Постоянные и прочие нагрузки

5.1.1 Постоянные нагрузки принимаются в виде интенсивности на квадратный метр поверхности влияния или на погонный метр линии влияния.

Расчетное воздействие от постоянных нагрузок в элементе конструкции определяют по формуле

S _пост = Σ(γ _fi ⋅ g_i ⋅ω _i),                                                   (5.1.1)

 

где γ _fi – коэффициенты надежности к учитываемым постоянным нагрузкам, принимаемые в соответствии с указаниями таблицы 5.1.1; g_i – интенсивность учитываемых постоянных нагрузок, кПа (тс/м²); ω _i – объем поверхности влияния воздействия под зоной приложения каждой постоянной нагрузки.

Таблица 5.1.1 – Коэффициенты надежности к постоянным нагрузкам и воздействиям

Нагрузки и воздействия	Коэффициенты надежности по нагрузке g f
Вес конструктивных элементов и другие нагрузки и воздействия, кроме указанных ниже в данной таблице при числе замеров 6 и более при числе замеров менее 6	1,05 (0,9) 1,10 (0,9)
Вес слоев одежды мостового полотна (изоляция, защитный и выравнивающий слой) при числе замеров 6 и более при числе замеров менее 6	1,15 (0,95) 1,20 (0,95)
Вес покрытия ездового полотна и тротуаров Горизонтальное давление грунта при расчете опор и фундаментов от веса насыпи от грунта, лежащего ниже поверхности земли	1,20 (0,95)     1,40 (0,70) 1,30 (0,80)

Примечание. Значения γ _f в скобках принимают в случаях, когда это приводит к более невыгодному воздействию на элементы конструкции.

Нагрузку от конструктивных элементов мостового полотна допускается принимать равномерно распределенной по площади мостового полотна, если величина ее на отдельных участках отклоняется от средней величины не более чем на 10%.

Для балочных пролетных строений нагрузку от собственного веса допускается принимать равномерно распределенной между балками, если величина для отдельных конструкций отклоняется от средней величины не более чем на 10%.

Коэффициент надежности к нагрузке от температурного воздействия при расчете грузоподъемности стальных, железобетонных рамных конструкций, сталежелезобетонных пролетных строений и гибких опор принимают равным 1,2.

5.1.2 Нагрузку от собственного веса элементов конструкции и мостового полотна при отсутствии проектных или иных сведений вычисляют с учетом данных по плотности (объемному весу) материалов (приложение В).

5.1.3 Нормативное вертикальное давление от веса грунта p_v, кПа (тс/м²) определяют по формуле:

p_v = g _n h,                                                      (5.1.2)

 

где g _n – нормативный удельный вес грунта, кН/м³(тс/м³); h – высота засыпки, м, определяемая для концевых опор от верха дорожного покрытия до рассматриваемого сечения (приложение Е [4]).

5.1.4 Нормативное горизонтальное (боковое) давление от собственного веса грунта примыкающей к опоре насыпи (призмы обрушения) определяют по формуле:

 

p_n = g _n h t _n,                                                 (5.1.3)

 

где t _n – коэффициент нормативного бокового давления грунта засыпки опор:

 

                                                (5.1.4)

 

где j _n – нормативный угол внутреннего трения грунта, град.

При отсутствии лабораторных исследований допускается принимать удельный вес засыпки g _n = 17,7 кН/м³ (1,80 тс/м³), нормативный угол внутреннего трения j _n = 35° (при засыпке песчаным дренирующим грунтом).

Методика определения равнодействующего нормативного горизонтального (бокового) давления от собственного веса насыпного грунта, а также грунта, лежащего ниже естественной поверхности земли, на опоры мостов приведена в приложении Е [4].

5.1.5 Усилия от изменения температуры в стальных и железобетонных рамных конструкциях и гибких опорах вычисляют от перемещений D, вызванных изменениями температуры и определяемых по формуле:

 

,                                                   (5.1.5)

 

где l_i – расстояние от рассматриваемого сечения до точки, которая при изменении температуры остается неподвижной; D t – амплитудаизменения температуры в течение года (п. 6.27 [4]); a – коэффициент линейного расширения, a = 0,00001 для железобетона, a = 0,000012 – для стали.

Изменение температуры в сталежелезобетонных конструкциях учитывают согласно п. 9.10 [4].

При учете в расчетах температурных воздействий используют коэффициенты сочетания нагрузок в соответствии с указаниями п. 5.4.

Пешеходная нагрузка

5.2.1 Расчетное воздействие от пешеходной нагрузки в рассчитываемом элементе определяется по формуле

S _пеш = γ _f ⋅ g _пеш⋅Σω _{i пеш},                                   (5.2.1)

 

где γ _f  – коэффициент надежности к пешеходной нагрузке при совместном учете с временной вертикальной нагрузкой, принимаемый равным 1,2; g _пеш – интенсивность учитываемой пешеходной нагрузки, принимаемая при учете совместно с эталонной нагрузкой АК и колоннами эталонных грузовиков ЭН₃ равной 2,0 кПа; ω _{i пеш} – объем поверхности влияния воздействия под зоной действия пешеходной нагрузки.

На служебных тротуарных проходах шириной менее 1 метра пешеходная нагрузка не учитывается.

5.2.2 При использовании аппарата линий влияния воздействие S _пеш определяют с учетом коэффициентов поперечной установки по формуле

 

S _пеш = γ _f ⋅ g _пеш⋅ К _пу·Σω _{i пеш},                                               (5.2.2)

 

где ω _{i пеш} – площадь линии влияния воздействия под зоной действия пешеходной нагрузки; К _пу – коэффициент поперечной установки.

Остальные обозначения приведены в п. 5.2.1.

 

Временные нагрузки

Вертикальные нагрузки

5.3.1 Воздействие от вертикальной временной нагрузки при различных её положениях на ездовом полотне определяют процедурой «прокатки» схемы нагрузки по поверхности влияния.

5.3.2 Расчетные воздействия от временных вертикальных нагрузок определяют по формулам:

 

                   (5.3.1)

 

где S _н,АК, S _н,НК, S _н,Э – соответственно воздействия от нагрузок по схемам АК, НК и эталонной трехосной нагрузки ЭН₃ (или произвольных колесных нагрузок); (1+μ)_Т, (1+μ) _v, (1+μ)_НК – соответственно динамические коэффициенты к тележке, равномерно распределенной части нагрузки АК и нагрузке НК; g _{f Т}, g _{f v}, g _{f НК} –коэффициенты надежности соответственно к осевой и распределенной частям временной нагрузки АК и нагрузке НК; s _i – коэффициенты полосности; Р _ki – давление на к -е колесо временной нагрузки на i -ой полосе; а _ki – ордината поверхности влияния воздействия под к -м колесом на i -ой полосе; v_i – интенсивность распределенной временной части нагрузки АК на i -ой полосе, кПа (тс/м²); ω _i – объем поверхности влияния воздействия под зоной приложения распределенной временной нагрузки.

Допускается загружать поверхности влияния давлениями от колес временных вертикальных нагрузок, распределенными по площади отпечатка колеса. Тогда в формулах (5.3.1) величина а _ki будет равна объему поверхности влияния воздействия под зоной отпечатка соответствующего колеса, а величина Р _ki – интенсивности давления от колеса, распределенной по площади его отпечатка. При необходимости для получения более точного результата расчета размер отпечатка распределенного давления, а также интенсивность давления может быть определена с учетом распределения давления в толще одежды ездового полотна.

5.3.3 Воздействия от временных вертикальных нагрузок при использовании аппарата загружения линий влияния определяют с учетом коэффициентов поперечной установки по формулам:

 

                     (5.3.2)

 

где К _пу.АК, К _пу.НК, К _пу.Э – соответственно коэффициенты поперечной установки для нагрузок по схемам АК, НК и эталонной трехосной нагрузки ЭН₃ (или произвольных колесных нагрузок); Р _ki – давление на к -ю осьвременной нагрузки на i -ой полосе; а _ki – ордината линии влияния воздействия под к -ой осьюна i -ой полосе; ω _i – площадь линии влияния воздействия под зоной приложения распределенной временной нагрузки.

Остальные обозначения приведены в п. 5.3.2.

Здесь также допускается вместо сосредоточенных величин давлений на оси использовать величины давления, распределенные по длине отпечатков колес.

5.3.4 Коэффициенты надежности, динамический коэффициент, коэффициенты полосности, учитывающие воздействие нагрузки с нескольких полос движения, для нагрузок АК и НК принимают согласно п.п. 4.1.3 и 4.1.4.

В случае, если расчет производится по условной несущей способности для конструкции, запроектированной по допускаемым напряжениям по нормам до СН 200-62, воздействие от временной вертикальной нагрузки, в единицах которой определяются классы грузоподъемности, следует определять со значением коэффициента надежности по нагрузке g _f = 1, но с динамическим коэффициентом и коэффициентом полосности согласно указаниям п.п. 4.1.3 и 4.1.4.

Горизонтальные нагрузки

5.3.5 Воздействие горизонтальной продольной нагрузки от торможения или тягового усилия T с каждой полосы движения одного направления, где выполняется торможение, определяют:

- от распределенной части нагрузки АК

;                                                 (5.3.3)

- от эталонной трехосной нагрузки ЭН₃ и произвольных колесных транспортных средств

,                                                (5.3.4)

где s_i – коэффициенты полосности; g _{f v} – коэффициент надежности для временной нагрузки; m _Э – вес эталонной трехосной нагрузки ЭН₃ и произвольных колесных транспортных средств, расположенных на поверхности (линии) влияния; λ – принимают согласно п. 4.1.3.

Величину Т ₁ принимают в пределах:

при расчетах в системе СИ;

при расчетах в системе СГС.

Величину Т э принимают не более:

- 0,3· m _Э – при значении λ ≤ 25 м;

- 0,6· m _Э – при значении 25 < λ ≤ 50 м;

- 0,9· m _Э – при значении  λ > 50 м.

При определении усилий от тормозной силы ее прикладывают:

- на расстоянии 1,5 м от верха покрытия проезжей части;

- при наличии балочных пролетных строений – в центре шарниров опорных частей;

- при расчете устоев – в уровне верха покрытия мостового полотна.

При расчетах грузоподъемности опор и фундаментов при опирании на них балочных пролетных строений допускается тормозную силу прикладывать в уровне центров опорных частей.

5.3.6 Допускается в запас прочности долю передачи тормозных нагрузок опорными частями на опору принимать величиной 50 % для резинометаллических опорных частей и 100 % – для всех опорных частей других типов, как подвижных, так и неподвижных. Однако если при подобном допущении классы элементов опоры оказываются недостаточными, расчет следует выполнить, определяя долю передачи тормозных нагрузок через опорные части согласно п. 6.20 [4].

5.3.7 Нормативное горизонтальное продольное давление грунта на концевые опоры мостов, а также на промежуточные опоры, расположенные в теле насыпи, от допускаемой временной вертикальной нагрузки, находящейся на призме обрушения, следует определять по приложению М [4] с учетом приложения В [5].

Сочетания нагрузок

5.4.1 При расчете грузоподъемности элементов мостовых сооружений рассматривают следующие сочетания нагрузок:

а) основное сочетание

[постоянные] + [вертикальные временные нагрузки];

б) дополнительное сочетание №1

[постоянные] + 0,8·[вертикальные временные нагрузки] + 0,7·[горизонтальные продольные нагрузки от торможения];

в) дополнительное сочетание №2

[постоянные] + 0,8·[вертикальные временные нагрузки] + 0,7·[горизонтальные продольные нагрузки от торможения] + 0,7·[горизонтальные продольные нагрузки от изменения температуры];

г) дополнительное сочетание №3

[постоянные] + 0,8·[вертикальные временные нагрузки] + 0,7·[нагрузки от изменения температуры].

5.4.2 Расчет на основное сочетание нагрузок выполняется во всех случаях. Расчеты на дополнительные сочетания №1 и №2 выполняют в случаях, если они могут стать определяющими для внецентренно сжатых элементов (опоры облегченного типа, опоры рамных мостов, опоры мостов с гибкими опорами, фундаменты опор и т.д.). Расчет на дополнительное сочетание №3 выполняют в случае, если он может стать определяющим при определении грузоподъемности составных сечений (например, сталежелезобетонных пролетных строений).

Другие нагрузки и их сочетания, предусмотренные действующими нормами проектирования мостов, рассматривают по необходимости.

5.4.3 При одновременном действии нескольких силовых факторов (например, продольной силы и изгибающего момента для внецентренно сжатых элементов или изгибающего момента и поперечной силы при расчете балочных конструкций в четвертях пролетов при расчете по приведенным напряжениям и т.д.), невыгодное положение временной нагрузки и соответствующие ему значения силовых факторов, участвующих в расчете, могут быть получены:

- для всех видов конструкций – путем загружения поверхностей (линий) влияния последовательно каждого из рассматриваемых силовых факторов на максимум (или минимум в зависимости от вида расчета) и получения соответствующих ему значений остальных силовых факторов путем загружения поверхностей (линий) влияния этих силовых факторов при одном и том же положении нагрузки;

- для элементов металлических и деревянных конструкций – путем загружения поверхностей (линий) влияния ядровых моментов или фибровых напряжений. Последние могут быть определены по формулам соответствующих разделов настоящих Рекомендаций.

6. Прочие рекомендации

6.1 Общие рекомендации по составлению расчетных схем при моделировании методом конечных элементов приведены в приложении Б. Общие рекомендации по учету последовательности (стадийности) монтажа, усилий от осадок опор, регулирования усилий, изменения температуры приведены в приложении Г. Общие рекомендации по определению расчетных длин внецентренно сжатых стержней приведены в приложении Д.

6.2 Справочные данные по соотношению физических величин в системах СГС и СИ, используемых в Рекомендациях, приведены в приложении Е.

Библиография

1. ОДМ 218.1.001-2010 Рекомендации по разработке и применению документов технического регулирования в сфере в дорожного хозяйства.

2. ОДМ 218.3.014-2011 Методика оценки технического состояния мостовых сооружений на автомобильных дорогах.

3. ОДМ 218.2.012-2011 Классификация конструктивных элементов искусственных дорожных сооружений.

4. СП 35.13330.2011 Мосты и трубы. Актуализированная редакция СНиП 2.05.03-84*.

5. ОДМ 218.4.028-2016 Методические рекомендации по определению грузоподъёмности эксплуатируемых мостовых сооружений на автомобильных дорогах общего пользования. Опорные части, опоры и фундаменты.

 

Приложение А
Краткие сведения по нормативным документам проектирования автодорожных мостов