Проектирование, строительство и эксплуатация висячих (вантовых, цепных и экстрадозных) мостовых сооружений (мостов, путепроводов, эстакад, виадуков) (стр. 2 )

5.14 Вертикальный профиль скоростей ветра определяется степенной зависимостью

, ( 3 )

где:

­ - базовая скорость ветра на высоте 10 м;

­ - высота над поверхностью земли, м;

­ - показатель степени принимаемый: для местности тип A – 0,16; для местности типа B – 0,22; для местности типа С – 0,33.

При высоте сооружения выше 100 м, для местностей типа B и С вертикальный профиль скоростей следует определять по формуле

, ( 4 )

где:

­ - базовая скорость ветра на высоте 10 м для местности типа А;

­ для местности типа B, для местности типа С;

­ =0,3м для местности типа B, =1,0м для местности типа С.

5.15 Расчетные периоды повторяемости следует принимать в соответствии со специальными техническими условиями на проектирование. При проектировании больших вантовых, висячих и экстрадозных мостов с одним из пролетов больше 200 м рекомендуется принимать следующие расчетные периоды повторяемости:

a) для стадии строительства – 10 лет;

б) для стадии эксплуатации – 100 лет;

в) для расчетов аэродинамической устойчивости 10000 лет.

5.16 Максимальное среднее (статическое) скоростное давление на высоте , определяется по формуле

, ( 5 )

где:

- - плотность воздуха;

- - скорость ветра на высоте z.

5.17 Максимальное скоростное давление от пульсаций ветрового потока вдоль направления ветра определяется по формуле

, ( 6 )

где:

- - интенсивность турбулентности.

- - шероховатость поверхности, определяемая по таблице 2.

5.18 Для предварительных расчетов на стадии назначения основных параметров конструкции допускается принимать эквивалентную статическую ветровую нагрузку, действующую на единицу длины элемента конструкции, определяемую по формуле

, ( 7 )

где:

- - коэффициент, учитывающий пространственную корреляцию;

- - динамический коэффициент;

- - аэродинамический коэффициент;

- - характерный размер элемента.

Аэродинамический коэффициент может быть определен:

- по справочным данным [7];

- по результатам аэродинамических испытаний;

- по результатам численного моделирования поведения конструкции в ветровом потоке;

- по подходящим аналогам.

Таблица 2 – Параметр шероховатости для различных типов местности

Для предварительных расчетов произведение коэффициентов допускается принимать равным: для балки жесткости (1,0 при низшей частоте >0,3 Гц, 1,2 при низшей частоте 0,3 Гц), 1,2 – для пилонов.

5.19 Для детальных расчетов ветровую нагрузку от пульсационной составляющей необходимо определять по теории случайных динамических процессов. Энергетические спектры пульсаций и функции когерентности необходимо определять по данным натурных метеорологических наблюдений. При отсутствии данных по наблюдениям необходимо использовать известные модели турбулентности. Принятая расчетная модель турбулентности должна быть отражена в специальных технических условиях на проектирование и должна включать в себя:

а) интенсивности турбулентности продольной, поперечной и вертикальной компонент скорости ветрового потока;

б) интегральные масштабы турбулентности вдоль направления ветра, поперек направления ветра (по горизонтали) и поперек направления ветра (по вертикали);

в) функции когерентности;

г) спектральные плотности продольной, поперечной и вертикальной компонент скорости, а также их взаимные спектральные плотности.

5.20 Коэффициент надежности по ветровой нагрузке .

Температурное климатическое воздействие

5.21 Конструкции висячих, вантовых и экстрадозных мостов должны быть рассчитаны на воздействия, вызванные:

- равномерным изменением температуры;

- градиентом температуры между различными частями конструкциями.

Величины перепадов температуры определяются в зависимости от климатических условий площадки строительства в соответствии с п. п. 8.1-8.5. СНиП -85*. Для вантовых элементов должна быть учтена поправка к температуре в зависимости от цвета оболочки, которая меняется от 5°С до 12°С для светлого и темного цветовых тонов соответственно.

Аварийные нагрузки

5.22 Для предотвращения прогрессирующего разрушения при проектировании висячих, вантовых и экстрадозных мостов должна быть рассмотрена возможность обрыва одной из вант. Обрыв ванты необходимо моделировать двумя сосредоточенными силами, приложенными в анкерных узлах, и направленными в противоположные стороны по отношению к рабочим растягивающим усилиям в ванте. Величина сил берется равной усилию в ванте при действии постоянной нагрузки и временной нагрузки в размере :

- 0,4 от полосовой равномерно распределенной по всему мосту нагрузки АК;

- 0,75 от тележек АК, расположенных в наиболее невыгодном сечении.

Для более точного анализа НДС конструкции необходимо выполнить динамический расчет на воздействие сил, возникающих при обрыве ванты. К статическим усилиям в конструкции при наличии всех вант добавляются усилия от сил динамического воздействия обрыва ванты в конструкции с отсутствующей вантой. Динамическое воздействие на узлы ванты может быть описано билинейной зависимостью силы от времени (рисунок 1 ).

Рисунок 1 - Зависимость нагрузки на узлы ванты при обрыве от времени: - усилие в ванте в момент обрыва

Величину времени рекомендуется принимать от 0 до 0,01с. При динамическом расчете следует учитывать конструкционное демпфирование в соответствии с п. 7.25.

Для учета динамического эффекта, допускается статические усилия умножать на коэффициент динамичности = 2,0.

Расчет на обрыв ванты должен производиться как для стадии строительства, так и для стадии эксплуатации.

При расчете прочности элементов конструкции при обрыве ванты характеристики материалов следует принимать по нормативным значениям.

Сейсмическое воздействие

5.23 Величина максимального ускорения сейсмического воздействия основания назначается в зависимости от сейсмичности района, ответственности сооружения и категории грунтов в соответствии со СНиП II-7-81* «Строительство в сейсмических районах».

6 Материалы

6.1 К конструкциям висячих, вантовых, цепных и экстрадозных мостов предъявляют следующие требования по материалам:

Предусматривается применение конструкционного тяжелого бетона, соответствующего ГОСТ «Бетоны тяжелые и мелкозернистые. Технические условия» и ГОСТ «Бетоны. Правила подбора состава». По выбору материалов для бетона и раствора следует руководствоваться Приложением 3 СНиП -91 «Мосты и трубы».

Бетонная смесь, уложенная в конструктивный элемент, должна обеспечивать требуемые проектом, а при отсутствии указаний в Проекте - раздел 3 СНиП -84* «Мосты и трубы»:

- класс бетона по прочности;

- морозостойкость бетона;

- стойкость бетона в агрессивной среде;

- в специальных условиях - водонепроницаемость бетона.

Для армирования железобетонных конструкций применяется стержневая арматура и арматурная проволока гладкого и периодического профиля, в соответствие с разделом 3 СНиП -84* и Приложением 2 СНиП -91 «Мосты и трубы».

Стержневая арматурная сталь должна отвечать требованиям:

- горячекатаная – ГОСТ 5781-82;

- термомеханически упрочненная – ГОСТ ;

Арматурная проволока изготовляется:

- обыкновенная – периодического профиля класса Вр-I по ГОСТ 6727-80;

- высокопрочная – гладкая класса В-II и периодического профиля Вр-II по ГОСТ 7348-81.

Металл мостовых конструкций и СВСиУ изготавливается в соответствие с требованиями, указанными в подпункте б) п.4.4. СНиП -84* «Мосты и трубы».

6.2 В качестве главных растянутых элементов для вантовых, висячих и экстрадозных мостов необходимо использовать материалы со следующими характеристиками:

Стренды - 7 проволочные предварительно напрягаемые пучки:

- номинальный диаметр: 15,2 мм (Т15.2 strand) и 15,7 мм (Т15.7 strand);

- номинальная расчетная площадь: 140 мм и 150 мм соответственно;

- погонная масса: 1,086 кг/м и 1,172 кг/м соответственно;

- защитное металлическое покрытие: цинковое или цинково-аллюминиевый сплав (средняя толщина от 26 до 40 мкм);

- нормативное сопротивление: =1770 МПа или 1860 МПа;

- максимальное удлинение =3,5%;

- модуль упругости .

Высокопрочная проволока:

- номинальный диаметр: 7 мм ;

- номинальная расчетная площадь: 38,5 мм;

- погонная масса: 0,301 кг/м ;

- защитное металлическое покрытие: цинковое или цинково-алюминиевый сплав (средняя толщина от 26 до 50 мкм);

- нормативное сопротивление: =1670 МПа или 1770 МПа;

- максимальное удлинение =3,5%;

- модуль упругости .

Материалы для цепных мостов принимать в соответствии со СНиП -84* «Мосты и трубы»

Несущая способность кабеля, состоящего из нескольких стрендов или проволок, определяется по формуле

, ( 8 )

где:

- - сопротивление, соответствующее классу растянутого элемента;

- - номинальная площадь проволоки или стренда;

- - количество проволок или стрендов.

6.3 Поставщик вант или кабелей должен выполнить квалификационные испытания, которые включают в себя:

- испытания отдельных образцов проволок и стрендов;

- испытания образцов вант совместно с анкерными устройствами.

6.4 В результате испытаний образцов отдельных проволок или стрендов должны быть определены:

- фактическая предельная прочность на растяжение (actual ultimate tensile strength)

- максимальные деформации под максимальной нагрузкой.

6.5 Образцы вант (кабелей) и анкерных устройств должны отвечать следующим условиям:

- все анкерные отверстия в анкерном устройстве должны быть использованы;

- нормативное разрывное усилие образца должно быть больше 7000 кН;

- не менее 6 проволок или стрендов образца должны иметь максимальные отклонения от оси в процессе испытаний;

- анкерные устройства должны быть такими же, как и в реальной конструкции;

- длина образца должна быть не менее 5 м.

Для образцов вант (кабелей) должны быть выполнены два квалификационных испытания:

- испытание на усталость;

- испытание на разрывную прочность образца после проведения испытания на усталость;

6.6 При проведении испытаний на усталость образы должны быть подвержены 2 миллионам циклам нагрузки и разгрузки. Схема испытаний должна соответствовать рисунку 2. Условия испытаний должны отвечать требованиям таблицы 3.

Таблица 3 – Параметры испытаний на выносливость

Рисунок 2 - Схема испытаний на усталость [5]

Результаты испытания на выносливость считаются положительными, если:

- после испытания на 2 миллиона циклов нагружения не обнаружено более 2% оборванных проволок;

- средняя длина после 100 000 циклов не изменяется и изменяется не более чем на 5мм после 2 миллионов циклов нагрузки-разгрузки.

Изготовитель должен гарантировать, что поставляемый тип вантовой системы, включая анкерные устройства, прошел все необходимые квалификационные испытания.

6.7 Образцы, испытанные на усталость, должны быть испытаны на разрывную прочность. Для этого после проведения испытаний на усталость должны быть проведены испытания на разрывную прочность с теми же анкерными устройствами.

Результаты испытания считаются положительными, если образец способен выдержать:

- 95 % гарантированного разрывного усилия ;

- 92% фактического разрывного усилия ;

- деформации под максимальной нагрузкой превышают 1,5% (с учетом деформаций анкера и проскальзывания стренда).

6.8 Конструкции защитных заполнений и покрытий вант и кабелей должны быть испытаны на водонепроницаемость для проверки надежности принятых мер по предотвращению инфильтрации и конденсата.

6.9 Для висячих, вантовых, цепных и экстрадозных мостов канаты принимают партиями. Партия должна состоять из каната одного типоразмера в одной единице упаковки, оформленной одним документом о качестве, в котором указывают: товарный знак или наименование и товарный знак предприятия-изготовителя; наименование организации, в систему которой входит предприятие-изготовитель; номер каната в системе нумерации предприятия-изготовителя; условное обозначение каната; длину каната или каждого отрезка; массу брутто каната; результаты механических испытаний; суммарное разрывное усилие всех проволок в канате или разрывное усилие каната в целом; материал органического сердечника; дату изготовления каната; тип смазки каната; номер барабана; штамп технического контроля.

Внешний вид, размер, механические свойства проволок каната, суммарное разрывное усилие, качество цинкового покрытия проверяют на каждом канате.

Проверку разрывного усилия каната в целом производят по требованию потребителя.

Приемку и метод испытания партии поставляемых канатов производят в соответствие с ГОСТ 3241-91.

7 Расчетные положения

Определение напряженно-деформированного состояния конструкции

7.1 Расчет вантовых, висячих, цепных и экстрадозных мостов необходимо производить с учетом геометрической нелинейности главных растянутых элементов. При уровне напряжений в главных растянутых элементах больше 700 МПа допускается использовать приближенные модели гибких элементов для учета геометрической нелинейности, с использованием касательного модуля упругости, определяемого по формуле

, ( 9 )

где:

- - объемный вес;

- - горизонтальная проекция;

- - осевой модуль упругости ванты;

- - продольное напряжение от действующих нагрузок;

- - касательный модуль упругости.

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах: 1 2 3 4 5