Подвижная вертикальная нагрузка
Расчетные нагрузки мостов
Мосты подвергаются действию различных нагрузок, которые могут быть разделены на следующие основные виды:
1) вертикальная нагрузка:
а) подвижная, или временная,
б) постоянная;
2) горизонтальная нагрузка:
а) ветровая,
б) центробежная,
в) тормозная.
Кроме вертикальных и горизонтальных нагрузок, на мосты могут действовать также удары и толчки подвижной нагрузки, изменения температуры, давление грунта, действие льда, просадки опор, сейсмические и другие воздействия.
Подвижной, или временной, нагрузкой мостов называют нагрузку от проходящих по мосту автомобилей, тракторов, трамваев, толпы и др., для которых и предназначается данный мост.
Постоянной нагрузкой называют нагрузку от собственного веса моста.
Собственный вес, временную нагрузку с учетом динамического эффекта, давление грунта и центробежные силы принято называть основными нагрузками, так как они всегда проявляются при работе моста. Остальные нагрузки - силы торможения, давление ветра, воздействие льда и др., проявляющиеся реже, принято называть дополнительными.
Дополнительные нагрузки рассматриваются как основные при расчете элементов моста, предназначенных специально для их восприятия (например, для ветровых связей моста ветровая нагрузка будет основной).
Расчетные нагрузки для городских мостов устанавливаются специальными нормами.
Обращающаяся по городским мостам подвижная нагрузка очень разнообразна. Поэтому при проектировании городских мостов и других искусственных сооружений расчет их принято производить на условную подвижную нагрузку в виде колонны грузовых автомобилей, следующих друг за другом на определенных расстояниях.
При трамвайном движении по мосту принимают условную расчетную нагрузку в виде трамвайных поездов.
Расчетная нагрузка тротуаров принимается в виде сплошной толпы людей. Нормативная автомобильная нагрузка состоит из колонн автомобилей, следующих друг за другом в установленном порядке.
В составе каждой колонны, кроме основных (нормальных) автомобилей весом Р, имеется один утяжеленный автомобиль. Длина расчетной колонны автомобилей не ограничивается. Нормативная нагрузка установлена различных классов. Каждому классу нагрузки присвоено определенное обозначение, состоящее из буквы Н и цифры, указывающей общий вес каждой из основных автомашин в колонне. Таким образом, нагрузки Н-18, Н-13, Н-10 и Н-8 состоят соответственно из ряда основных автомашин весом по 18, 13, 10 и 8 т. Вес утяжеленной автомашины в этих колоннах составляет соответственно 30; 16,9; 13 и 10,4 т.
Нормативная нагрузка по схеме Н-18 состоит из колонны двухосных автомобилей с утяжеленной трехосной автомашиной; нагрузки по схемам Н-13, Н-10 и Н-8 имеют все двухосные автомобили.
Нагрузка Н-18 применяется для расчета железобетонных, металлических, каменных и бетонных мостов.
Деревянные мосты рассчитывают на нагрузки Н-10 и Н-8. Нагрузка по схеме Н-13 в настоящее время все реже применяется при проектировании городских мостов.
При расчете мостов колонны автомобильной нагрузки размещают в несколько рядов по ширине моста. Число рядов (колонн) грузовиков принимают в зависимости от возможного размещения их по ширине ездового полотна на мосту. Автомашины располагают параллельно продольной оси моста, причем для всех колонн грузовиков можно принимать движение в одном направлении.
Расстояние между кузовами автомашин в соседних колоннах должно быть не менее 0,1 м. Габарит расчетного автомобиля не должен выступать за пределы проезжей части.
В случае установки на мосту более двух колонн грузовиков при определении наибольших усилий в элементах моста принимают уменьшение расчетной нагрузки вследствие малой вероятности одновременного совпадения самых невыгодных расположений временной нагрузки во всех колоннах грузовиков.
Это уменьшение принимают при загрузке тремя колоннами - на 15% нагрузки трех рядов; при загрузке четырьмя колоннами - на 25% нагрузки четырех рядов.
Для облегчения расчетов вместо поезда грузовиков можно пользоваться эквивалентными нагрузками, величины которых приводятся в технических условиях.
Расчетная трамвайная нагрузка представляет собой ряд следующих друг за другом трехвагонных трамвайных поездов. Каждый трамвайный поезд состоит из двух моторных вагонов, между которыми расположен прицепной вагон.
Имеются два класса нормативной трамвайной нагрузки: Т-11 и Т-13, с давлением на ось моторного вагона, равным 11 и 13 т.
Нагрузка Т-13 применяется при расчете железобетонных, металлических, каменных, бетонных мостов, нагрузка Т-11- при расчете деревянных мостов. При расчетах вместо трамвайных поездов также можно пользоваться эквивалентными нагрузками.
Кроме расчета мостов на автомобильную и трамвайную нагрузки, обязательна проверка их на пропуск колесной нагрузки весом 80 т (НК-80) или гусеничной весом 60 или 30 т (НГ-60 и НГ-30). Железобетонные, металлические, каменные и бетонные городские мосты, как правило, проверяют на пропуск нагрузки НК-80; деревянные мосты проверяют на пропуск нагрузок НГ-60 или НГ-30.
Нормативная колесная или гусеничная нагрузки принимаются в виде одной машины на колесном или гусеничном ходу, установленной в расчетном положении на мосту параллельно его оси. Расстояние от внешней грани гусеницы или ската до бордюра тротуара должно быть не менее 0,25 м.
Проверку на пропуск тяжелой колесной или гусеничной нагрузки производят при отсутствии на мосту какой-либо другой нагрузки.
Нормативная нагрузка от толпы принимается в виде равномерно распределенной нагрузки, располагаемой только на тротуарах, а для пешеходных мостов — по всей их ширине. Нагрузка от толпы принимается равной 500 кг/м2 для расчета элементов тротуаров и проезжей части, а также для всех элементов пешеходных мостов. Для расчета главных ферм мостов под автодорожное движение нагрузку от толпы принимают 400 кг/м2.
При движении воздействие временной нагрузки не ограничивается передачей конструкции моста только давлений от веса движущихся грузов (статическое действие), а сопровождается рядом дополнительных толчков, ударов, перегрузок и др., называемых динамическимивоздействиями.
Совокупность динамических воздействий движущейся временной нагрузки на мосты принято учитывать при расчете упрощенно, путем умножения статического действия нагрузки на динамический коэффициент, больший единицы.
Для металлических мостов динамический коэффициент принимают по формуле:
для главных ферм висячих мостов:
где: l - расчетный пролет или длина непрерывного загружения рассчитываемой конструкции.
В железобетонных мостах динамический коэффициент принимают:
для балочных и рамных конструкций при l< 5 м -1 + μ =1,3
при l> 45 м -1 + μ =1,0
для арок и сквозных ферм при l < 20 м -1 + μ =1,2
при l>70 м -1 + μ =1,0
для сплошных сводов при l< 20 м -1 + μ =1,15
при 1> 70 м-1 + μ =1,0
При расчете деревянных мостов, труб под насыпями, каменных и бетонных мостов динамический коэффициент не вводится.
Проверку мостов из любых материалов на пропуск тяжелой гусеничной нагрузки принято производить без введения динамического коэффициента.
Нагрузка от толпы также принимается без учета динамического коэффициента.