Проектирование, строительство и эксплуатация висячих (вантовых, цепных и экстрадозных) мостовых сооружений (мостов, путепроводов, эстакад, виадуков) (стр. 3 )

Расчет ведется методом последовательных приближений.

7.2 НДС вантовых, висячих и экстрадозных следует определять с учетом стадийности возведения (генетической нелинейности).

7.3 Для пологих гибких элементов с малыми стрелами провиса основные параметры определяются по формулам:

а) максимальная стрела провиса по нормали к хорде ванты

, ( 10 )

где:

- - усилие в кабеле, параллельное хорде;

- - длина хорды;

- - нагрузка на кабель, направленная нормально к хорде ванты.

б) угол между хордой и касательной к ванте в верхнем и нижнем узле крепления приближенно определяется формулой

, ( 11 )

где

- - горизонтальная проекция ванты;

- - вертикальная погонная нагрузка на ванту.

в) осевая длина нерастяжимой нити при заданной стрелке ванта определяется по формуле

или ( 12 )

Динамические характеристики и динамические расчеты.

7.4 При определении частот и форм свободных колебаний вантовых, висячих и экстрадозных мостов необходимо учитывать геометрическую жесткость элементов конструкции.

7.5 Частота собственных колебаний вант определяется по формуле

( 13 )

где:

­ - собственная циклическая частота;

­ - собственный период ;

­ -парциальная круговая частота;

­ - сила натяжения;

­ - погонная масса кабеля.

7.6 Максимальная амплитуда волн в кабеле при поперечном возмущении одного из концов определяется по формуле

, ( 14 )

где:

­ ;

­ - коэффициент демпфирования ванты без внешних устройств гашения колебаний;

­ - амплитуда возбуждающих колебаний конца кабеля, вызванных колебаниями конструкции, которые определяются соответствующими расчетами или по результатам испытания модели;

­ - частота возбуждающих колебаний;

­ - собственная частота колебаний кабеля;

7.7 Частота возмущающего воздействия (частота колебания моста) не должна находиться в 20% интервале частот и вант. Для предотвращения явления параметрического и линейного резонанса вант, необходимо принять меры, чтобы

( 15)

где - парциальная частота колебания ванты.

Если выполняется хотя бы одно из условий (15), то необходимы мероприятия по изменению соотношений частот и . Например, возможна установка поперечных стабилизирующих вант.

Амплитуда колебаний ванты при средней скорости ветра 15 м/с на высоте 10 м над уровнем земли не должна превышать величину L/500, где L – длина ванты.

7.8 Динамический расчет вантовых, висячих и экстрадозных мостов на воздействие ветровой нагрузки с учетом динамического воздействия пульсаций (бафтинг) следует выполнять в соответствии с теорией динамического воздействия на конструкцию случайной, зависящей от времени, нагрузки. Спектральные плотности отклика конструкции (перемещения, скорости, ускорения и усилия) требуется определять расчетом конструкции на случайное стационарное воздействие с учетом аэродинамической жесткости и аэродинамического демпфирования.

Предварительное натяжение. Регулирование усилий

7.9 Предварительное натяжение гибких растянутых элементов должно обеспечивать оптимальную работу конструктивных элементов:

- напряжения в вантах под действием предварительного напряжения, постоянных и временных нагрузок не должны превышать допустимые напряжения по усталости и прочности;

- изгибающие моменты в балке жесткости при действии постоянных нагрузок должны быть минимизированы;

- перемещения балки жесткости при действии постоянных нагрузок должны быть минимизированы;

- перемещения пилона в направлении вдоль продольной оси моста при действии постоянных нагрузок должны быть минимизированы.

Минимальное усилие в ванте на всех стадиях не должно быть ниже усилия расклинивания

7.10 Регулирование усилия в ванте включает в себя контроль усилия, назначенного проектировщиком, сопровождаемый геодезическим контролем положения элементов балки жесткости.

Монтируемый элемент устанавливается относительно смонтированного в соответствии с геометрией, заданной проектировщиком. При возникновении систематической ошибки в геометрии, ведущей к накоплению отклонений от заданной формы из-за недооценки веса монтажных блоков или из-за наличия неучтенной нагрузки, необходимо принять меры по пересчету предварительного натяжения очередных блоков при навесном монтаже и исправлению накопленных ошибок.

Точность геодезических работ при строительстве крупных и сложных объектов, к которым относятся висячие, вантовые, цепные и экстрадозные мосты, определяется в проекте производства геодезических работ (ППГР), разработанном генеральной проектной организацией в составе рабочей документации (СНиП -84 п.1.4, СНиП -91 п.2.3).

При проведении геодезического контроля необходимо контролировать:

- направляющие трубы на балке жесткости и пилоне;

- положение опорных плит вантовых узлов;

- положение балки жесткости и пилона;

- усилия в вантах.

Конструктивные расчеты и расчетные проверки

7.11 При отсутствии данных по интенсивности движения вантовые элементы должны быть рассчитаны на 100 миллионов циклов проезда нагрузки НК (п.5.7). Для обеспечения этого требования размах напряжений при проезде нагрузки НК (п. 5.7) не должен превышать 70 МПа.

7.12 При наличии данных по интенсивности движения при заданном количество циклов нагружения необходимо пользоваться зависимостью [11] (рисунок 3).

- количество циклов нагрузки и разгрузки;

=200 МПа испытательный размах напряжений;

- десятичный логарифм с основанием 10;

Рисунок 3 - Кривая зависимости

Расчетный разброс напряжений определяется как

, ( 16 )

где - коэффициент надежности по усталости.

7.13 При проверке усталости остальных элементов конструкции необходимо руководствоваться требованиями СНиП -84* «Мосты и трубы»

7.14 Расчет главных растянутых элементов по первой группе предельных состояний необходимо выполнять по формуле

, ( 17 )

где:

­ - гарантированное предельное сопротивление разрыву;

­ - коэффициент надежности по материалу, учитывающий отличия между условиями классификационных испытаний и реальными условиями работы;

­ - учитывает неточности и неопределенности изготовления конструкции.

Величины коэффициентов и определяются в соответствии с таблицами 4 и 5.

Таблица 4 – Коэффициенты надежности по материалу

Таблица 5 Коэффициенты надежности по материалу

7.15 Все анкерные элементы (анкерные блоки, клинья, кожухи и т. д.), а также элементы соединения конструкции с анкером должны выдерживать усилия большие, чем усилие . Запроектированные анкерные устройства должны быть проверены на прочность при стандартном испытании ванты на предельное разрывное усилие. Элементы анкера не должны иметь значительных пластических деформаций или трещин после испытания.

7.16 Анкерные узлы должны быть рассчитаны на усилие 0,9 от закрепленной в данном узле ванты. Под анкерным узлом понимается конструкция, непосредственно воспринимающая нагрузку от анкерного элемента.

7.17 При условии, что все необходимые меры по ограничению изгибных напряжений по концам вантовых элементов приняты и выполнены условия всех рекомендуемых квалификационных тестов проверку по второй группе предельных состояний необходимо выполнять по формуле

В остальных случаях

.

7.18 Для стадии строительства, при условии, что все необходимые меры по ограничению изгибных напряжений по концам вантовых элементов приняты и выполнены условия всех рекомендуемых квалификационных тестов проверку по второй группе предельных состояний необходимо выполнять по формуле

В остальных случаях

7.19 Для экстрадозных предварительно-напряженных пучков проверка усилий по первой группе предельных состояний осуществляется по формуле.

, ( 21 )

где , при условии, что для предварительно-напрягаемых элементов экстрадозных мостов были выполнены необходимые классификационные испытания, в противном случае ; .

7.20 Для экстрадозных мостов при расчетах по второй группе предельных состояний для сочетаний с редко возникающей временной нагрузкой для экстрадозных предварительно-напрягаемых пучков должно быть выполнено условие

( 22 )

По второй группе предельных состояний для сочетаний с часто возникающей временной нагрузкой для экстрадозных предварительно-напрягаемых пучков должно быть выполнено условие

, (23 )

где - напряжения (МПа), вызванные часто возникающей временной нагрузкой.

Расчет на сейсмическое воздействие

7.21 Расчет на сейсмическое воздействие, как правило, необходимо производить по динамической теории сейсмостойкости на акселерограммы, инструментально записанные или искусственно сгенерированные с учетом:

- сдвига во времени прихода сейсмической волны;

- влияния деформационного и демпфирующего влияния основания;

- фактического спектра демпфирования по формам колебаний;

- нелинейного (пластического) деформирования материалов.

7.22 Допускается учитывать возможность повреждения конструкции при пластическом деформировании, введением коэффициентом учета повреждений СНиП II-7-81* «Строительство в сейсмических районах». Величина коэффициента зависит от типа конструктивного элемента, материала и уровня ответственности данного элемента в общей работе конструкции. Величина коэффициента должна быть оговорена в специальных технических условиях на проектирование моста по согласованию с заказчиком.

7.23 Используемые в расчетах акселерограммы должны быть отмасштабированы в соответствии с заданным уровнем ускорений . Спектр отклика акселерограммы для всех возможных периодов <1,2Tmax должен быть не менее 90% коэффициента динамичности по графику, приведенному в СНиП II-7-81* «Строительство в сейсмических районах».

7.24 Расчет моста необходимо выполнять на воздействие не менее трех двухкомпонентных акселерограмм (включающих продольную и поперечную компоненты). При этом корень квадратный из суммы квадратов спектров отклика каждой из компонент должен не меньше чем 1,3 нормативного коэффициента динамичности для всего спектра собственных периодов.

7.25 Допускается приближенное определение усилий по ЛСМ (СНиП II-7-81* «Строительство в сейсмических районах») с коэффициентом , определяемым для каждой формы колебаний.

, ( 24 )

где

­ - коэффициент вязкого демпфирования по i-ой форме колебаний;

­ - эталонный коэффициент вязкого демпфирования, равный 0,05; 0,08; 0,1 соответственно для грунтов I, II и III категории грунтов по сейсмическим свойствам (СНиП II-7-81* «Строительство в сейсмических районах»).

Коэффициенты вязкого демпфирования для конструкций, выполненных из различных материалов, в расчетах на сейсмическое воздействие следует принимать:

- армированные ненапрягаемой арматурой классов AI-AIII – 0,05;

- предварительно напрягаемые конструкции пролетных строений мостов без трещин – 0,02;

- предварительно напрягаемые конструкции пролетных строений мостов с трещинами – 0,05;

- пилоны вантовых и висячих мостов -0,02;

- ванты и кабели -0,001;

- металлическая балка жесткости висячего или вантового моста – 0,02.

7.26 При расчете по ЛСМ, величину усилия, вызываемого колебаниями по разным формам, следует вычислять по правилу корня квадратного из суммы квадратов (SRSS):

Однако, если у конструкции есть близкие формы колебаний, отвечающие условию

, ( 26 )

где коэффициенты вязкого демпфирования по формам и соответственно, то величину суммарного усилия следует определять по формуле полной квадратичной комбинации (CQC)

, ( 27 )

где коэффициент корреляции вычисляются по формуле

Сейсмические воздействия в продольном, поперечном и вертикальном направлении рассматриваются как статистически независимые, и результирующее усилие определяется выражением

( 28 )

7.27 Воздействия землетрясения на конструкцию могут быть уменьшены установкой специальных антисейсмических устройств:

- изоляторов;

- шок-трансмиттеров;

- гидравлических демпферов;

- антисейсмических опорных частей.

8 Аэродинамика

8.1 Причиной значительных амплитуд колебаний конструкции, находящейся в ветровом потоке, может служить явление срыва вихрей. Наибольшие амплитуды колебаний возникают при равенстве частоты срыва вихрей и собственной частоты конструкции [7]. Влияние срыва вихрей необходимо учитывать при

( 29 )

где - нормативная скорость ветра в уровне балки жесткости.

Критическая скорость в момент совпадения частоты срыва вихрей и собственной частоты конструкции определяется выражением

( 30 )

где:

­ - размер поперечного сечения, при котором имеет место явление срыва вихрей (для балки жесткости соответствует высоте);

­ -число Струхаля, зависящее от формы поперечного сечения;

­ - собственная частота колебаний конструкции поперек направления ветра.

Воздействие срыва вихрей необходимо рассматривать как воздействие сил инерции при колебаниях. Величины инерционных сил определяются выражением

( 31 )

где:

­ - погонная масса;

­ - собственная частота колебаний конструкции поперек направления ветра;

­ - форма колебаний, с максимальной амплитудой, равной 1;

­ - максимальное перемещение в точке, в которой =1 (при нормировании форм колебаний по максимальному перемещению).

Величина определяется формулой

, ( 32 )

где:

­ - число Скратона;

­ - конструкционный логарифмический декремент (0,02-0,03);

­ ;

­ - погонная масса;

­ - коэффициент эффективной длины корреляции;

­ - коэффициент формы колебаний;

­ - аэродинамический коэффициент возбуждающей силы, направленной перпендикулярно потоку (зависит от вида сечения).

Коэффициент определяется выражением

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