Тема 2.4. Нагрузки и воздействия, принимаемые при расчете мостов

Нагрузки, принимаемые при расчете мостов

Мосты и аналогичные им искусственные сооружения подверга­ются действию различных нагрузок, которые могут быть разделе­ны на два основных вида: вертикальные —подвижная, или временная, постоянная; горизонтальные — ветровая, цент­робежная, тормозная, поперечные толчки и удары подвижной на­грузки. Кроме того, на искусственные сооружения может также оказывать действие давление грунта, изменение температуры, удары и давление льда, нагрузки от навала судов на опоры мостов, просадки опор, сейсмические воздействия, а также нагрузки, воз­никающие в процессе строительства сооружения и др.

Подвижная, или временная, — это нагрузка от прохо­дящих по сооружению автомобилей, тракторов и других видов транспортных средств, а также пешеходов, а постоянная — от собственного веса моста и давления грунта-.

В расчетах учитывают нагрузки в различных возможных их сочетаниях, принимая при этом во внимание вероятность одновре­менного их действия. Основными сочетаниями считают одновре­менное действие: постоянной, временной (подвижной) вертикаль­ной нагрузки, давления грунта, вызванного временной нагрузкой, и центробежной силы. Дополнительными считают сочетания, при которых одновременно с одной или несколькими нагрузками основных сочетаний действуют также одна или несколько осталь­ных видов нагрузок, кроме сейсмических и строительных. Особым и называют сочетания, включающие нагрузки сейсмические пли строительные совместно с другими.

Подвижная вертикальная нагрузка. По проекту новых СНпПов нагрузка от автомобилей принимается в виде нормативной равно­мерно распределенной и одной двухосной тележки на каждой по­лосе движения по мосту (рис. 2.4, а). Класс нагрузки обозначает­ся буквами АК, где вторая буква К заменяется цифрой, равной усилию на одну ось тележки в тонна-силах. Следовательно, на каждое колесо тележки приходится 0,5К.. Эта сила распределяется по поверхности покрытия на прямоугольной площадке со сторона­ми 0,2 м вдоль движения и 0,6 м поперек движения тележки. Рав­номерно распределенная нагрузка, которая выражает нагрузку от колонны автомобилей на одной полосе движения, имеет общую интенсивность к=0,1 К и располагается двумя продольными поло­сами на том же расстоянии, что и колеса в поперечном, сечении (см. рис. 2.4, а).

На каждой полосе нагрузки АК устанавливают только одну те­лежку в самое неблагоприятное положение по длине загружения независимо от числа участков загружения. Равномерно распреде­ленную нагрузку устанавливают на всех участках линии влияния одного знака. По ширине моста полосы нагрузки АК располагают в пределах проезжей части параллельно продольной оси моста и в количестве не больше числа полос движения. Их нужно распо­лагать в наиболее неблагоприятном положении, но не ближе чем на 1,5 м от оси нагрузки до края ближайшей предохранительной или разделительной полосы, а при отсутствии последней — от оси проезжей части. Расстояние между осями соседних полос нагруз­ки должно быть не менее 3 м.

Во время ремонта конструкции проезжей части прочность моста проверяют на одну полосу нагрузки АК, располагаемую в любом неблагоприятном положении по ширине моста, но не ближе 1,5 м от оси нагрузки до тротуара.

При всех расчетах конструкций мостов, когда .на проезжей час­ти установлено несколько полос нагрузки АК, самую неблагопри­ятно расположенную из них принимают действующей без измене­ний, а для остальных полос вводят уменьшающий коэффициент л,/= 0,6 к равномерно распределенной нагрузке. Этот коэффици­ент учитывает возможное неполное загружение автомобилями при большом числе полос. Давление от тележек не уменьшается.

Расчеты показывают, что при пролетах вдоль линии загруже­ния менее 1 м можно не учитывать равномерно распределенную нагрузку, так как она увеличивает усилия от давления тележки менее чем на 5%. При больших пролетах надо учитывать обе со­ставляющие АК.

Автомобильная нагрузка может вызывать и дополнительное воздействие па сооружения в виде толчков, ударов, перегрузок и др. Совокупность этих динамических воздействий принято учитывать упрощенно умножением нагрузок или усилий от стати­ческого ее действия на динамический коэффициент, больший еди­ницы, определяемый по установленным нормам. Динамический коэффициент вводят только при расчете железобетонных и метал­лических искусственных сооружений. Для деревянных же и камен­ных мостов, а также для труб под насыпями динамический коэф­фициент не учитывают. Нагрузку тротуаров и пешеходных мостов тоже принимают без динамического коэффициента.

Тяжелую колесную НК-80 или гусеничную НГ-60 нагрузку учи­тывают с введением динамического коэффициента.

Центробежная сила. При расположении сооружения на гори­зонтальной кривой радиусом 600 м и менее необходимо учитывать горизонтальную поперечную нагрузку, возникающую от центро­бежных сил, вызванных движением временной нагрузки по кривой. Величина центробежной силы зависит от радиуса горизонтальной кривой, класса временной вертикальной нагрузки и числа полос движения, а также длины загружения. Центробежную силу от нагрузки АК принимают в виде горизонтальной равномерно рас­пределенной нагрузки, приложенной на высоте 1,5 м над поверхностных проезжей части моста и направленной в сторону выпуклости кривой. При загружении одновременно нескольких полос движения к центробежной нагрузке вводят такие же коэффициент как н к вертикальной нагрузке.

Тормозная сила. Горизонтальную распределенную нагрузку возникающую при торможении подвижной нагрузки на сооружении действующую вдоль его оси, принимают только от равномерного распределенной части к вертикальной нагрузки АК. Ее интенсивность принимается равной 0,5/с с каждой полосы движения с учетом коэффициента. Высота приложения продольной горизонтальной тормозной нагрузки над поверхностью проезжей част такая же, как в случае действия центробежной силы. Реальна сила торможения, передающаяся на пролетное строение, зависит от длины нагружения нагрузкой АК.

Горизонтальные поперечные воздействия временной нагрузки возникают главным образом при отклонениях в движении нагрузки от прямолинейного направления в плане. Нормативную горизонтальную нагрузку от поперечных ударов вызываемых колоннами автомобилей АК, принимают в виде равномерно распределенной, приложенной в уровне верха проезжей части с интенсивностью 0,04 К, где К — класс нагрузки АК.

Если проезжая часть обрамлена жесткими пли полужестким ограждениями, то для их расчета также принимают по норма: равномерно распределенную поперечную нагрузку или нагрузку виде сосредоточенных сил. Удары от нагрузок НК-80 пли НГ-60 не учитывают.

Ветровая нагрузка. Давление ветра считают нормальным к поверхности сооружения. Конструкцию пролетных строений и опор проверяют на давление ветра, дующего поперек оси сооружения а также на давление ветра вдоль оси сооружения, которое принимают в размере 60% от полной поперечной ветровой нагрузки дл сквозных ферм или 20% для балок со сплошной стенкой.

Нормативная интенсивность горизонтальной поперечной ветре вой нагрузки для всех элементов конструкции.

Давление льда. При подвижке льда на реке и во время ледо­хода на опоры моста действует давление льда. Эту нагрузку опре­деляют на основе исходных данных по ледовой обстановке в рай­оне расположения сооружения для периода времени с наиболь­шими воздействиями. Натурные наблюдения должны проводиться не менее 5 лет.

Горизонтальные нагрузки от навала судов. Опоры мостов рас­считывают на горизонтальное давление от возможного навала су­дов. Учет этой нагрузки необязателен, если опоры защищены от навала специальными устройствами, а также для деревянных опор мостов на водных путях V—VII классов. Величины нормативных нагрузок от навала судов принимают в зависимости от класса пе­рекрываемого водного пути.

При этом давление, как правило, считают приложенным в уров­не расчетного судоходного уровня посередине длины или ширины опоры.

При пересечении мостом водного пространства без течения на­грузки вдоль опоры как с верховой, так и с низовой стороны при­нимают одинаковыми по нормативам для низовой стороны.