Отраслевой дорожный методический документ ОДМ 218.4.028-2016 Методические рекомендации по определению грузоподъемности эксплуатируемых мостовых сооружений на автомобильных дорогах общего пользования. Опорные части, опоры и фундаменты.
ОДМ 218.4.028-2016
ОТРАСЛЕВОЙ ДОРОЖНЫЙ МЕТОДИЧЕСКИЙ ДОКУМЕНТ
Методические рекомендации по определению грузоподъёмности эксплуатируемых мостовых сооружений на автомобильных дорогах общего пользования. Опорные части, опоры и фундаменты*
Предисловие
1. РАЗРАБОТАН Федеральным государственным бюджетным образовательным учреждением высшего профессионального образования "Сибирский государственный университет путей сообщения".
2. ВНЕСЕН Управлением строительства и эксплуатации автомобильных дорог Федерального дорожного агентства.
3. ИЗДАН на основании распоряжения Федерального дорожного агентства от 09.11.2016 N 2325-р.
4. ИМЕЕТ рекомендательный характер.
1 Область применения
Настоящий отраслевой дорожный методический документ (далее - методический документ, Рекомендации) является актом рекомендательного характера в дорожном хозяйстве, содержащим методику определения грузоподъемности мостовых сооружений с учетом технического состояния элементов их конструкций.
Настоящий методический документ рекомендуется для применения при расчетах грузоподъемности мостовых сооружений, эксплуатируемых на федеральных автомобильных дорогах Российской Федерации. В остальных случаях методический документ может использоваться по решению органов управления автомобильных дорог субъектов РФ.
Положения настоящего методического документа предназначены для использования проектными и специализированными организациями, выполняющими работы по диагностике, обследованию, испытаниям и оценке технического состояния мостовых сооружений, а также мостовыми подразделениями органов управления автомобильными дорогами при организации и приемке обследовательских работ в соответствии с правилами применения документов технического регулирования в сфере дорожного хозяйства [1].
Настоящий методический документ включает следующие тома (книги):
ОДМ 218.4.025-2016 Методические рекомендации по определению грузоподъёмности эксплуатируемых мостовых сооружений на автомобильных дорогах общего пользования. Общая часть.
ОДМ 218.4.026-2016 Методические рекомендации по определению грузоподъёмности эксплуатируемых мостовых сооружений на автомобильных дорогах общего пользования. Бетонные и железобетонные конструкции.
ОДМ 218.4.027-2016 Методические рекомендации по определению грузоподъёмности эксплуатируемых мостовых сооружений на автомобильных дорогах общего пользования. Металлические и сталежелезобетонные конструкции.
ОДМ 218.4.028-2016 Методические рекомендации по определению грузоподъёмности эксплуатируемых мостовых сооружений на автомобильных дорогах общего пользования. Опорные части, опоры и фундаменты.
ОДМ 218.4.029-2016 Методические рекомендации по определению грузоподъёмности эксплуатируемых мостовых сооружений на автомобильных дорогах общего пользования. Определение грузоподъемности конструкций деревянных мостов.
При определении грузоподъемности допускается использование иных от приведенных в настоящем методическом документе алгоритмов и программного обеспечения. Обоснованность применения таких алгоритмов и программ должна быть подтверждена либо сертификатом их соответствия действующим нормам проектирования мостовых сооружений, выданным уполномоченным органом, либо предыдущим успешным опытом применения при проведении технических экспертиз соответствующей направленности по заданиям Федерального дорожного агентства.
2 Нормативные ссылки
В настоящей книге Рекомендаций использованы нормативные ссылки на следующие документы:
СП 22.13330.2011. Свод правил. Основания зданий и сооружений. Актуализированная редакция СНиП 2.02.01-83*;
СП 24.13330.2011. Свод правил. Свайные фундаменты. Актуализированная редакция СНиП 2.02.03-85;
СП 35.13330.2011. Свод правил. Мосты и трубы. Актуализированная редакция СНиП 2.05.03-84*;
СП 63.13330.2012. Свод правил. Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. Актуализированная редакция СНиП 52-01-2003;
СП 131.13330.2012. Свод правил. Строительная климатология. Актуализированная редакция СНиП 23-01-99*;
ОДМ 218.2.002-2008. Рекомендации по проектированию и установке полимерных опорных частей мостов;
ОДМ 218.1.001-2010 Рекомендации по разработке и применению документов технического регулирования в сфере дорожного хозяйства.
3 Термины и определения
В настоящем методическом документе применены следующие термины с соответствующими определениями:
временная вертикальная нагрузка: Произвольное транспортное средство (средства), расположенное в пределах ездового полотна мостового сооружения.
воздействие от нагрузки: Усилия, напряжения, деформации, перемещения в конструкции (элементе конструкции), возникающие от действия внешних нагрузок (постоянных, временных, температурных и пр.).
гибкие опоры: Опоры моста, воспринимающие в составе мостового сооружения горизонтальную нагрузку от пролетных строений пропорционально своим жесткостям и обеспечивающие частично или полностью продольные перемещения опирающихся пролетных строений за счет собственных деформаций.
грузоподъемность: Характеристика (показатель) технического состояния мостового сооружения, соответствующая максимальному воздействию временной вертикальной нагрузки, при котором не наступает предельное состояние первой группы ни в одной из основных несущих конструкций сооружения.
Примечание. Грузоподъемность сооружения в целом определяется грузоподъемностью наиболее слабой из основных несущих конструкций.
дефект в мостовом сооружении (дефект): Каждое отдельное несоответствие в мостовом сооружении установленным требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации.
допустимый класс нагрузки: Мера экстремально допустимого воздействия временной вертикальной нагрузки определенной структуры, которое не вызывает наступление предельного состояния первой группы в несущих конструкциях при нормальной эксплуатации сооружения.
Примечания
2. Для нагрузок от колонн автомобилей допустимый класс нагрузки соответствует допустимой массе отдельного автомобиля из состава колонны.
класс грузоподъемности: Мера грузоподъемности сооружения (конструкции, элемента конструкции), выраженная значением допустимого класса или массы рассматриваемой временной вертикальной нагрузки.
конструкция: Часть мостового сооружения, состоящая из конструктивно объединенных элементов, выполняющая определенные функции (несущие, ограждающие, защитные и (или) другие).
Примечания
1. В мостовом сооружении конструкции делят на основные, обеспечивающие основные функциональные свойства мостового сооружения, и неосновные (вспомогательные), обеспечивающие, например, защиту и безопасность только в экстремальных ситуациях, удобство содержания в период эксплуатации и другие вспомогательные функциональные свойства.
2. Из множества основных конструкций выделяют несущие конструкции, основной функцией которых является восприятие воздействий от постоянных и временных нагрузок.
контролируемый режим движения: Режим движения, при котором пропуск транспортных средств по сооружению осуществляется по специальному разрешению в сопровождении представителей службы эксплуатации и/или ГИБДД и, как правило, в одиночном порядке.
мостовое сооружение: Искусственное сооружение, состоящее из одного или нескольких пролетных строений и опор, предназначенное для пропуска различных видов транспорта и пешеходов, а также водотоков, селей, скота, коммуникаций различного назначения, порознь или в различных комбинациях над естественными или искусственными препятствиями.
Примечание. К искусственным препятствиям относятся искусственные водоемы, водные каналы, автомобильные и железные дороги, другие инженерные сооружения, а также территории предприятий, городские территории, через которые проходит автомобильная дорога.
насадка опоры: оголовок свайной или стоечной опоры, объединяющий вертикальные (наклонные) элементы тела опоры.
Примечание. Наряду с термином "насадка" может использоваться также термин "ригель".
неконтролируемый режим движения: Режим движения, при котором регулирование пропуска транспортных средств осуществляется техническими средствами организации дорожного движения.
оголовок опоры: верхняя конструктивная часть опоры, на которой размещена подферменная площадка.
основная несущая конструкция: Конструкция сооружения, предназначенная для восприятия воздействий от постоянных и временных нагрузок, наступление предельного состояния первой группы в которой приводит к утрате работоспособного состояния (жесткости и устойчивости) сооружения в целом.
опора моста: Несущая конструкция мостового сооружения, поддерживающая пролетные строения и передающая нагрузки от них на основание.
опорная часть: Несущая конструкция мостового сооружения, передающая нагрузку от пролетного строения на опоры и обеспечивающая угловые и линейные, либо только угловые перемещения пролетного строения.
основание опоры: Массив грунта, в котором размещены собственно строительные конструкции фундамента опоры.
подферменная плита: оголовок массивной опоры, конструктивно выделенный по периметру опоры незначительным выступом вертикальных граней.
подферменная площадка: верхняя грань оголовка опоры, предназначенная для размещения подферменников, опорных частей, либо непосредственного опирания конструкций пролетных строений.
подферменник (опорная тумба): возвышающийся выступ на подферменной площадке, предназначенный для установки опорных частей, либо непосредственного опирания конструкций пролетных строений.
пролетное строение: Несущая конструкция мостового сооружения, перекрывающая все пространство или часть его между двумя или несколькими опорами, воспринимающая нагрузку от элементов мостового полотна, транспортных средств и пешеходов, и передающая ее на опоры.
условная несущая способность: Величина максимального воздействия на элемент от временных проектных нагрузок, определяемая в соответствии с указаниями тех норм проектирования, по которым конструкция была запроектирована.
ширина проезда: Расстояние в свету между ограждениями безопасности ездового полотна мостового сооружения.
элемент конструкции: Составная часть сложного технического объекта, рассматриваемая как единое целое, не подлежащее дальнейшему разукрупнению, имеющая самостоятельные характеристики, используемые при расчетах, и выполняющая определенную частную функцию в интересах сложного объекта, который по отношению к элементу представляет собой систему.
Примечание. Элементами могут быть балка, плита, диафрагма, ригель и т.д.
эталонные автомобильные нагрузки: Временные вертикальные нагрузки заданной структуры.
4 Общие положения определения грузоподъемности опор, фундаментов, опорных частей и переходных плит
4.1.2 В расчетах грузоподъемности фундаментов опор, а также свай, стоек и столбов безростверковых опор используют сведения о характеристиках грунтов основания. Грунты основания в пределах глубины залегания фундамента и в подстилающем массиве представляют однородными слоями (инженерно-геологическими элементами). Каждый слой характеризуется его видом по гранулометрическому составу (глинистые, песчаные, гравелистые, крупнообломочные, скальные, и т.д.) и значениями набора расчетных параметров (объемный вес, коэффициент пористости, влажность, угол внутреннего трения, условное сопротивление грунта или предел прочности скальных грунтов на одноосное сжатие, показатель текучести для связных грунтов, модуль деформации грунта и др.)
5 Особенности определения грузоподъемности конструкций опор
5.1 Общие сведения
5.1.1 Исходя из особенностей расчетов опоры различают:
по конструкции тела опоры:
- массивные бетонные (монолитные, сборные и сборно-монолитные) и каменные;
- облегченные:
- комбинированные,
по назначению: промежуточные и концевые (устои).
5.1.2 Грузоподъемность конструктивных элементов надфундаментной части опор определяют:
- по условию обеспечения прочности насадки (ригеля) опоры как изгибаемого элемента (железобетонного п.п.4.3 и 4.4 [3], металлического п.4.3 [4] или деревянного п.4.4 [5]);
- по условию обеспечения прочности подферменной плиты (насадки, ригеля) или подферменников на местное смятие (железобетонных п.4.9 [3] или деревянных п.4.4 [5]);
- по прочности и устойчивости формы тела опоры как внецентренно сжатого элемента (бетонного и железобетонного п.п.4.5 и 4.7 [3], металлического п.4.3 [4] или деревянного п.4.4 [5]).
- по положению равнодействующей нагрузок в сечениях массивных бетонных и каменных опор (п.4.5.14 [3])
- по прочности и устойчивости формы отдельных элементов металлических решетчатых опор (п.п.4.2 и 4.3 [4]).
5.1.3 Расчетные сечения ригеля опоры назначают в корне консоли ригеля при массивном или одностолбчатом теле опоры, а при наличии двух и более столбов - над столбами и в пролете между столбами (при наличии узлов опирания пролетных строений на этих участках ригеля). Расчетные сечения насадки свайных, стоечных и столбчатых опор назначают над сваями (стойками) и в пролете между ними (если узлы опирания пролетных строений расположены не соосно со стойками).
Расчетные сечения тела массивных и условно-массивных опор назначают в месте сопряжения с фундаментной частью, а также в местах резкого изменения сечения по высоте опоры.
Расчетные сечения свайных, стоечных и столбчатых опор назначают в местах заделки в ригель, местах расположения условной заделки в грунте или наибольших изгибающих моментов по высоте сваи (стойки), в местах заделки стойки в фундамент.
Дополнительные расчетные сечения в любых несущих элементах опор назначают в местах расположения дефектов, существенно изменяющих прочностные и геометрические характеристики этих сечений.
5.1.4 Расчетные сопротивления материала и жесткость массивных опор и массивных фундаментов, как правило, на порядок превышают расчетные сопротивления и жесткость грунтов основания, и определяющими являются проверки по несущей способности именно основания. В этой связи при небольшой разнице площадей сечений по подошве и по обрезу фундамента классы по прочности тела опоры допускается определять лишь при значительном снижении расчетного сопротивления материала тела опоры и при наличии дефектов, существенно изменяющих геометрические характеристики контролируемых поперечных сечений (вывалы кладки, расчленение опоры вертикальными трещинами на отдельные сегменты).
5.1.5 Промежуточные опоры рассчитывают раздельно в продольном и поперечном направлениях к оси моста (с учетом косины расположения опор относительно продольной оси моста). Концевые опоры, размещенные в теле подходных насыпей, рассчитывают только в плоскости продольной оси моста.
5.1.6 Грузоподъемность опор по прочности конструкций оголовка достаточно определять из расчета на основное сочетание нагрузок.
Грузоподъемность по прочности и устойчивости формы тела массивной опоры при необходимости следует проверять на два сочетания нагрузок:
основное сочетание - постоянные нагрузки и вертикальные временные нагрузки (для концевых опор - горизонтальные нагрузки от давления грунта от транспортных средств на призме обрушения);
дополнительное сочетание N 1 - постоянные нагрузки, вертикальные временные нагрузки и горизонтальная продольная нагрузка от торможения или силы тяги.
Грузоподъемность по прочности тела и устойчивости формы опор облегченного типа целесообразно проверять на три сочетания нагрузок:
основное сочетание - постоянные нагрузки и вертикальные временные нагрузки (а для концевых опор - горизонтальные нагрузки от давления грунта от транспортных средств на призме обрушения);
дополнительное сочетание N 1 - постоянные нагрузки, вертикальные временные нагрузки и горизонтальная продольная нагрузка от торможения или силы тяги.
дополнительное сочетание N 2 - постоянные нагрузки, вертикальные временные нагрузки, горизонтальная продольная нагрузка от торможения или силы тяги и изменение температуры - для гибких опор и опор мостов рамного типа.
Расчетные характеристики материалов
5.1.7 Расчетные характеристики материалов железобетонных опор принимают согласно п.п.4.1.3-4.1.7 [3]. Расчетные сопротивления материала массивных бетонных и бутобетонных опор принимают согласно рекомендациям приложения Б.1. Расчетные характеристики материалов металлических опор принимают согласно п.п.4.1.8-4.1.14 [4]. При необходимости учета характеристик грунта их принимают согласно рекомендациям п.6.1.3.
При неудовлетворительном состоянии кладки, отсутствии архивно-исполнительной документации или при наличии противоречивых исходных данных расчетные сопротивления материала тела опор определяют методами неразрушающего контроля или по результатам лабораторных испытаний керновых проб с учетом данных таблицы 4.1.2 [3].
Геометрические характеристики сечений
5.1.8. Геометрические характеристики расчетных сечений определяют:
- для бетонных и железобетонных конструкций с учетом рекомендаций п.4.1.8 [3];
- для металлических конструкций с учетом рекомендаций п.4.1.7 [4];
- для каменных конструкций - по фактическим размерам. При облицовке бетонных и бутобетонных опор камнем твердых пород (несущая облицовка) геометрические характеристики сечений следует определять по наружным контурам облицовки, а расчетные сопротивления кладки принимать по материалу ядра кладки без учета разницы модулей упругости камней облицовки и ядра кладки. При определении геометрических характеристик сечений следует учитывать наличие ослаблений, обусловленных имеющимися трещинами, вывалами кладки, другими повреждениями.
Рисунок 5.1.1 - Приведение поперечного сечения опоры к прямоугольному:
а - исходное сечение; б - приведенное сечение
 | 0,05 | 0,10 | 0,15 | 0,20 | 0,25 | 0,30 | 0,35 | 0,40 | 0,45 | 0,50 |
| 0,06 | 0,12 | 0,18 | 0,23 | 0,29 | 0,35 | 0,41 | 0,46 | 0,49 | 0,50 |
| 0,28 | 0,41 | 0,51 | 0,59 | 0,64 | 0,60 | 0,73 | 0,74 | 0,76 | 0,79 |
Расчетные длины внецентренно сжатых элементов опор
Для массивных опор расчетные длины тела опоры могут быть приняты:
Рисунок 5.1.2 - Зависимость расчетной (свободной) длины стержня от способа закрепления его концов
Нагрузки и сочетания нагрузок
Постоянные нагрузки
5.1.11 В расчетах опор и фундаментов учитывают постоянные нагрузки:
- собственный вес опоры и опирающихся на нее пролетных строений с учетом веса покрытия ездового полотна, ограждений безопасности, опорных частей, смотровых приспособлений, коммуникаций и других элементов, находящихся на пролетных строениях;
- вес мостового полотна в пределах призмы обрушения при расчете концевых опор;
- собственный вес элементов фундамента, в том числе с учетом взвешивающего действия воды (при необходимости);
- вес грунта основания в контуре условно массивной конструкции при расчетах свайных фундаментов как условно массивных, в том числе с учетом взвешивающего действия воды (при необходимости);
- вес грунта, расположенного на уступах фундамента и в пазухах между обратными стенками устоя, в том числе с учетом взвешивающего действия воды (при необходимости);
- горизонтальная составляющая от веса грунта, расположенного в пределах призмы обрушения, а также грунта, лежащего ниже естественной поверхности земли (до подошвы фундамента) - для концевых опор.
Собственный вес опор и опирающихся на них пролетных строений определяют по технической документации и натурным обмерам. Объемные веса материалов для расчета нагрузок на опоры, приведены в приложении В [2]. Определение усилий от постоянных нагрузок выполняют согласно рекомендациям п.5.1 [2].
Взвешивающее действие воды на фундамент учитывается только для той части конструкции, которая постоянно находится в воде.
Усилия от временных нагрузок
5.1.12 Расположение эталонных временных нагрузок АК, НК, ЭНз и колесных автомобильных нагрузок на поверхности (линии) влияния усилия для рассчитываемого элемента при расчетах как вдоль, так и поперек моста должно обеспечивать совместно с постоянными нагрузками получение трех расчетных комбинаций усилий:
1. Максимальная продольная сила и сопутствующий изгибающий момент;
2. Минимальная продольная сила и сопутствующий изгибающий момент;
3. Максимальный изгибающий момент и сопутствующая продольная сила.
5.1.12* При опирании на опору разрезных пролетных строений рассматривают загружение поверхностей (линий) влияния временными нагрузками по следующим схемам:
- "Ж": Нагрузка НК непосредственно над опорой (на двух смежных пролетах);
- "З": Нагрузка НК на одном (как правило большем) пролете.
Указанные нагрузки рассматривают в следующих сочетаниях:
Для определения усилий поперёк оси моста на максимальную продольную силу и сопутствующий изгибающий момент:
Для определения усилий вдоль оси моста:
- на максимальный изгибающий момент и сопутствующую продольную силу:
- на минимальную силу и сопутствующий изгибающий момент:
Коэффициенты надежности, полосности и динамический коэффициент принимают согласно п.5.3.4 [2].
5.2 Особенности расчета опор облегченного типа
5.2.1 Расчет грузоподъемности безростверковых опор ведут согласно рекомендациям п.6.3 как свайного фундамента с плитой ростверка, расположенной над поверхностью грунта.
5.2.2 Определять внутренние усилия в сечениях свай (оболочек, столбов) безростверковых и гибких опор целесообразно по пространственным расчетным схемам либо аналитически согласно методике [6] как для фундаментов с высоким свайным ростверком или численными методами (например, методом конечных элементов).
При расчетах методом конечных элементов для моделирования опоры рекомендуется применять один из двух типов расчетных схем.
Рисунок 5.3.1 - Условное закрепление свай в расчетной схеме безростверковой опоры
а) при опирании оболочек или столбов на скалу и при опирании свай на скалу, крупнообломочные грунты с песчаным заполнителем и глинистые грунты твердой консистенции
б) при опирании свай на прочие нескальные грунты
в) при опирании оболочек или столбов на нескальный грунт
Второй тип. В расчетной схеме сваи (оболочки, столбы) опоры рассматривают как изгибаемые стержни, частично погруженные в грунт. Закрепление таких стержней моделируют с помощью упругих связей, как показано в примерах п.А.2.
Для концевых опор, расположенных в грунте насыпи, по высоте сваи (столба) учитывают распределенные горизонтальные нагрузки от давления грунта.
Горизонтальные силы, действующие на однорядную опору вдоль моста, распределяют поровну между всеми сваями.
За расчетную поверхность грунта принимают уровень его фактической поверхности (с учетом размыва при необходимости). Для концевых опор, расположенных в теле подходной насыпи, расчетной поверхностью грунта является уровень естественной поверхности земли (с учетом срезки, если таковая производилась). При наличии слабого верхнего слоя грунта (ил, торф, текучие или текучепластичные глины, суглинки, супеси) за расчетную поверхность принимают подошву этого слоя.
При расчете однорядной опоры в поперечном направлении, т.е. в плоскости опоры, при определении внутренних усилий ее рассматривают как статически неопределимую раму, стойки которой имеют жесткую заделку на уровне расчетной поверхности грунта. В результате статического расчета рамы определяют внутренние усилия (изгибающие моменты, продольные и поперечные силы) в сечениях ригеля, а также в сечениях свай (оболочек, столбов), расположенных выше расчетной поверхности грунта.
При определении внутренних усилий в пространственной опоре, имеющей несколько рядов свай как вдоль, так и поперек оси моста, ее можно разделить на отдельные плоские рамы.
Определение усилий в гибких опорах
5.2.3 Мосты с гибкими опорами могут быть выполнены в виде многопролетных систем с разрезными балочными пролетными строениями, неразрезными и рамной конструкции.
В мостах с разрезными и неразрезными балочными пролетными строениями оба конца каждого пролетного строения могут опираться на опоры через шарнирно неподвижные опорные части, резиновые опорные части (РОЧ) или (при небольших пролетах) непосредственно на ригель. В мостах рамной конструкции пролетные строения жестко объединены с верхом опор.
Мосты с гибкими опорами могут быть односекционными и многосекционными, каждая секция которых работает на восприятие горизонтальных сил самостоятельно. Разбивка на секции осуществляется путем применения сдвоенных плоских опор с раздельными насадками (температурных опор). В состав каждой секции, как правило, входит анкерная опора. Обычно такие опоры являются двухрядными, сваи в них объединены общей насадкой (рисунок 5.2.2).
Каждая секция вдоль моста представляет собой многопролетную раму с жестким ригелем в виде пролетных строений и относительно тонкими стойками (рисунок 5.2.3). Сопряжение смежных ригелей между собой ригелей* принимается раздельным при разрезных пролетных строениях или шарнирным при температурно-неразрезных системах. Сопряжение ригелей со стойками принимается шарнирным (без заделки).
Рисунок 5.2.2 - Схема моста с гибкими опорами:
1 - температурная опора; 2 - анкерная опора
Рисунок 5.2.3 - Схемы к расчету гибких опор:
а - схема моста; б - расчетная схема при действии продольных горизонтальных нагрузок; в - расчетная схема к определению усилий в опорах от изменения температуры
При численных расчетах РОЧ моделируют упругой связью в соответствии с рекомендациями п.А.1.
Допускается для РОЧ принимать величину передаваемого на опору горизонтального усилия в размере 50% от его полной величины.
Момент в месте условной заделки сваи однорядной опоры от горизонтальных сил
Рисунок 5.2.4 - Схемы к определению изгибающих моментов в сваях анкерных опор:
а - схема опоры; б - деформированный вид опоры; в - эпюра изгибающих моментов
В сваях анкерных опор при абсолютно жестком ригеле в местах заделки свай и в местах соединения их с насадкой (рисунок 5.2.4, в) возникают изгибающие моменты
5.2.6 В мостах с гибкими стоечными опорами, опирающимися на фундаменты, жесткость однорядной опоры можно вычислить по формуле
5.2.7 Мосты, в которых опоры в виде гибких тонких стенок или плоских рам жестко соединены с пролетным строением (рисунок 5.2.7, а), следует рассматривать как рамные с относительно жестким ригелем и гибкими стойками, заделанными в фундамент. Расчетная схема такого моста приведена на рисунке 5.2.7, б. Допускается заделку стоек в фундаменты принять абсолютно жесткой. Расчет таких сооружений целесообразно выполнять численными методами.
Рисунок 5.2.7 - Схемы к расчету гибких опор, жестко соединенных с пролетными строениями:
а - общий вид моста; б - расчетная схема
5.2.9 Расчетная разность температур, вызывающая дополнительные усилия в рамной конструкции, будет равна:
а) для типовых проектов и проектов для повторного применения:
для конструкций, предназначенных для районов с расчетной минимальной температурой воздуха ниже минус 40°С,
для конструкций, предназначенных для остальных районов,
б) для индивидуальных проектов
Температуры замыкания конструкций, если они неизвестны, допускается принимать равными:
Замыкание (омоноличивание) железобетонных конструкций производят, как правило, в теплое время. Температуру замыкания подсчитывают по формуле
т.е. для типовых конструкций она будет равна 25°.
5.3 Особенности расчета грузоподъемности концевых опор
Общие положения
5.3.1 Рекомендации этого раздела касаются определения грузоподъемности концевых опор (устоев) по прочности и устойчивости формы. Расчеты грузоподъемности (в необходимых случаях) по устойчивости против опрокидывания и сдвигу по грунту основания выполняют по отдельно разрабатываемым методикам на основе общей методологии определения грузоподъемности ([2]) с использованием соответствующих положений главы 11 [9] и известных рекомендаций, например, приложения 2 [6].
5.3.3 Расчетные сечения для концевых опор назначают в уровне обреза фундамента, местах изменения размеров сечений тела опоры, для безростверковых концевых опор - в местах сопряжения свай с ригелем и в местах наибольших изгибающих моментов в сваях, а для стоечных концевых опор - в местах сопряжения стоек (столбов, свай) с ригелем и фундаментом.
Концевые опоры рассчитывают только в продольном к оси моста направлении.
Нагрузки и силы, действующие на концевую опору, и их сочетания
5.3.4 При определении внутренних усилий в сечениях концевых опор учитывают действие следующих сил:
вертикальных (рисунок 5.3.1):
- собственный вес элементов опоры;
горизонтальных продольных:
Горизонтальное давление грунта на обсыпную концевую опору со стороны пролета допускается не учитывать.
В массивных бетонных устоях внутренние усилия (вертикальную и горизонтальную силы и изгибающий момент) в большинстве случаев достаточно определить лишь в центре тяжести сечения по обрезу фундамента.
Рисунок 5.3.1* - Схемы к расчету концевых опор: а - силы, действующие на массивный устой; б - силы, действующие на стоечную опору; в - силы, действующие на свайную опору; г - расчетная схема стоечной и свайной концевых опор
При расчете сечений у низа стойки или сваи к значениям продольной силы добавляют вес стойки (сваи).
Расчет ведут по формулам раздела 6.3 как для безростверковых или гибких опор, но с учетом горизонтальных нагрузок от давления грунта.
5.3.7 При использовании численных методов рекомендации по моделированию концевых опор облегченного типа приведены в приложении А. Постоянные нагрузки к расчетным схемам прикладывают также, как и при поверочных расчетах.
5.3.8 При определении внутренних усилий в сечениях концевых опор рассматривают сочетания нагрузок и воздействий (таблица 5.3.1), которые должны обеспечивать получение в рассматриваемых сечениях трех расчетных комбинаций усилий, указанных в п.5.1.12. Другие сочетания рассматривают при необходимости.
Наименование нагрузок и воздействий | Сочетание нагрузок для расчета вдоль моста | ||||||
| 1а | 1б | 2а | 2б | 3а | 3б | |
Вертикальные нагрузки | |||||||
Собственный вес опоры, пролетного строения и мостового полотна | |  1,0 | 1,0 | 0,9 | 0,9 | 1,0 | 1,0 |
| | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
Собственный вес грунта  на обрезах фундамента | | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 0,9 | 0,9 |
| | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
Нагрузка от пешеходов на пролетном строении  | | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 0,9 | 0,9 |
| | 0,7 | 0,7 | - | - | 0,7 | 0,7 |
Максимальное давление от транспортных средств на пролетном строении  | | | | - | - | | |
| | 0,7 | 0,7 | - | - | 0,7 | 0,7 |
Минимальное давление от транспортных средств на пролетном строении | | - | - | | | - | - |
| |
|
| 0,7 | 0,7 |
|
|
Горизонтальные нагрузки | |||||||
Боковое давление от веса грунта насыпи | | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 0,7 | 0,7 |
| | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
|  |  | | | |  | |
Боковое давление грунта от транспортных средств на призме обрушения | | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 0,8 | 0,8 |
| | 0,8 | 0,8 | 0,8 | 0,8 | 0,8 | 0,8 |
| | | | | | | |
Сила торможения на пролётном строении в сторону пролета | | 1,0 | - | 1,0 | - | 1,0 | - |
| | 0,7 | - | 0,7 | - | 0,7 | - |
Сила торможения на пролётном строении в сторону насыпи | | - | 1,0 | - | 1,0 | - | 1,0 |
| | - | 0,7 | - | 0,7 | - | 0,7 |
Примечания: 1. Максимальному значению опорной реакции от временной нагрузки на пролетном строении соответствует загружение положительных участков поверхности (линии) влияния неразрезных пролетных строений, минимальному - отрицательных.
2. При разрезных пролетных строениях сочетания 2а и 2б не учитывают.
4. Пешеходную нагрузку на призме обрушения не учитывают.
Определение усилий в элементах концевой опоры
Определение усилий от постоянных нагрузок
5.3.9 Нормативную вертикальную нагрузку от собственного веса опоры определяют по фактическим или проектным размерам ее элементов и частей конструкций с учетом объемных весов материалов. Так же определяют нагрузки от веса мостового полотна, смотровых приспособлений и других обустройств.
Нагрузку от собственного веса балочных пролетных строений при определении опорных давлений можно принимать равномерно распределенной, если ее отклонение от средней величины на отдельных участках по длине пролета, примыкающего к опоре, не превышает 10%.
Вертикальное нормативное давление грунта насыпи на концевую опору определяют по формуле (5.1.2) [2], а горизонтальное (боковое) нормативное давление грунта - по формуле (5.1.3) [2].
При численном моделировании горизонтальное давление грунта целесообразно принимать в виде неравномерно распределенной нагрузки, определяемой по формуле (5.1.3) [2].
Рисунок 5.3.2 - Схемы к определению расчетной ширины концевой опоры:
а - стоечного типа; б - устой с проемами
Аналогично поступают с массивными устоями, имеющими проемы (рисунок 5.3.2, б). Если суммарная ширина проемов меньше половины ширины опоры в рассматриваемом сечении, проемы при определении давления грунта не учитывают, т.е. в расчет вводят полную ширину опоры, измеряемую между ее внешними гранями. При невыполнении этого условия расчетную ширину опоры принимают равной
5.3.14 По формулам (5.1.2), (5.1.3) [2] и (5.3.1) определяют горизонтальное давление грунта и на массивный фундамент, если глубина его заложения не превышает 3,0 м. В этом случае засыпка котлована под фундамент предполагается из того же грунта, что и отсыпка конуса насыпи (рисунок 5.3.4, а).
Рисунок 5.3.3 - Устой с наклонной задней гранью
Рисунок 5.3.4 - Схемы к определению горизонтального давления грунта на устой при глубине заложения фундамента: а) до 3,0 м; б) более 3,0 м
Определение усилий от временных нагрузок
5.3.15 Возможны следующие схемы загружения мостов и призмы обрушения временными нагрузками:
Схема 1. Пролетное строение и призму обрушения загружают временными нагрузками; горизонтальные силы, вызываемые торможением, действуют в сторону пролета.
Схема 2. Пролетное строение загружают временными нагрузками; горизонтальные силы, вызываемые торможением, действуют в сторону насыпи.
Транспортные средства располагают по всей ширине проезжей части.
Примеры расположения временных нагрузок при расчетах грузоподъемности элементов концевых опор приведены на рисунках 5.3.5 и 5.3.6.
Расположение нагрузки АК, показанное на рисунках 5.3.5, б и 5.3.6, в, г, соответствует загружению по схеме 1, а показанное на рисунках 5.3.5, в, г и 5.3.6, д, е - загружению по схеме 2. Тележку нагрузки АК устанавливают в наиболее невыгодное положение как на пролетном строении, так и на устое или на призме обрушения.
На рисунке 5.3.5, д, е показаны возможные схемы загружения моста при расчете концевой опоры на нагрузку НК, но расчетным может оказаться и такой случай, когда отдельные оси машины по схеме НК находятся над устоем.
Рисунок 5.3.5 - Расположение нагрузок АК и НК при расчетах концевой опоры моста разрезной балочной системы:
а - схема моста; б...е - возможные расположения нагрузок
Рисунок 5.3.6 - Расположение нагрузок АК при расчете концевой опоры моста балочной неразрезной системы: а - схема моста; б - линия влияния опорного давления; в...е - возможные расположения нагрузок
5.3.16 Продольную горизонтальную нагрузку от торможения (силы тяги) принимают от веса временной нагрузки, находящейся на пролетном строении. Силу торможения прикладывают в уровне проезжей части. Эта сила может быть уменьшена за счет трения, возникающего в подвижных опорных частях, расположенных на промежуточных опорах.
В остальном определение сил торможения ведут по общим правилам, указанным в главах 5 [2] и 4 [3].
Определение сил горизонтального бокового давления грунта от размещения временных нагрузок на насыпи
Таблица 5.3.2 - Коэффициент уменьшения давления на заднюю грань опоры
 | |
0,10 | 0,327 |
0,12 | 0,360 |
0,14 | 0,890 |
0,16 | 0,414 |
0,18 | 0,437 |
0,20 | 0,459 |
0,25 | 0,505 |
0,30 | 0,544 |
0,35 | 0,576 |
0,40 | 0,602 |
0,50 | 0,668 |
0,60 | 0,681 |
0,70 | 0,710 |
0,80 | 0,735 |
0,90 | 0,754 |
1,00 | 0,772 |
1,20 | 0,810 |
1,50 | 0,840 |
2,00 | 0,875 |
3,00 | 0,900 |
4,00 | 0,950 |
Свыше 4,00 | 1,000 |
5.3.18 Временную нагрузку учитывают при нахождении ее на насыпи в пределах призмы обрушения. Давление от каждого ряда колес автомобилей распределяется по площадке размерами
для равномерно распределенной части нагрузки АК
|  ; |
для тележек нагрузки АК
|  ; |
для нагрузки и колесных автомобильных нагрузок |  ; |
для нагрузки НК |  , |
Для равномерно распределенной нагрузки расчет ведется по схемам 1 и 2.
Для колесной нагрузки расчет ведется по следующим схемам.
и расчет вести по схеме 5 а.
и расчет вести по схеме 5б (таблица 5.3.3).
Таблица 5.3.3 - Схемы загружения призмы обрушения временной нагрузкой при отсутствии переходной плиты
N | Расположение подвижной нагрузки на призме обрушения | Параметры призмы обрушения | Величина сосредоточенной силы бокового давления и ее положение | |
1 | 2 | 3 | 4 | |
1 |  |  | Собственный вес грунта
  Давление от подвижной нагрузки
  | |
2 |  |  ,  ,  ,  | Собственный вес грунта
Давление от подвижной нагрузки если    Если  - нагрузки нет. | |
3 |
 Если  , то расчет вести по схеме 1 |  ,  | Собственный вес грунта
 | |
|
| Если  0, то  | Если  0 или  , то  ,  | Давление от подвижной нагрузки
  |
|
| , |
| |
4 |
 Если  , то расчет вести по схеме 2 | ,  , | Собственный вес грунта
| |
|
| Если 0, то  , | Если 0 или , то   0 | Давление от подвижной нагрузки
 |
|
| , |
| |
5 |  |  , , Если: а)  или (при 0) б)  или , (при 0) , ,  |    При 0  | |
Примечания к схеме 5. Схема для осевых нагрузок.
При соответствующем обосновании допускается горизонтальное давление на концевую опору принимать передающимся с ширины подушки опирания (рисунок 5.3.8, б).
Рисунок 5.3.8 - Схемы к определению давления на концевую опору от временных нагрузок на призме обрушения при устройстве переходной плиты:
а) опирание плиты на половине ее длины; б) опирание плиты на щебеночную подушку; 1 - переходная плита; 2 - расчетная площадка опирания
В любом случае при наличии переходных плит расчет производят в соответствии со схемами 2 и 4 (таблица 5.3.3):
Особенности определения усилий в элементах концевых опор мостов с гибкими опорами
5.3.21 Для определения усилий в элементах опор мостов с гибкими опорами с использованием численных методов целесообразно использовать модели "пролетное строение - опоры", как показано в приложении А.
5.3.22 Инженерные расчеты рекомендуется выполнять следующим образом.
Рисунок 5.3.9 - Схемы к расчету концевой опоры моста с гибкими опорами: а - вид опоры и эпюра давления на него грунта насыпи; б - расчетная схема
в уровне расчетной поверхности грунта:
в уровне верха опоры (верха насадки)
Рисунок 5.3.10 - Основные размеры насадки (ригеля) опоры и шкафной стенки (торца пролетного строения)
а момент в свае однорядной промежуточной опоры
6 Определение грузоподъемности фундаментов
6.1 Общие положения
6.1.1 Рекомендации настоящего раздела касаются определения грузоподъемности двух основных видов фундаментов опор:
- массивных фундаментов, передающих нагрузку на основание через подошву, имеющих, как правило, большие, чем у тела опоры, размеры поперечного сечения, и единый в объеме материала конструкции несущий элемент;
- свайных фундаментов, как правило, состоящие из нескольких (больше, чем один), несущих элементов небольшого (по сравнению с размерами тела опоры) поперечного сечения, в виде забивных, вибропогружаемых, или буровых свай (столбов) и передающих нагрузку на основание не только через подошву, но и через боковые поверхности, контактирующие с грунтом.
Грузоподъемность других видов фундаментов определяют по отдельно разрабатываемым методикам с учетом общих положений глав 4 и 5 [2].
6.1.2 Расчеты грузоподъемности фундаментов выполняют:
а) по прочности основных элементов фундамента (свай, оболочек, столбов);
б) по несущей способности оснований.
Для массивных фундаментов грузоподъемность по прочности материала определяют в случае, когда подошва массивного фундамента не намного больше сечения тела опоры, а опирание производится на скальный грунт, более прочный, чем кладка фундамента.
6.1.3 Расчетные характеристики грунтов основания принимают согласно рекомендациям п.Б.2.
6.2 Расчет массивных фундаментов по несущей способности основания
6.2.1 Грузоподъемность фундаментов на естественном основании определяют:
Расчеты грузоподъемности фундамента по условию обеспечения от сдвига выполняют по отдельно разрабатываемым методикам с учетом общих указаний глав 4 и 5 [2].
В расчетах массивных фундаментов используются геометрические характеристики фундамента в сечении по его подошве
Рисунок 6.2.1 - Схема к расчету массивного фундамента
Расчет по среднему и максимальному давлению под подошвой фундамента
6.2.3 Максимальное давление по подошве фундамента от постоянных, пешеходных и прочих нагрузок определяют по формуле
Величины моментов принимают по абсолютной величине (без учета знаков).
- от нагрузки класса АК без учета торможения
- от нагрузки класса АК с учетом торможения
Для получения доступа к полной версии без ограничений вы можете выбрать подходящий тариф или активировать демо-доступ.