Руководство по определению грузоподъемности железобетонных пролетных строений железнодорожных мостов (Первая редакция)
.pdf11
местах заделки плиты;
-для монолитного участка плиты балластного корыта между соседними ребрами — сечения в местах заделки и середине пролета плиты;
-для главных балок — сечение в середине пролета.
Кроме перечисленных, расчетными сечениями для плиты балластного корыта и главных балок следует считать:
-сечения, где имеются отгибы или обрывы стержней рабочей арматуры;
-сечения, где резко меняются геометрические размеры конструкции;
-сечения, имеющие дефекты, которые влияют на грузоподъемность конструкции.
12
4. Расчетные характеристики материалов
4.1. Бетон
4.1.1. Расчетные сопротивления бетона приведены в табл. 4.1 в зависимости от фактической прочности бетона, определяемой при обследовании. Расчетные сопротивления определяются по интерполяции.
Расчетные сопротивления бетона сжатию в расчетах элементов на
выносливость следует вычислять по формуле: |
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
- коэффициент, |
|
0,6∙ |
, |
|
|
|
|
|
(4.1) |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
где |
|
|
|
|
зависящий от асимметрии цикла напряжений |
: |
||||||||||
|
0,1 |
0,2 |
|
|
0,3 |
|
0,4 |
|
0,5 |
|
0,6 |
|
||||
|
и менее |
|
|
|
|
|
и более |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
1,00 |
1,06 |
|
|
1,10 |
|
1,15 |
|
1,20 |
|
1,24 |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
в |
|||
Модули упругости бетона |
при фактической прочности бетона |
|||||||||||||||
конструкции имеют следующие значения: |
|
|
|
|
|
|
||||||||||
, МПа |
|
25,0 |
|
|
|
30,0 |
|
40,0 |
|
|
50,0 |
|
60,0 |
|
||
(кгс/см2) |
|
(250) |
|
|
|
(300) |
|
(400) |
|
|
(500) |
|
(600) |
|
||
, ГПа |
|
27,0 |
|
|
|
29,5 |
|
33,5 |
|
|
36,0 |
|
38,5 |
|
||
(кгс/см2) |
|
(270) |
|
|
|
(295) |
|
(335) |
|
|
(360) |
|
(385) |
|
||
Вид сопротивления
Сжатие при расчете на прочность Растяжение при расчете на прочность
Примечания:
Таблица 4.1.
Расчетные сопротивления бетона
Условные обозначен ия |
|
Расчетные сопротивления бетона, МПа (кгс/см2), при |
|
|||||||
|
|
|||||||||
|
фактической прочности бетона R в конструкции, МПа |
|
||||||||
|
|
|
|
|
(кгс/см2) |
|
|
|
|
|
|
|
13,0 |
15,0 |
20,0 |
25,0 |
30,0 |
40,0 |
50,0 |
60,0 |
|
|
|
(130) |
(150) |
(200) |
(250) |
(300) |
(400) |
(500) |
(600) |
|
|
|
5,5 |
6,5 |
8,5 |
10,0 |
12,0 |
16,0 |
19,5 |
23,0 |
|
|
|
(55) |
(65) |
(85) |
(100) |
(120) |
(160) |
(195) |
(230) |
|
|
|
0,50 |
0,55 |
0,65 |
0,85 |
0,90 |
1,10 |
1,25 |
1,35 |
|
|
|
(5,0) |
(5,5) |
(6,5) |
(8,5) |
(9,0) |
(11,0) |
(12,5) |
(13,5) |
|
1.При классификации пролетных строений мостов, эксплуатируемых при расчетной минимальной температуре воздуха ниже минус 400С, табличные значения следует умножать на коэффициент условий работы 0,9.
2.Расчетную минимальную температуру воздуха определяют согласно указаниям СП 131.13330.2012 «Строительная климатология».
4.2. Арматура
4.2.1. Расчетные сопротивления ненапрягаемой стержневой арматуры растяжению и сжатию с, МПа (кгс/см2), при расчете элементов на прочность:
13 |
|
Арматура гладкая |
190 (1900) |
Арматура периодического профиля |
240 (2400) |
Расчетные сопротивления напрягаемой арматуры следует принимать по таблице 4.2.
При наличии сведений о марке и классе арматурной стали, использованной в пролетном строении, допускается устанавливать ее расчетные сопротивления согласно указаниям СП 35.13330.2011.«Мосты и трубы».
Расчетные сопротивления арматурной стали для ненапрягаемой
арматуры |
|
|
при |
расчете |
элементов |
и напрягаемой |
арматуры |
при |
|||||||||||||||||
расчете элементов на выносливость следует определять по формулам: |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(4.2) |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(4.3) |
|
|
|||
где |
|
, |
|
- |
коэффициенты,, |
зависящие |
от |
асимметрии |
цикла |
||||||||||||||||
напряжений в арматуре (см. п. 4.3) и принимаемые по табл. 4.3. |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 4.2. |
||||||
|
|
Расчетные сопротивления напрягаемой арматуры |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
Расчетные сопротивления растяжению |
напрягаемой арматуры из высокопрочной |
|
|||||||||||||||||||||
Диаметр, |
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
проволоки, МПа (кгс/см2) |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
мм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
гладкой |
|
|
|
|
|
периодического профиля |
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
3 |
|
|
|
|
1120 (11200) |
|
|
|
|
|
|
1100 (11000) |
|
|
|
|
|
|
|||||||
4 |
|
|
|
|
1060 (10600) |
|
|
|
|
|
|
1030 (10300) |
|
|
|
|
|
|
|||||||
5 |
|
|
|
|
1000 (10000) |
|
|
|
|
|
|
|
|
940 (9400) |
|
|
|
|
|
|
|||||
6 |
|
|
|
|
940 (9400) |
|
|
|
|
|
|
|
|
885 (8850) |
|
|
|
|
|
|
|||||
7 |
|
|
|
|
885 (8850) |
|
|
|
|
|
|
|
|
825 (8250) |
|
|
|
|
|
|
|||||
8 |
|
|
|
|
825 (8250) |
|
|
|
|
|
|
|
|
765 (7650) |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 4.3. |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
Коэффициенты |
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
Значения коэффициентов |
и |
при , равным |
|
|
|
|
||||||||||||
Вид арматуры |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
0 |
0,1 |
|
0,2 |
|
0,3 |
|
0,35 |
0,4 |
|
0,5 |
0,6 |
0,7 |
|
0,75 |
0,8 |
0,85 |
|
0,9 |
|
1 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Коэффициент |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Гадкая |
|
|
0,81 |
0,85 |
|
0,89 |
|
0,97 |
|
1 |
1 |
|
1 |
1 |
1 |
|
1 |
1 |
1 |
|
1 |
|
1 |
|
|
Периодического |
|
0,67 |
0,70 |
|
0,74 |
|
0,81 |
|
0,83 |
0,87 |
0,94 |
1 |
1 |
|
1 |
1 |
1 |
|
1 |
|
1 |
|
|||
профиля |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Коэффициент |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Гладкая |
|
|
- |
- |
|
- |
|
- |
|
- |
- |
|
- |
- |
- |
|
0,85 |
0,97 |
1 |
|
1 |
|
1 |
|
|
Периодического |
|
- |
- |
|
- |
|
- |
|
- |
- |
|
- |
- |
- |
|
0,78 |
0,82 |
0,87 |
|
0,91 |
|
1 |
|
||
профиля |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Коэффициенты (условное отношение модулей упругости арматуры и бетона), используемые в расчетах элементов с ненапрягаемой арматурой на выносливость, принимают в зависимости от фактической прочности
|
|
|
|
|
|
14 |
|
|
|
|
|
|
бетона |
в конструкции, МПа (кгс/см2): |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
20,0 (200) |
|
30,0 (300) |
|
40,0 (400) |
|
50,0 (500) |
60,0 (600) |
|||
|
|
и менее |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
12 |
|
|
|
|
|
|
25 |
|
20 |
|
15 |
|
|
|
|
10 |
|
Для промежуточных значений прочности бетона коэффициент |
||||||||||||
определяют по интерполяции. |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Модуль упругости ненапрягаемой арматуры |
принимают равным |
|||||||||||
2,1∙10( |
МПа ( |
кгс/см2), напрягаемой арматуры |
- |
1,8∙10 |
МПа |
|||||||
кгс/см2,1∙102). |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
1,8∙10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4.2.2.Асимметрию цикла напряжений для бетона пролетных строений
сненапрягаемой арматурой следует определять по формуле:
, |
(4.4) |
где – изгибающий момент в расчетном сечении элемента от постоянных нагрузок; – изгибающий момент в расчетном сечении
элемента от временной нагрузки. Значения определяют:
- для внутренней и внешней консолей плиты балластного корыта по
формулам (6.8) и (6.9) при |
1; |
|
|
|
|
|
- для монолитного участка плиты балластного корыта между |
||||||
соседними ребрами по формуле: |
|
|
|
|
|
|
для главной балки по формуле (6.21);при |
1 |
. |
(4.5) |
|||
Значения |
определяют |
|
|
|
|
|
- для плиты балластного корыта по формуле: |
|
|
|
|||
|
|
Θ |
; |
|
|
(4.6) |
- для главной балки по формуле:
В формулах (4.5) – (4.7): |
Ω |
Θ. |
(4.7) |
A – коэффициент, равный: |
|
|
|
для внешней и внутренней консолей плиты 0,5 |
|
||
для монолитного участка плиты между соседними ребрами: |
|
||
в сечении I |
|
0,0625 |
|
в сечении II |
|
0,1 |
|
,- нагрузки соответственно от веса плиты и веса балласта;
-расстояние между внутренними гранями ребер;
-минимальное значение допускаемой временной нагрузки k,
15
полученное при расчете на прочность соответственно плиты балластного корыта или главных балок;
- длина распределения временной нагрузки:
для внешней консоли плиты |
; |
для внутренней консоли плиты |
; |
для монолитного участка плиты |
; |
-коэффициент, принимаемый по табл. 6.1;
-коэффициент уменьшения динамического воздействия временной нагрузки, принимаемый по приложению В;
-расчетная ширина плиты, равная 1 м;
-длина распределения временной нагрузки, определяемая по формуле (6.4) или (6.5);
-площадь линии влияния изгибающего момента;
-доля временной нагрузки, приходящаяся на главную балку (см.
пп. 5.6 – 5.8).
Асимметрию цикла напряжений для ненапрягаемой арматуры следует принимать:
0,3, |
при 0 |
0,2; |
0,75; |
0,15 |
0,8 , |
при 0,2 |
|
В данном, |
при |
0,75; |
|
|
случае |
определяют по формуле (4.4). |
|
16
5.Нагрузки и коэффициенты
5.1.Нормативные вертикальные нагрузки от веса пролетного строения
ибалласта с частями пути определяют по фактическим размерам элементов
пролетного строения и балластной призмы с учетом удельных весов материалов , кН/м3 (тс/м3):
Балласт щебеночный |
17,0 (1,70) |
То же с частями верхнего строения пути |
20,0 (2,00) |
Железобетон |
25,0 (2,50) |
Бетон на гравии или щебне из природного камня |
23,5 (2,35) |
Сталь |
78,5 (7,85) |
Сосна, ель, кедр |
7,0 (0,70) |
Дуб и лиственница |
9,0 (0,90) |
При определении нагрузок, действующих на |
главную балку, вес |
балласта с частями пути учитывают в пределах плиты, относящейся к данной балке.
Нагрузку на плиту пролетного строения от веса балласта с частями пути принимают равномерно распределенной на участке длиной 1 м в направлении вдоль оси моста. Для внешних консолей плиты интенсивность указанной нагрузки по направлению расчетного пролета (поперек оси моста) определяют с учетом конфигурации балластной призмы.
5.2. Распределение нагрузки от собственного веса элементов пролетного строения разрешается принимать равномерным по длине пролета, если действительная нагрузка на отдельных его участках
отклоняется от средней не более чем на 10%. |
|
|
|
|
|
|
|||||
5.3. Коэффициент надежности по нагрузке |
для всех постоянных |
||||||||||
нагрузок, кроме веса балласта с частями пути, принимают равным 1,1. |
|
||||||||||
Коэффициент надежности по нагрузке |
для веса балласта с частями |
||||||||||
пути принимают равным 1,2. |
|
|
|
|
|
1 |
|
||||
5.4. Динамические коэффициенты к эталонной нагрузке |
и к |
||||||||||
нормируемой нагрузке |
|
принимают равными: |
|
|
|
||||||
а) При расчете |
главной балки в зависимости от толщины балласта под |
||||||||||
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
шпалой по оси моста: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
- при |
0,25 м |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
(5.1) |
|
|
|
|
, |
|
|
|
|||||
где |
– длина загружения1 1, м; |
|
|
|
|
||||||
- при |
1,0м |
|
1,00. |
|
|
|
|
1 |
и 1 |
|
|
1 |
1 |
|
|
|
значения |
|
|||||
- для промежуточных значений |
|
|
|
||||||||
17
определяют по интерполяции; - для консольных кранов в рабочем положении:
|
|
|
|
|
|
1 |
|
1,10; |
|
|
|
|
||
б) При расчете плиты балластного корыта: |
|
|
|
|
||||||||||
,м |
|
|
0,25 |
|
|
0,5 |
|
|
|
0,75 |
|
|
1,00 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
1,50 |
|
|
1,43 |
|
|
|
1,33 |
|
|
1,27 |
|
|
1Для |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
промежуточных значений |
значение |
определяют |
по |
|||||||||||
интерполяции; величину |
принимают по рис1. 5.1 в зависимости от |
|||||||||||||
минимального расстояния1между осями в схеме временной нагрузки |
и |
|||||||||||||
толщины балластного слоя под шпалой |
|
|
по оси моста. Значения |
|||||||||||
динамического коэффициента |
, полученного по рис. 5.1, следует |
|||||||||||||
умножать на 1,1 для пути на |
1песчаном |
балласте и на 0,9 для пути на |
||||||||||||
железобетонных шпалах. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Уменьшение динамической добавки |
|
|
в расчетах на выносливость |
|||||||||||
учитывают |
с помощью коэффициента |
, |
который принимают согласно |
|||||||||||
приложению В, и вводят в формулы для определения допускаемой
временной нагрузки . |
|
5.5. Коэффициент надежности по нагрузке |
для временной нагрузки |
принимают равным 1,15 независимо от длины загружения.
Рисунок 5.1. Зависимость динамического коэффициента |
|
от |
|
минимального расстояния между осями в схеме |
временной нагрузки |
||
|
1 |
|
|
5.6. Долю временной нагрузки, приходящуюся на главную балку монолитного пролетного строения, расположенного на прямом участке пути, следует определять по формулам:
а) для пролетных строений, имеющих две главные балки под один путь (рис. 5.2):
|
|
|
|
0,5 |
18 |
|
|
|
|
|
|
; |
|
(5.2) |
|
|
|
|
|
|
|
|
(5.4) |
|
|
|
|
– коэффициенты, принимаемые по табл. 5.1 (для |
|||
где |
, |
, |
, |
0,5 |
; |
|
|
балки 2 коэффициенты подставляют в формулы (5.2) и (5.3) с обратным |
|||||||
знаком); |
|
|
z |
|
|
|
|
|
|
|
|
Балка 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ось пути |
|
|
|
|
1 |
|
|
Ось пролетного строения |
2 |
|
|
c |
e |
|
|
e |
|
|
|
|
|
|
x |
|
||
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Балка 2 |
|
|
|
|
|
|
|
l |
|
|
Рисунок 5.2. Схема расположения пути на пролетном строении |
|
||||||
|
|
|
|
Таблица 5.1. |
|
Коэффициенты , |
, , |
|
|
|
|
Значение коэффициента |
||
Коэффициент |
Положение расчетного сечения с координатой |
|||
|
|
(см. рис. 3.3) |
|
0,3 |
|
|
- |
|
|
|
|
0,25 |
|
0,1 |
|
|
|
0 |
|
|
|
0,5 |
|
-0,1 |
|
|
0,75- |
|
0,6 |
|
|
0,5 |
|
0,15 |
|
|
|
-0,15 |
|
|
|
0,5 |
|
|
Примечание. Для |
значений |
коэффициент |
||
|
|
промежуточных |
||
определяют по интерполяции.
,- смещение оси пути, относительно оси пролетного строения
соответственно над левым |
|
и правым |
опорными сечениями; |
|
величины , |
положительны |
при смещении соответствующих точек пути |
||
0 |
|
|
||
всторону балки 1, м;
–расстояние между осями главных балок, м;
б) для пролетных строений, имеющих более двух главных балок под один путь,
|
|
|
|
∑ |
, |
|
(5.4) |
|
|
|
|
|
|||
где |
– число балок; |
- смещение оси пути |
относительно |
оси |
|||
пролетного строения, определяемое для |
по формуле |
/2; |
- |
||||
19
над соответствующим опорным сечением; , |
- расстояния от оси |
соответственно i-й и j-й балок до оси пролетного строения с учетом знака. 5.7. Долю временной нагрузки, приходящуюся на главную балку
сборного пролетного строения, расположенного на прямом участке пути, следует определять:
а) для пролетных строений, имеющих две не связанные между собой главные балки под один путь, по формулам (см. рис. 5.2):
- при |
0,5 |
|
|
; |
|
(5.5) |
|
|
|
||||
|
0,5 |
|
|
|
; |
(5.6) |
|
0,5 |
|
|
|
|
|
- при |
0,5 |
|
|
|
|
(5.7) |
|
0,5 |
|
|
|
; |
|
|
|
|
|
|
Знак «+» для балки 1, знак «-» для балки 2;
ипринимают согласно указаниям п. 5.6;
б) для пролетных строений, имеющих более двух не связанных между
собой главных балок под один путь, |
по табл. 5.2. |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 5.2. |
||
|
Доли временной нагрузки |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Число балок |
Смещение оси пути |
|
|
|
|
Номер балки |
|
|
||
в пролетном |
относительно оси |
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
строении |
пролетного строения |
, м |
||||||||
|
0,50 |
|
|
|
|
|||||
3 |
0,0 |
|
|
0,30 |
0,30 |
- |
- |
- |
||
0,4 |
|
|
0,45 |
0,50 |
0,20 |
|||||
|
|
|
|
|
|
|||||
4 |
0,0 |
|
|
0,20 |
0,45 |
0,45 |
0,20 |
- |
- |
|
0,4 |
|
|
0,30 |
0,45 |
0,45 |
0,15 |
||||
|
|
|
|
|
||||||
5 |
0,0 |
|
|
0,20 |
0,35 |
0,25 |
0,35 |
0,20 |
- |
|
0,4 |
|
|
0,30 |
0,30 |
0,25 |
0,30 |
0,10 |
|||
|
|
|
|
|||||||
6 |
0,0 |
|
|
0,10 |
0,30 |
0,20 |
0,20 |
0,30 |
0,10 |
|
0,4 |
|
|
0,20 |
0,30 |
0,20 |
0,30 |
0,20 |
0,05 |
||
|
|
|
||||||||
Примечание. Значение |
|
определяют согласно указаниям п. 5.6; для |
||||||||
промежуточных значения |
, |
|
определяют по интерполяции. |
|
||||||
5.8. Долю временной нагрузки, приходящуюся на балку монолитного пролетного строения с ненапрягаемой арматурой, расположенного на кривой и имеющего две главные балки под один путь, следует определять согласно разделу 10. Если полученные при этом классы главных балок ниже
соответствующих классов нагрузки, рекомендуется уточнить величины |
и |
на основании результатов испытания пролетного строения (см. п. 14.5). |
|
20
6. Определение грузоподъемности пролетных строений с ненапрягаемой арматурой
6.1. Общие указания
6.1.1. Определение грузоподъемности пролетных строений по опалубочным и арматурным чертежам основано на расчете плиты балластного корыта и главных балок в расчетных сечениях.
Данный способ допускается применять при наличии достоверных арматурных чертежей пролетного строения.
Пример определения грузоподъемности пролетного строения с ненапрягаемой арматурой по опалубочным и арматурным чертежам приведен в приложении Г.
6.2. Расчет на прочность
Расчет плиты балластного корыта по изгибающему моменту
6.2.1. Допускаемую временную нагрузку по прочности следует определять по формулам:
- для сечения внешней консоли плиты, расположенного на расстоянии
от наружной грани ребра (рис. 6.1): |
|
|
2 |
; |
(6.1) |
- для сечения внутренней консоли плиты, расположенного на |
||
расстоянии от внутренней грани ребра (рис. 6.2): |
|
|
2 |
; |
(6.2) |
- для монолитного участка плиты между соседними ребрами:
|
8 |
|
|
, |
(6.3) |
где – длина распределения давления от временной нагрузки поперек |
|||||
оси моста: |
|
∆ |
и∆ . |
|
(6.4) |
|
|
|
|||
При выполнении условий |
|
формула приобретает вид: |
|||
|
|
∆ |
∆ |
|
(6.5) |
, , |
, – предельные изгибающие, |
моменты в расчетных сечениях, |
|||
приведенные на рисунках 6.1 и 6.2;