Страница 18: ДБН В.2.3-6-2002. Посібник (56251)

Дискретні стани пальових фундаментів (таблиці В.15, В.19, В.20) та фунаментів масивних (таблиці В.16, В.18).

Таблиці дискретних станів підходів, регуляційних споруд та фундаментів різних типів наведено у таблиця В.17.

8 ВИПРОБУВАННЯ МОСТІВ

Статичне випробування - це навантаження мостів тимчасовим навантаженням з вимірюванням переміщень, деформацій і зсувів у найбільш характерних перерізах, елементах і вузлах конструкцій, а також фіксацією тріщин і сигналів акустичної емісії. Об’єм статичних випробувань залежить від розмірів моста, стану конструкцій і складності розрахункової схеми.

Попередньо міст обов’язково обстежують, розраховують випробувальні навантаження для безпечності випробувань [18]. Програма випробувань повинна включати:

мету і задачі;

технічну характеристику споруди і її стану;

розрахунки на нормовані та випробувальні навантаження;

величини випробувального навантаження, схеми розташування і послідовність завантаження;

необхідні риштування, підвісні люльки та інше обладнання;

перелік, кількість та місця розташування приладів;

перелік необхідних виконавців та технічного забезпечення (представників ДАІ, інших служб);

заходи для забезпечення техніки безпеки під час випробувань.

Під час випробувань багатопрогонових мостів з однаковими прогонами вивчають детально, як правило, один прогін, а інші - за скороченою програмою, контролюючи, наприклад, прогини. В мостах з різними прогонами досліджують в першу чергу найбільші. Для оцінки вантажопідйомності моста випробовують ті прогонові будови та їх елементи, які мають дефекти, що найбільше знижують його несучу здатність.

Випробувальним навантаженням для автодорожніх мостів є однотипні вантажні автомобілі з баластом (щебенем, піском), рідше - гусеничне навантаження (танки), для залізничних - локомотиви і рухомий склад залізниці. Коли необхідні довготривалі навантаження (наприклад, опор), використовують бетонні блоки, ємності з водою та ін. Окремі елементи випробовують домкратами, лебідками, вантажами з фіксацією зусиль.

Нормами встановлено обмеження на зусилля, які виникають у мостах від випробувального навантаження. Так, діючий ДБН В.2.3-4 вказує, що зусилля (сили, моменти), які виникають, не повинні перевищувати:

1. при випробуваннях споруд, розрахованих за методом граничних станів, - зусиль від тимчасового вертикального навантаження, прийнятого в проекті, при коефіцієнті надійності навантаження (чи коефіцієнті перевантаження), рівному одиниці, і повному динамічному коефіцієнті;

2. при випробуваннях споруд, розрахованих за допустимими навантаженнями (за нормами, що діяли до 1962 р.), 120% зусиль від тимчасового вертикального навантаження, прийнятого в проекті, з повним динамічним коефіцієнтом;

3. під час випробувань споруд, що мають понижену несучу здатність і таких, на які немає технічної документації, зусиль від тимчасових вертикальних навантажень, що відповідають розрахунковій вантажопідйомності споруди. Вантажопідйомність споруди визначають за діючими відомчими документами (інструкціями, методиками) з урахуванням фізичного стану конструкцій.

У цьому ж нормативному документі зафіксовано і нижню межу зусиль від випробувального навантаження, які не повинні бути меншими:

1. під час випробувань залізничних мостів, мостів під шляхи метрополітену чи трамваю, під автомобілі, особливо великої вантажопідйомності, від зусиль найбільш важкого навантаження, яке рухається по цій лінії чи дорозі;

2. при випробуваннях автодорожніх і міських мостів - 70 % зусиль, вказаних як максимальні для даних елементів вище по тексту.

Транспортні засоби зважують з точністю до 5 %. Вагу локомотивів та вагові характеристики порожнього рухомого складу залізниць, метрополітену, трамваю і автотранспорту допускається приймати за паспортними даними. Перед початком випробувань керівник повинен порівняти відповідність фактичних випробувальних навантажень і передбачених програмою і, за необхідності, уточнити зусилля в елементах. Щоб не було перевантажень.

Схеми завантаження розробляють, керуючись лініями впливу (поверхнями впливу) зусиль - сил, моментів. В процесі випробувань необхідно розташовувати тимчасове навантаження так, щоб споруда або її елементи знаходилися в найневигідніших умовах роботи: зазнавали найбільших прогинів, деформацій і та ін. Оскільки випробовувати всі елементи моста практично неможливо, вибирають найбільш напружені елементи і перерізи, які і піддають завантаженню, встановлюючи послідовно випробувальне завантаження вздовж і поперек моста в найбільш невигідне положення.

Для випробувань мостів малих прогонів невелику кількість автомобілів: як правило, 2 - 4 (рис. 8.1) [18].

а

Рисунок 8.1 - Установка статичного випробувального навантаження на мосту малого

б

прогону : а - поперек; б - вздовж прогону

Рисунок 8.2- Схеми установки навантаження і прогиномірів на мостах: а - розрізних балкових; б - розрізних гратчастих балках (фермах); в - нерозрізних; г - рамно-балкових з підвісними балками; д - аркових; е - в поперечному перерізі.

Поперек прогону навантаження із чотирьох автомобілів встановлюється за двома схемами: І - одностороннє навантаження (для створення максимальних зусиль у крайніх балках); ІІ - симетричне (для створення максимальних зусиль в середніх балках). Вздовж прогону автомобілі розташовують так. Один автомобіль - задньою віссю над вершиною лінії впливу М0,5 l, а другий - впритул до нього заднім бортом. Два інші автомобілі - аналогічно поряд з ними.

Під час випробувань мостів середніх і великих прогонів потрібна більша кількість автомобілів, які встановлюють на мостах залежно від їх розрахункових схем [18]. В балкових

розрізних мостах колонами автомобілів завантажують весь проліт (рисунок 8.2). при випробуванні ферми для дослідження роботи середніх розкосів навантажують ще й на половині довжини прогону (рис. 8.2 б - схема завантаження ІІ).

Нерозрізні прогонові будови завантажують вздовж моста не менше ніж трьома положеннями випробувального навантаження: І - спочатку середній прогін; ІІ - крайній і середній; ІІІ - обидва крайніх прогону (рис. 8.2 в).

Рамно-балковий міст з підвісними балками можна завантажувати тільки один раз вздовж моста (рис. 8.2 г). Аркові мости випробовують, завантажуючи за схемою І весь прогін для виявлення найбільших прогинів замкового перерізу і напружень арок від найбільшого розпору, та завантажуючи за схемою ІІ половину прогону, що викликає S - подібну деформацію осі арок і найбільші напруження в перерізах від згину ( рис 6.2 д).

По ширині проїзної частини навантажують поступово, послідовно завантажуючи прогонову будову однією, двома, трьома колонами автомобілів (схеми І - ІІІ рис. 8.2 е).

У кожному положенні навантаження (схемі завантаження) заміряють переміщення і деформації в характерних перерізах.

Прогини вимірюють, як правило, прогиномірами, які закріплюють до елементів мостів за допомогою струбцин, або встановлюють на спеціальних стійках. Їх заміряють в серединах прогонів всіх балок та інших характерних місцях, за можливості - зсідання опор (рис. 8.2).

Установка прогиномірів на конструкціях мостів має свої особливості, що обумовлено високим розташуванням балок над рівнем землі, значною глибиною річки під прольотами і т. ін. Тому пропонують, залежно від конкретних умов, використовуючи різні схеми їх встановлення (рис. 8.3 і 8.4).

1. За наявності зручних умов на рівні землі та високих балок - прогиноміри встановлюють на стійках, закріплених в ґрунті, кінець дроту кріпиться до балок моста (рисунок 8.3 а).

Рисунок 8.3 - Установка прогиномірів з дротяним зв’язком: а - прогиномір знизу, кінець дроту закріплений до прогонової будови; б - прогиномір закріплениі до прогонової будови; в - кінець дроту закріплений до вантажу, опущеного на дно: 1 - прогонова будова; 2 - опори; 3 -

прогиноміри; 4 - з’єднувальний дріт; 5 - стійки чи палі, закріплені в грунті; 6 - вантаж, опущений на дно річки.

Рисунок 8.4 - Установка прогиномірів з дротяним зв’язком з закріпленням дроту до шпренгеля: а - натяг шпренгеля пружиною; б - шпренгель з вантажем; в - підтягання шпренгеля з пружиною до верхнього поясу: 1 - прогонова будова; 2 - опори; 3 - прогиномір; 4 - з’єднувальний дріт; 5 - шпренгель із товстого дроту чи тросу; 6 - пружина, що натягує шпренгель; 7 - підвішений вантаж.

2. При доступності до низу балок (невисоке розташування, наявність риштувань чи підвісних люльок) - прогиноміри закріплюють струбцинами до балок, а кінці дроту - до паль, встановлених в ґрунті (рис. 8.3 б).

3. Якщо балки розташовані над водою, але течія не є швидкою, на дно опускають камінь з прив’язаним дротом (рис. 8.3 в).

4. Щоб позбутися впливу зсідання опор, не ставлячи прогиномірів, використовують шпренгельну систему за схемою рисунок 8.4 а. Підвішений дротяний стержень, який відтягується вниз вертикальним дротом з пружиною, забезпечує постійний натяг шпренгеля і, тим самим, нерухомість закріплення дроту прогиноміра.

5. Коли під прогоном моста швидкість течії річки значна, то необхідно влаштувати для кінця дроту нерухому точку. На рис. 6.4 б показаний шпренгель, який відтягується підвішеним вантажем (35 - 40 кГс). Під час випробування ферм можна використати шпренгель, постійний натяг якого забезпечується пружиною, що з’єднує його вершину з верхнім поясом ферми (рис. 8.4 в).

Напруження в елементах мостів визначають, заміряючи відносно деформації тензометрами, тензорезисторами, компараторами, мікроіндикаторами на базі. Встановлюючи їх, необхідно враховувати нерівномірність розподілу напружень по перерізу і довжині елемента.

Тому під час вимірювань деформацій у стержнях металевих гратчастих ферм тензометри (або тензорезистори, мітки для компаратора, бази для мікро індикатора) встановлюють в середині її довжини між з’єднувальними планками і рядами заклепок, а також на віддалі від стикових накладок. В перерізах елементів тензометри на плиту біля металу (але не на вути), а також на деякій віддалі від балок з метою вияснення ступеня їх сумісності (рис. 8.5 б). У залізобетонних балках тензометри ставлять в

розтягнутій та стиснутій зонах на бетон (рис. 8.5 в). В балках зі звичайною арматурою в розтягнутій зоні їх краще прикріпити до арматури, попередньо видаливши на невеликій ділянці захисний шар. Це підвищує точність вимірювання, але створює дефекти на балці.

Рисунок 8.5 - Установка тензометрів і тензорезисторів на елементах прогонових будов мостів: а - металевих фермах, б - стале залізобетонних балках; в - залізобетонних балках; г - дерев’яних балках.

У дерев’яних конструкціях мостів тензометри розташовують симетрично відносно головних осей поперечного перерізу елементів (рис. 8.5 г), уникаючи тріщин, сучків та інших дефектів, які порушують однорідність деревини.

Давачі акустичної емісії до металевих конструкцій прикріплюють струбцинами або спеціальними магнітами. В бетоні залізобетонних конструкцій свердлять отвори, в які вставляють хвилеводи.

Як правило, для зняття відліків з механічних приладів призначається ланка з двох чоловік: спостерігач знімає покази приладів і диктує їх працівнику, який записує дані в журнал. Це прискорює процес роботи і зменшує імовірність помилок. Для зв’язку між учасниками випробувань бажано мати радіотелефони.

Спочатку зупиняють рух по мосту і записують так звані нульові відліки за приладами - без тимчасового навантаження. Потім починається поступове і послідовне завантаження моста згідно з розробленими схемами. На кожному етапі після установки навантаження дається витримка 15 - 20 хв для того, щоб пройшли всі деформації: приріст деформацій, що спостерігається за 5 хв не повинен перевищувати 5 %. Після завантаження і звільнення моста від навантаження знімають кінцевий нульовий відлік, щоб перевірити, чи немає залишкових деформацій.

Під час завантаження на кожному ступені уважно оглядають основні несучі конструкції, щоб виявити зміни їх стану і зафіксувати тріщини на схемах, заміряють ширину розкриття тріщин.

Під час випробувань контролюють роботу конструкцій за основними параметрами отримуваної інформації. Якщо прирости деформацій і прогинів збільшуються за лінійним законом, має місце різкий ріст необхідно зупинити випробування, розвантажити споруду і вияснити причину.

Динамічні випробування мостів проводять згідно ДБН В.2.3-4:

1. визначення величин динамічної дії, що створюється реальними рухомими навантаженнями;

2. встановлення основних динамічних характеристик споруди - частот і форм власних коливань, характеристики затухань коливань.

Для визначення величин динамічної дії використовують важке навантаження, яке може реально рухатись по мосту і через нерівності залізничного шляху чи проїзної частини викликати в конструкціях коливання й ударні дії.

Для дослідження динамічних характеристик мостів використовують: динамічне навантаження, яке діє на міст під час його експлуатації; вібраційне навантаження (вібродинамічні випробування); удар (ударні випробування).

На динамічні впливи інтенсивніше реагують прогонові будови, а опори, особливо масивні, слабо. Тому таким випробуванням піддають тільки прогонові будови, і лише в особливих випадках - опори.

У прогонових будовах мостів від дії динамічних навантажень виникають вертикальні і горизонтальні навантаження. В автодорожніх мостах в більшості випадків достатньо вивчити вертикальні коливання, тому що горизонтальні є значно слабшими. І лише для окремих видів конструкцій мостів - висячі або з невеликою горизонтальною жорсткістю - слід досліджувати горизонтальні коливання.