсивності постійного навантаження;
w- площа ліній впливу для постійного навантаження;
Wl , WN -розрахункові площі ліній впливу відповідно до І-ї та ІІ-ї групи граничних станів з урахуванням коефіцієнтів надійності за навантаженням, динамічного коефіцієнту та коефіцієнту поперечного розподілу:
(7.13)
■ (7 (7.14)
Якщо вантажопідйомність інтерпретується у вигляді нормованих навантажень АК у формулах (.11), та (.12) слід вираховувати
°/ = 0 + ■+■ У * (1
(.15)
(.16)
де gfn, (1+m)n, КПРп- коефіцієнти відповідно надійності, динамічності і поперечного розподілу для рівномірно розподіленого навантаження (смуги);
gfB, (1+т)в, КПРв- те саме для візка;
h1;h2 -коефіцієнти впливу відповідно смуги та візка
.
Таблиця 7.15 - Класифікація стану прогонових будов за вантажопідйомністю та характеристикою безпеки
|
Номер стану |
Зниження вантажопідйомності, % |
Надійність елементу, Pt |
Характеристика безпеки, b |
|
1 |
0 |
0,99984 |
3,80 |
|
2 |
0,1 |
0,9984 |
2,95 |
|
2А |
0,4 |
0,9975 |
2,81 |
|
2Б |
0,9 |
0,9963 |
2,68 |
|
2В |
1,8 |
0,9946 |
2,55 |
|
3 |
3,2 |
0,9925 |
2,43 |
|
3А |
5,0 |
0,9898 |
2,32 |
|
3Б |
7,5 |
0,9868 |
2,22 |
|
3В |
10,6 |
0,9834 |
2,13 |
|
4 |
14,6 |
0,9798 |
2,05 |
|
4А |
19,4 |
0,9756 |
1,97 |
|
4Б |
25,2 |
0,9706 |
1,89 |
|
4В |
32,0 |
0,9648 |
1,81 |
|
5 |
40,0 |
0,9584 |
1,74 |
7.15 Класифікаційні таблиці
Технічний стан елемента описується добіркою якісних та кількісних показників, які характеризують ієрархію відмов елемента. За цією методикою задача визначення надійності елемента моста зводиться до класифікації за таблицею його дискретних станів за даними обстежень, оглядів і перевірочних розрахунків.
Класифікаційні таблиці дозволяють визначити дискретний стан елементів користуючись такими даними:
обстеження елементів та всієї споруди;
аналізу історії експлуатації;
перевірочних розрахунків вантажопідйомності та несучої здатності елементів з урахуванням виявлених дефектів;
аналітичного визначення реальної характеристики безпеки елемента за даними обстежень;
обчислення рівня зносу елементів.
Класифікаційні таблиці станів елементів мостів наведені в додатку В. В силу того, що для кожного дискретного стану в таблицях визначена надійність (характеристика безпеки), висновок про класифікацію дискретного стану елемента є одночасно визначенням його надійності.
Дискретний стан мостового полотна класифікується за таблицею В.1 додатку В. Класифікація дискретних станів елементів залізобетонних прогонових будов за наявністю дефектів та пошкоджень виконується за таблицями В.2 та В.3. Дискретний стан елементів сталевих прогонових будов наведено в таблиці В.4.
В таблицях В.5 та В.6 Додатку В наведено дискретні стани елементів прогонових будов сталезалізобетонних мостів.
Дискретні стани металевих, залізобетонних та гумових опорних частин наведено відповідно у таблицях В.7, В.8, В.9 розділу 4.
Дискретні стани підферменників, ригелів та тіла опор відповідно до їх конструкції наведено у таблицях В.10, В.11, В.12, В.13, В.14.
