ОДМ 218.4.027-2016 Методические рекомендации по определению грузоподъёмности эксплуатируемых мостовых сооружений на автомобильных дорогах общего пользования. Металлические и сталежелезобетонные конструкции

4.1.8 При известной марке стали расчетные сопротивления проката для различных видов напряженных состояний принимают по нормам проектирования мостовых сооружений (п.8.8 [3]). Характеристики стали Ст.3, М16С, литого железа допускается принимать как для стали марки 16Д. Для сталей, сведения о марках которых отсутствуют в действующих нормах проектирования мостовых сооружений, нормативные значения предела текучести и временного сопротивления принимают:

- для сталей, у которых приведенные в сертификатах или полученные при испытаниях значения предела текучести и временного сопротивления соответствуют требованиям действовавших на момент строительства моста государственных стандартов или технических условий на сталь - по минимальному значению, указанному в этих документах;

- для сталей, у которых приведенные в сертификатах или полученные при испытаниях значения предела текучести и временного сопротивления ниже предусмотренных государственными стандартами или техническими условиями на сталь, действовавшими на момент строительства моста - по минимальному значению предела текучести из приведенных в сертификатах или полученных при испытаниях.

Если типовым проектом допускалось изготовление несущих конструкций из различных марок стали, но документальные сведения о конкретно примененной марке отсутствуют, в предварительных расчетах следует использовать меньшие из соответствующих возможных значений расчетных сопротивлений. Если определенная таким образом грузоподъемность конструкции окажется недостаточной, следует установить фактическую марку стали проведением испытаний, и, при необходимости, произвести перерасчет.

4.1.9 При определении характеристик и механических свойств сталей неизвестных марок следует руководствоваться Приложением В.

4.1.10 В случае определения расчетного сопротивления стали по результатам испытаний коэффициенты надежности по материалу принимают:

- для конструкций, запроектированных по нормам СНиП 2.05.03-84* и более поздним - по нормам проектирования мостовых сооружений [3];

- для конструкций, запроектированных по более ранним нормам - элементов из углеродистой стали по ГОСТ 6713-91 =1,15, из низколегированной стали 15ХСНД по ГОСТ 6713-91 =1,228, из низколегированной стали 10ХСНД по ГОСТ 6713-91 =1,18, из низколегированной стали с пределом текучести до 39 кгс/см по ГОСТ 19281-89, =1,10, свыше 39 кгс/см - =1,15.

4.1.11 Расчетные сопротивления сварных соединений, болтовых стыков и соединений, работающих на срез, смятие и растяжение, принимают в соответствии с нормами проектирования мостовых сооружений (таблицы 8.8, 8.9 и 8.10 [3]).

4.1.12 Значения коэффициента трения  по контактным поверхностям элементов во фрикционных соединениях и соответствующих коэффициентов надежности принимают в соответствии с нормами проектирования мостовых сооружений (таблица 8.12 [3]). Способ обработки контактных поверхностей принимают по технической документации, а при ее отсутствии - как наиболее вероятный в момент строительства или (в запас прочности) дающий наихудшие значения несущей способности соединения.

4.1.13 Расчетные сопротивления заклепочных соединений при расчете на срез и смятие определяют по расчетному сопротивлению металла соединяемой конструкции с использованием коэффициентов перехода (таблица 4.1.1). Расчетное сопротивление заклепочных соединений при расчете на отрыв головок принимают с переходным коэффициентом 0,6 к расчетному сопротивлению металла заклепки.

4.1.14 Модуль упругости E и модуль сдвига G прокатной стали, стального литья, пучков и канатов принимают в соответствии с нормами проектирования мостовых сооружений (таблицы 8.13, 8.14 [3]). Модули упругости канатов, сведения о которых отсутствуют в нормах проектирования мостовых сооружений [3], определяют по технической документации или, при возможности, по испытаниям.

Таблица 4.1.1 - Коэффициенты перехода

4.1.15 Расчет грузоподъемности изгибаемых элементов и элементов, подверженных действию осевой силы и изгибу, как правило, следует выполнять с учетом ограниченных пластических деформаций, учитываемых коэффициентом согласно указаниям норм проектирования мостовых сооружений (п.8.26 [3]). Допускается принимать =1,0 в случаях, когда это приводит к запасу прочности. Если определенная таким образом грузоподъемность конструкции окажется недостаточной, следует установить фактическое значение и произвести перерасчет. При определении значения коэффициента допускается учитывать рекомендации п.4.1.3.

Примечание. Если суммарные касательные напряжения от постоянных и временной нагрузок в рассматриваемом сечении не превышают 0,25, где =0,58 - предел прочности стали на сдвиг, то коэффициент зависит только от состава сечения элемента. Как правило, это бывает справедливым для сечений изгибаемых элементов в середине пролета при загружении подвижными нагрузками по схеме АК.

При величине касательных напряжений больше 0,25 (например, для сечений в четвертях пролетов, над опорами неразрезных балок, в серединах пролетов при загружении нагрузками по схеме НК) коэффициент зависит от уровня нагрузок и может оказаться понижающим (меньше 1,0). В этом случае неучет ограниченных пластических деформаций может привести к необоснованному завышению классов элементов по грузоподъемности.

4.1.16 Расчет на прочность без учета ограниченных пластических деформаций может быть допущен для элементов, воспринимающих усилия разных знаков (при >1,0) при соблюдении условия

,                                (4.1.1)

где , - соответственно расчетные максимальные и минимальные (со своими знаками) нормальные напряжения в проверяемой точке от суммарных постоянных и временной нагрузки, вычисленные в предположении упругой работы материала; , - касательные напряжения в проверяемой точке (с учетом их знаков), вычисленные соответственно от тех же нагрузок, что и и .

4.1.17 Расчетная схема конструкции должна отражать действительные условия ее работы, при этом строительный подъем и деформации под нагрузкой допускается не учитывать (кроме пилонов вантовых мостов).

При определении усилий в элементах конструкций соединения элементов следует рассматривать как неподатливые. Жесткие соединения в узлах решетчатых схем допускается принимать шарнирными, если при этом конструкция сохраняет свою неизменяемость, а отношение высоты сечения элементов к их длине не превышает 1:15.

При определении положения центра тяжести сечения его ослабление болтовыми или заклепочными отверстиями допускается не учитывать. При смещении нейтральной оси элемента относительно линии, соединяющей центры узлов геометрической схемы ферменной конструкции, эксцентриситет учитывают в расчете, если он превосходит: для П-образных, коробчатых, двухшвеллерных и двутавровых элементов - 1,5% высоты сечения; для тавровых и Н-образных элементов - 0,7% высоты сечения.

4.1.18 При численном моделировании методом конечных элементов, как правило, следует использовать пространственные расчетные схемы. При создании расчетной модели рекомендуется использовать стержневые балочные конечные элементы общего вида. В случае необходимости построения поверхностей влияния для компонент напряженно-деформированного состояния плоских конструктивов (например, листа настила ортотропной плиты), возможно применение плитных (пластинчатых) конечных элементов. Геометрические характеристики сечений элементов рассчитываемой конструкции при определении усилий и перемещений следует принимать без учета ослаблений болтовыми (заклепочными) отверстиями и перфорациями.

4.1.19 Расчетную длину элементов решетки ферм принимают по таблице 4.1.2.

Таблица 4.1.2 - Расчетная длина элемента решетки ферм

4.1.20 Расчетную длину сжатого пояса главной балки или фермы в пролетном строении "открытого" типа (не имеющему продольных связей в уровне сжатого пояса) из плоскости фермы определяют по формуле

,                                                              (4.1.2)

где - длина пояса, равная расчетному пролету для балок и ферм с параллельными поясами, полной длине пояса для балок с криволинейным верхним поясом и ферм с полигональным верхним поясом; - коэффициент расчетной длины (таблица 4.1.3), зависящий от параметра

,                                                           (4.1.3)

где - расстояние между рамами, закрепляющими пояс от поперечных горизонтальных перемещений (длина панели фермы); - момент инерции сжатого пояса балки или фермы относительно вертикальной оси (среднее значение по длине пролета); - наибольшее горизонтальное поперечное перемещение верхнего узла неопорной наиболее нагруженной гибкой полурамы от силы =1,0 кН, приложенной в этом узле.

Таблица 4.1.3 - Коэффициент расчетной длины

Примечание. При промежуточных значениях коэффициент   определяют по линейной интерполяции.

Величину определяют из пространственного расчета фермы (балки). Для конструкций с двумя главными фермами (балкам) значение допускается определять по формуле

,                                                     (4.1.4)

где - высота стойки фермы (или ребра жесткости балки), равная расстоянию от центра тяжести сечения сжатого пояса до верха поперечной балки; - момент инерции сечения стойки фермы (ребра жесткости балки), соответствующий изгибу из плоскости фермы (среднее значение по высоте); - расстояние между осями главных ферм (балок); - момент инерции сечения поперечной балки.

4.1.21 Расчетные длины элементов арок сплошного постоянного сечения в плоскости арок определяют по п.8.53 [3].

4.1.22 В сплошностенчатых балках расчетную длину опорных стоек, состоящих из одного или нескольких опорных ребер жесткости и примыкающих к ним участков стенки, определяют по п.8.55 [3].

4.2.1 Несущую способность по прочности элементов, подверженных центральному растяжению или сжатию, определяют по формуле

,                                                      (4.2.1)

где - площадь нетто поперечного сечения элемента; - коэффициент условий работы.

4.2.2 Несущую способность по прочности элементов, изгибаемых в одной из главных плоскостей, определяют по формуле

,                                                   (4.2.2)

где - коэффициент, учитывающий ограниченное развитие пластических деформаций в сечении и определяемый согласно п.4.1.15; - минимальный момент сопротивления сечения нетто, определяемый с учетом эффективной ширины пояса ; - коэффициент условий работы, принимаемый по п.4.1.4.

Эффективную ширину пояса принимают согласно указаниям норм на проектирование мостовых сооружений (п.8.26 [3]).

4.2.3 Определение грузоподъемности элементов, изгибаемых в двух главных плоскостях, по прочности выполняют исходя из соблюдения условий

с двутавровыми и коробчатыми сечениями с двумя осями симметрии

;                                       (4.2.3)

с сечениями других типов

,                                       (4.2.4)

где  ,  - коэффициенты, определяемые по п.4.1.15 как независимые величины для случаев изгиба относительно осей и ; , - коэффициенты, определяемые по п.8.27 [3]; , - расчетные значения изгибающих моментов, действующих в главных плоскостях относительно осей и , и вычисленных от суммарных постоянных и временных нагрузок; , - моменты инерции сечения нетто относительно главных осей и ; , - расстояние от главных осей и соответственно до наиболее удаленной фибры сечения.

При определении коэффициентов , , , допускается учитывать рекомендации п.4.1.3.

Расчет выполняют итерационным путем согласно рекомендациям п.4.1.5 и п.Б.3.2 [2] с использованием поверхностей влияния двух усилий и или фибровых напряжений.

4.2.4. Определение грузоподъемности по прочности внецентренно сжатых, сжато-изгибаемых, внецентренно растянутых и растянуто-изгибаемых элементов при изгибе в одной из главных плоскостей выполняют итерационным путем согласно рекомендациям п.Б.3.2 [2] с использованием поверхностей влияния двух усилий и или фибровых напряжений как указано в п.5.4.3 [2].

Расчет выполняют исходя из соблюдения условия

,                                                (4.2.5)

где - суммарная продольная сила от постоянных и временной нагрузок, действующая в проверяемом сечении со своим знаком ("плюс" - растяжение); - приведенный изгибающий момент в сечении; - коэффициент, определяемый по формулам п.8.28 [3];  - коэффициент, определяемый п.4.1.15. При определении коэффициентов , допускается руководствоваться указаниями п.4.1.3.

Приведенный изгибающий момент при гибкости элементов >60 следует вычислять для сечений, находящихся в пределах двух средних четвертей длины шарнирно-опертого стержня или в пределах всей длины стержня, защемленного по концам, по формуле

,                                                         (4.2.6)

где - суммарный момент от постоянных и временной нагрузок, действующий в проверяемом сечении; - Эйлерова критическая сила в плоскости действия момента, вычисленная для соответствующих закреплений стержня; - расчетная длина элемента конструкции, принимаемая в соответствии с таблицей 4.1.2; при 60 допускается принимать .

4.2.5 Допускается в запас прочности для всех типов сечений и всех случаев закрепления стержней определять грузоподъемность элементов, исходя из условия не превышения фибровыми напряжениями, определенными в предположении упругой работы, расчетных сопротивлений, принимаемых с учетом коэффициентов условий работы:

- при изгибе в одной плоскости

;                                                      (4.2.7)

- при изгибе в двух плоскостях

.                                             (4.2.8)

В последнем случае для расчетов используют поверхности влияния усилий , , и последовательно рассматривают варианты загружений как указано в 4.1.5.

Расчет по формулам (4.2.7) и (4.2.8) выполняют итерационным путем согласно рекомендациям п.Б.3.2 [2].

4.2.6 Несущая способность сечений изгибаемых, внецентренно сжатых, сжато-изгибаемых, внецентренно растянутых и растянуто-изгибаемых элементов по поперечной силе в местах, где изгибающий момент равен нулю, определяют по формуле

,                                                 (4.2.9)

где t - толщина стенки с учетом ослаблений; , - момент инерции сечения (брутто) и статический момент отсеченной части сечения в точке проверки;

,                                                (4.2.10)

, - наименьший и наибольший статические моменты в стенке сечения (для двутавровых сечений и приведенных к ним , ).

4.2.7 Определение грузоподъемности изгибаемых, внецентренно сжатых, сжато-изгибаемых, внецентренно растянутых и растянуто-изгибаемых элементов по приведенным напряжениям в стенках сечений выполняют, исходя из соблюдения условий

; ,                      (4.2.11)

где - параллельные оси элемента нормальные (положительные при сжатии) напряжения от суммарного действия постоянных и временной нагрузок в проверяемой точке срединной плоскости стенки; - такие же напряжения, перпендикулярные оси элемента; - коэффициент, равный 1,15 при =0 и 1,10 при 0; - касательное напряжение в проверяемой точке стенки элемента.

Напряжение может быть вычислено по формуле

,                                                    (4.2.12)

где - расстояние от нейтральной оси до проверяемой точки (с учетом знака); - коэффициент, определяемый по п.4.1.15.

Поперечное нормальное напряжение (положительное при сжатии) от временной нагрузки может быть определено по формуле

,                                                             (4.2.13)

где - распределенное давление по кромке стенки; t - толщина стенки.

Расчет выполняют итерационным путем согласно рекомендациям п.Б.3.2 [2], при этом рассматривают варианты загружения согласно п.4.1.5.

4.3.1 Несущую способность по условию недопущения плоской формы потери устойчивости сплошностенчатых элементов замкнутого и открытого сечений (как правило - главных элементов сквозных конструкций, а также элементов связей), подверженных центральному сжатию, сжатию с изгибом и внецентренному сжатию при изгибе в плоскости наибольшей гибкости, определяют по формуле

,                                                     (4.3.1)

где - коэффициент продольного изгиба, определяемый в соответствии с нормами проектирования мостовых сооружений (приложение Ф [3]) в зависимости от гибкости элемента, приведенного относительного эксцентриситета и класса прочности (марки) стали.

4.3.2 Для определения коэффициента для рассчитываемого элемента в общем случае вычисляют:

- расчетную длину (см. п.4.1);

- площадь брутто сечения;

- момент инерции брутто сечения относительно оси, перпендикулярной к плоскости изгиба;

- момент сопротивления для наиболее сжатой фибры сечения;

- радиус инерции сечения относительно оси, перпендикулярной плоскости наибольшей гибкости (плоскости изгиба)

;                                                               (4.3.2)

- гибкость

;                                                             (4.3.3)

- условную гибкость, учитывающую ограниченную упругость материала

;                                                         (4.3.4)

- ядровое расстояние по направлению эксцентриситета

;                                                             (4.3.5)

- расчетный эксцентриситет продольной силы

,                                                            (4.3.6)

где - продольная сила в сечении элемента от суммарных постоянных и временной нагрузок; - изгибающий момент, сопутствующий силе (определяют для рассчитываемого элемента с учетом положений п.4.3.3);

- относительный эксцентриситет в плоскости изгиба

,                                                            (4.3.7)

где - действительный эксцентриситет силы при внецентренном сжатии и расчетный эксцентриситет при сжатии с изгибом ();

- приведенный относительный эксцентриситет , где - коэффициент формы сечения, определяемый по приложению Д [4], как функцию от и ;

4.3.3 Расчетное сечение для определения изгибающего момента назначают с учетом положения экстремумов огибающих эпюр. При этом назначенное сечение должно быть расположено:

- для элементов с одним защемленным, а другим свободным концом - на участке, отстоящем от заделки на треть длины элемента;

- для сжатых поясов ферм, воспринимающих внеузловую нагрузку - в пределах средней трети длины панели пояса.

4.3.4. Гибкость сквозных элементов замкнутого сечения, ветви которых соединены соединительной решеткой, планками или перфорированными листами определяют:

- в случае изгиба из плоскости соединительной решетки, планок или перфорированных листов - по формуле (4.3.3);

- в случае изгиба в плоскости соединительных решеток, планок или перфорированных листов, гибкость равна приведенной гибкости , которая определяется по формуле

,                                                        (4.3.8)

где - гибкость элемента в плоскости соединительной решетки, планок или перфорированных листов, вычисленная как для сплошного сечения по формуле (4.3.3); - гибкость ветви, вычисленная по формуле (4.3.3), где за расчетную длину принимают длину панели соединительной решетки, расстояние между крайними заклепками соединительных планок, расстояние в свету между приваренными планками или 80% длины отверстия в перфорированном листе. За радиус инерции принимают радиус инерции сечения ветви относительно собственной оси, перпендикулярной плоскости соединительной решетки, планок или перфорированных листов.

В случае соединения ветвей элемента соединительной решеткой и при изгибе в плоскости этой решетки значение гибкости принимают по формуле (4.3.8), но не менее

,                                                      (4.3.9)

где - коэффициент, принимаемый равным 0,3· при 100 и равным 30/ при >100; - коэффициент, отражающий влияние жесткости диагоналей соединительной решетки: для диагоналей из уголков, а также диагоналей из уголков и полос (крестовая решетка) =1,8; для диагоналей из полос =1,4; - площадь брутто поперечного сечения всего элемента; - площадь брутто поперечного сечения всех диагоналей, попадающих в один поперечный разрез элемента.

Гибкость элемента определяют с учетом наличия по его длине перфораций или соединительных планок. Например, при подсчете площади и момента инерции элемента при наличии соединительных планок толщиной в расчет допускается вводить приведенную толщину листа , вычисленную по формуле

,                                                           (4.3.10)

где - суммарная длина планок по длине элемента; - длина элемента.

4.3.5 Практическое развитие изгибно-крутильной формы потери устойчивости элементов для широко применяемых мостовых конструкций возможно: в пролетных строениях со сплошностенчатыми главными балками и ездой понизу; в неразрезных пролетных строениях со сплошностенчатыми главными балками и ездой поверху в зоне действия отрицательных моментов в приопорных зонах у промежуточных опор, в балках проезжей части с неподкрепленным плитой верхним поясом. Проверка общей устойчивости сжатой зоны пояса балки не производится в случае, если сжатый пояс объединен с железобетонной или металлической плитой проезжей части.

Другие виды сплошностенчатых конструктивных элементов, в которых возможна изгибно-крутильная форма потери устойчивости при центральном и внецентренном сжатии сжатии* с изгибом, изгибе в двух плоскостях, для мостовых конструкций массового применения на этапе эксплуатации являются нехарактерными. К таким элементам следует относить конструкции пролетных строений и опор рамных мостов, арки, а также пилоны висячих и вантовых мостов. Грузоподъемность этих элементов следует определять с учетом положений п.п.4.3.7…4.3.10.

________________

* Текст документа соответствует оригиналу. - Примечание изготовителя базы данных.

4.3.6 Несущую способность при изгибно-крутильной форме потери устойчивости сплошностенчатых балок, изгибаемых в одной плоскости, определяют по формуле

,                                              (4.3.11)

где - момент сопротивления сечения балки для крайней фибры сжатого пояса; - коэффициент продольного изгиба. Коэффициенты и определяют в соответствии с п.8.41 [3], при этом значение коэффициента допускается принимать равным 1,0 (в запас прочности) или рассчитывать с учетом рекомендаций п.4.1.3.

За расчетное сечение принимают сечение посередине рассматриваемой расчетной длины сжатого пояса балки.

Изгибно-крутильную оценку общей устойчивости изгибаемых балок допускается (в запас прочности) заменять на проверку ее сжатого пояса как сжатого стержня, а коэффициент вычислять по приложению Ф [3] в зависимости от приведенной гибкости , при =0,0, здесь - расчетная длина сжатого пояса балки. При вычислении радиуса инерции по формуле (4.3.2) в расчет принимают характеристики и для сжатого пояса балки.

Для определения коэффициента расчетную длину сжатого пояса балки принимают равной:

- при наличии продольных связей в зоне сжатых поясов и поперечных связей в опорных сечениях - расстоянию между узлами продольных связей;

- при наличии продольных связей только в зоне растянутых поясов и поперечных связей в пролете и в опорных сечениях - расстоянию между поперечными связями;

- если в пролете нет связей - пролету балки .

Для поперечных балок за расчетную длину сжатого пояса принимают большую из двух величин: расстояние между продольными балками или расстояние от оси главной фермы (балки) до ближайшей продольной балки;

Для пролетных строений "открытого" типа расчетную длину сжатого пояса определяют по указаниям п.4.1.20.

В сечение сжатого пояса включаются: для клепаных балок - поясные листы и уголки, а также часть стенки балки, расположенная в пределах высоты поясных уголков; для сварных балок - горизонтальные поясные листы и часть стенки в пределах величины , вычисленной по формуле

,                                           (4.3.12)

где - толщина стенки.

4.3.7 Несущую способность при изгибно-крутильной форме потери устойчивости сплошностенчатых балок, изгибаемых в двух плоскостях, определяют по формуле (4.3.11), при этом коэффициент определяют с учетом указаний п.8.42 [3], а значение допускается вычислять при действии постоянных и проектных временных нагрузок.

4.3.8 Несущую способность центрально сжатых сплошностенчатых элементов с сечениями открытого профиля, при возможности возникновения в них местной формы потери устойчивости наравне с общей формой, определяют меньшим из значений, вычисленных по формуле (4.3.1) и по формуле

,                                                  (4.3.13)

где - коэффициент продольного изгиба, определяемый по таблицам приложения Ф [3] при =0,0. При этом гибкость следует определять по формуле

,                                                         (4.3.14)

где - критическая сила, определяемая по теории тонкостенных упругих стержней для заданных условий закрепления и нагружения, при этом рекомендуется применение конечно-элементных расчетных комплексов.

4.3.9 Определение грузоподъемности по изгибно-крутильной форме потери устойчивости сплошностенчатых элементов, подверженных сжатию с изгибом и внецентренному сжатию в плоскости наименьшей гибкости, выполняют итерационным путем, исходя из соблюдения условия

,                                                 (4.3.15)

где - действительный эксцентриситет силы при внецентренном сжатии или расчетный эксцентриситет при сжатии с изгибом; - момент сопротивления сечения брутто, вычисляемый для наиболее сжатой фибры; - коэффициент продольного изгиба, определяемый в соответствии с п.8.39 [3].

4.3.10 Определение грузоподъемности по изгибно-крутильной форме потери устойчивости сплошностенчатых элементов, подверженных сжатию с изгибом и внецентренному сжатию в двух плоскостях, выполняют итерационным путем, исходя из соблюдения условия

,                                    (4.3.16)

где , - действительные эксцентриситеты по направлению осей и при внецентренном сжатии или расчетные эксцентриситеты при сжатии с изгибом; , - координаты наиболее сжатой точки сечения от совместного действия , и ; , - моменты инерции сечения брутто относительно главных осей и ; - коэффициент продольного изгиба, определяемый в соответствии с п.8.40 [3].

Кроме того, должен быть выполнен расчет грузоподъемности элемента при плоской форме потери устойчивости, при вычислении его несущей способности по формуле (4.3.1). При этом в плоскости оси эксцентриситет 0, а =0, и в плоскости оси эксцентриситет 0, а =0.

4.3.10* Несущую способность по устойчивости полок и стенок элементов, не подкрепленных ребрами жесткости, при среднем касательном напряжении, не превышающем 0,2 , определяют по формулам таблицы 4.3.1.

__________________

     * Нумерация соответствует оригиналу. - Примечание изготовителя базы данных.    

Таблица 4.3.1 - Предельные значения продольных напряжений , МПа

4.3.11 Коэффициент определяют по формулам:

- для пластин, опертых по одной стороне (для полосовых ребер, свесов сжатых элементов и т.д.):

;                                      (4.3.17)

- для пластин, опертых по двум сторонам (для листа настила ортотропной плиты, стенок не полосовых и не тавровых ребер и т.д.):

.                                        (4.3.18)

В формулах (4.3.17) и (4.3.18) обозначено: - коэффициент защемления пластинки, зависящий от ее геометрических размеров и формы поперечного сечения, см. табл.8.22 [3], в запас прочности допускается принимать =100; - коэффициент.

4.3.12 Коэффициент перекоса эпюры напряжений , зависящий от соотношения максимальных и минимальных продольных нормальных напряжений по границам пластинки, определяют по формуле

,                                               (4.3.19)

где , - максимальное и минимальное продольные нормальные напряжения по продольным границам пластинки, положительные при сжатии, определяемые с учетом указаний п.4.1.3 при невыгодном для устойчивости пластинки загружении. Коэффициенты , , , , , при определении и в формуле (4.3.19) принимают равными 1,0.

Напряжения , допускается определять по формуле

,                                      (4.3.20)

где - среднее значение продольной силы в пределах рассчитываемого отсека; - среднее значение изгибающего момента в пределах рассчитываемого отсека, если длина отсека менее его расчетной ширины (высоты) . При среднее значение изгибающего момента следует принимать на более напряженной части длины отсека (часть отсека с наибольшими значениями изгибающего момента), равной . Если в пределах отсека момент меняет знак, то следует вычислять на участке отсека с моментом одного знака.

Величина    в формуле (4.3.20) принимает значения , - наибольшее и наименьшее расстояние от нейтральной оси до границ отсека (с учетом правила знаков - большему сжатию соответствует , а меньшему сжатию или растяжению - ).

При действии в сечении только изгибающего момента, коэффициент допускается принимать равным .

Равномерному сжатию соответствует значение =0,0.

4.3.13 Определение грузоподъемности по устойчивости стенок (полок), подкрепленных ребрами жесткости, проводят итерационным путем в соответствии с рекомендациями п.Б.3.2 [2], добиваясь выполнения условий по формулам (4.3.21), (4.3.25). (4.3.27), (4.3.31), приведенных в таблицах 4.3.3…4.3.11 в зависимости от расчетного случая. Выбор расчетного случая осуществляют по критериям, приведенным в таблице 4.3.2.

Таблица 4.3.2 - Расчетные случаи для проверки устойчивости стенок

Таблица 4.3.3 - Расчетный случай N 1

Таблица 4.3.4 - Расчетный случай N 2

Таблица 4.3.5 - Расчетный случай N 3

Таблица 4.3.6 - Расчетный случай N 4

Таблица 4.3.7 - Расчетный случай N 5

Таблица 4.3.8 - Расчетный случай N 6

Таблица 4.3.9 - Расчетный случай N 7

Таблица 4.3.10 - Расчетный случай N 8

Таблица 4.3.11 - Расчетный случай N 9

4.3.14 Значения критических напряжений и в формулах (4.3.21), (4.3.25), (4.3.27), (4.3.31) определяют по графику рисунка 4.3.1 в зависимости от напряжений , соответственно. Напряжения вычисляются по формуле

,                                                     (4.3.32)

где напряжения  определяются по графику рисунка 4.3.1 в зависимости от напряжений .

4.3.15 Силовыми факторами для расчета устойчивости являются продольное усилие , средний по отсеку изгибающий момент и средняя в пределах отсека поперечная сила .

4.4.1 Расчет элементов ортотропной плиты должен учитывать совместную работу листа настила, подкрепляющих его ребер и главных балок, на которые опирается ортотропная плита. Ортотропную плиту допускается условно разделять на отдельные системы - продольные и поперечные ребра с соответствующими участками листа настила (рисунок 4.4.1).

4.4.2 Грузоподъемность элементов ортотропной плиты (листа настила, продольных и поперечных ребер) определяют из условия обеспечения их прочности, местной и общей устойчивости через определение напряжений от постоянной и временной нагрузок в точках , , , *, , , сечений I, II, III (см. рис.4.4.1).

Расчет выполняют итерационным путем согласно рекомендациям п.4.1.5 и п.Б.3.2 [2], исходя из соблюдения условий, указанных ниже или в приложении Ш [3].

4.4.3 Определение грузоподъемности продольного ребра по прочности выполняют:

1. 1) во всех случаях - в точке в зоне действия положительных моментов в главной балке (рисунок 4.4.2, , );

2. 2) для неразрезных конструкций главных балок - дополнительно в зоне действия отрицательных моментов в точке (см. рисунок 4.4.2, , ).

Расчет грузоподъемности в точке выполняют исходя из соблюдения условия:

,                                                   (4.4.1)

расчет грузоподъемности в точке выполняют исходя из соблюдения условий:

,                                               (4.4.2)

,                                                  (4.4.3)

где , - расчетное и нормативное сопротивления металла продольного ребра; , - коэффициенты, определяемые по пп.8.28 и 8.26 [3] с учетом рекомендаций п.4.1.3; - коэффициент влияния собственных остаточных напряжений, принимаемый =0,9 - для крайней нижней фибры ребра, выполненного из полосы, прокатного уголка или прокатного тавра, и =1,1 - для ребра в виде сварного тавра; - коэффициент влияния собственных остаточных напряжений, принимаемый =1,1 - для крайней нижней фибры ребра, выполненного из полосы, прокатного уголка или прокатного тавра, и =0,9 - для ребра в виде сварного тавра; - коэффициент условий работы, равный 0,85 при расчете моста, расположенного в северном районе Б, или равный 1,0 в остальных случаях; , - коэффициенты условий работы, принимаемые в зависимости от соотношения напряжений по таблице Ш.2 [3].

4.4.4 Определение грузоподъемности поперечного ребра по прочности выполняют посередине его пролета для крайней нижней фибры сечения в точке (см. рис.4.4.1, , ; рис.4.4.2, ), исходя из соблюдения условия

.                                                          (4.4.4)

В формуле (4.4.4) коэффициент определяют по п.8.26 [3] с учетом рекомендаций п.4.1.3.

4.4.5 Определение грузоподъемности листа настила по прочности выполняют в точках , , (см. рис.4.4.1, рис.4.4.2), исходя из соблюдения условий:

;                                       (4.4.5)

,                                                             (4.4.6)

где ; ; ; - коэффициент, равный 1,15 при =0 или 1,10 при 0; - коэффициент условий работы, принимаемый равным 1,05 - при проверке прочности листа настила в точке или 1,0 - во всех остальных случаях.

При выполнении данной проверки допускается принимать в качестве расчетных те загружения, при которых достигает максимального значения одно из действующих в данной точке ортотропной плиты напряжений - , или .

4.4.6 Грузоподъемность по местной устойчивости листа настила между продольными ребрами, продольных полосовых ребер, свесов поясов тавровых продольных и поперечных ребер определяют, руководствуясь п.4.3.10.

4.4.7 Грузоподъемность по местной устойчивости стенок тавровых ребер определяют, руководствуясь п.4.3.14.

4.4.8 Грузоподъемность по общей устойчивости определяют, исходя из соблюдения условия:

,                                                          (4.4.7)

где - наибольшие сжимающие напряжения в сечении ортотропной плиты (положительные при сжатии) при ее совместной работе с главными балками; - коэффициент условий работы; - коэффициент продольного изгиба, зависящий от гибкости ортотропной плиты , таблица Ш.3 [3].

4.4.9 Грузоподъемность по прочности на смятие элементов металлических пролетных строений определяют из условия

,                                                    (4.4.8)

где - площадь поверхности смятия; - момент сопротивления поверхности смятия; - расстояние от подошвы подушки тангенциальной опорной части или от центра шарнира (для опорных частей с шарнирами) до подошвы нижнего или верхнего балансиров; , -соответственно, допускаемые расчетные вертикальное и горизонтальное усилия, приходящиеся на опорную часть (глава 7 [10]); =1 - коэффициент условий работы; - расчетное сопротивление стали смятию торцевой поверхности (таблица 8.3 [9]).

За поверхность смятия принимается площадь опирания вертикальной стенки и опорных ребер жесткости. В фермах давление передается фасонками опорных узлов.

Из условия (4.4.8) можно непосредственно выразить величины допускаемых классов нагрузок АК и НК и давлений на ось эталонных транспортных средств по условию смятия или найти их же итерационным путем.

4.5.1 Несущую способность соединений на цилиндрических и на конических болтах, работающих на срез, смятие и на растяжение, определяют по формуле

,                                               (4.5.1)

где - число болтов в соединении; , - коэффициенты условий работы, принимаемые соответственно по таблицам 8.36 и 8.15 [3]; - меньшее из значений расчетного усилия для одного болта, вычисленных по формулам:

на срез болта

;                                                         (4.5.2)

на смятие

;                                                          (4.5.3)

на растяжение

;                                                          (4.5.4)

где , , - расчетные сопротивления металла болтов на срез, смятие и растяжение; - диаметр рабочего тела болта (или отверстия); - площадь рабочего сечения тела болта; - площадь сечения болта нетто по резьбе; - наименьшая суммарная толщина элементов, сминаемых в одном направлении; - число расчетных срезов одного болта.

4.5.2. Несущую способность болтового поля в соединении стыкуемой конструкции при действии в его плоскости изгибающего момента определяют по формуле:

,                                   (4.5.5)

где - расстояние от нейтральной оси стыкуемой конструкции до оси -го болта. Для болтов, ориентированных собственной осью перпендикулярно плоскости изгибающего момента, принимается до оси болта, а для болтов, ориентированных собственной осью параллельно плоскости изгибающего момента - до соответствующей плоскости среза; - максимальное расстояние от нейтральной оси до наиболее удаленной фибры рабочей части соединения.

4.5.3 Болты, работающие на срез от одновременного действия продольной силы и изгибающего момента, проверяют на усилие, определяемое как равнодействующее усилий, найденных отдельно от продольной силы и момента.

4.5.4 Грузоподъемность болтовых соединений, работающих одновременно на срез и растяжение, допускается проверять отдельно из расчетов на срез и на растяжение.

4.5.5 Несущую способность болтовых соединений стенки с поясами составных балок, определяют по формулам:

при отсутствии непосредственной передачи давления от подвижной вертикальной нагрузки (местного давления) на пояс балки

;                                                     (4.5.6)

при непосредственной передаче на пояс балки местного давления

,                                             (4.5.7)

где - меньшее из значений расчетного усилия для одного болта, определяемых по п.4.5.1; - момент инерции сечения брутто балки относительно горизонтальной оси, проходящей через центр тяжести сечения; - шаг поясных болтов; - статический момент площади поперечного сечения брутто пояса балки (поясных уголков, горизонтальных листов и части вертикального листа, заключенного между поясными уголками) относительно горизонтальной оси, проходящей через центр тяжести сечения; - давление от подвижной вертикальной расчетной нагрузки, вычисляемое по формуле

,                                                               (4.5.8)

где - длина распределения нагрузки от колеса вышележащими конструкциями, см. формулу (4.2.1) [5]; - давление от колеса временной нагрузки. Допускается принимать давление для той нагрузки, под которую конструкция была запроектирована (при двух и более проектных нагрузках - от действия которой величина приобретает более невыгодное значение).

4.5.6 Несущую способность фрикционных соединений на высокопрочных болтах при действии продольной силы , проходящей через центр тяжести соединения, определяют по формуле

,                                                  (4.5.9)

где - число болтов в соединении; - расчетное усилие на один болтоконтакт, определяемое по формуле (4.9.8); - число контактов в соединении.

4.5.7 Расчетное усилие , которое может быть воспринято каждой контактной поверхностью трения соединяемых элементов, стянутых одним высокопрочным болтом (одним болтоконтактом), определяют по формуле

,                                                          (4.5.10)

где - фактическое усилие натяжения высокопрочного болта, принимаемое по технической документации; , - коэффициент трения и коэффициент надежности, принимаемые по п.4.1.10.

4.5.8 При действии в плоскости соединения изгибающего момента или продольной силы с изгибающим моментом усилие, приходящееся на рассматриваемый высокопрочный болт, определяют согласно указаниям п.п.4.5.2 и 4.5.3.

4.5.9 Несущую способность фрикционных соединений на высокопрочных болтах стенки с поясами составных балок определяют по формулам:

при отсутствии непосредственной передачи давления от подвижной вертикальной нагрузки (местного давления) на пояс балки

;                                                     (4.5.11)

при непосредственной передаче на пояс балки местного давления

,                                           (4.5.12)

где - число контактов в соединении; - расчетное усилие, воспринимаемое одним болтоконтактом и определяемое по формуле (4.5.10). Остальные обозначения приведены в п.4.5.5.

4.5.10 Расчет по прочности сварных стыковых соединений выполняют:

- при сварке материалами, для которых расчетное сопротивление сварного шва менее расчетного сопротивления металла стыкуемых деталей ;

- при сварке деталей, для которых или или , где - полная длина стыкового шва; - наименьшая толщина сечения стыкового шва; , - ширина и толщина стыкуемых деталей; - площадь сечения стыковых швов; - площадь сечения стыкуемых деталей.

4.5.11 Несущую способность сварных стыковых соединений в случае центрального растяжения или сжатия определяют по формуле

,                                                  (4.5.13)

где - расчетное сопротивление сварного соединения (п.4.1.11); - расчетная высота сечения шва, принимаемая в соответствии с п.8.83 [3]; - полная длина шва.

Расчет по прочности сварных стыковых соединений в случае изгиба в одной или двух главных плоскостях, а также действия осевой силы с изгибом в одной или двух главных плоскостях выполняют по формулам п.4.2, в которых геометрические параметры и коэффициенты , , , , , вычисляют для сечения стыкового соединения, принимаемого согласно п.8.84 [3], а в правой части вместо подставляют величину .

4.5.12 Несущую способность на срез (условный) сварных соединений с угловыми швами при действии продольных или поперечных сил определяют для двух сечений (рисунок 4.5.1):

по металлу шва (сечение 0-1)

;                                                     (4.5.14)

по металлу границы сплавления (сечение 0-2)

,                                                     (4.5.15)

где , - расчетные сопротивления сварного соединения (п.4.1.11); , - расчетная высота сечения шва, принимаемая в соответствии с п.8.83 [3]; - полная длина шва.

4.5.13 Несущую способность сварных соединений с угловыми швами при действии момента в плоскости, перпендикулярной плоскости расположения швов, определяют для двух сечений (рисунок 4.5.2 а, б) по формулам:

по металлу шва

;                                                    (4.5.16)

по металлу границы сплавления

,                                                    (4.5.17)

где - момент сопротивления расчетного сечения по металлу шва; - то же, по металлу границы сплавления.

4.5.14 Несущую способность сварных соединений с угловыми швами при действии момента в плоскости расположения этих швов определяют для двух сечений (рисунок 4.5.2 а, б) по формулам:

по металлу шва

;                                             (4.5.18)

по металлу границы сплавления

,                                            (4.5.19)

где , - моменты инерции расчетного сечения по металлу шва относительно его главных осей; , - то же, по металлу границы сплавления; , - координаты точки шва, наиболее удаленной от центра тяжести расчетного сечения швов, относительно главных осей этого сечения.

4.5.15 Грузоподъемность по прочности сварных стыковых соединений при одновременном действии в одном сечении нормальных и касательных напряжений определяют итерационным путем, исходя из соблюдения условий п.8.31 [3], где принимают: и - нормальные напряжения в сварном соединении по двум взаимно перпендикулярным направлениям; - касательное напряжение в сварном соединении; .

4.5.16 Несущую способность сварных соединений с угловыми швами прикрепления листов составного пояса между собой и к стенке изгибаемых балок определяют по формулам:

при отсутствии непосредственной передачи давления от подвижной вертикальной нагрузки (местного давления) на пояс балки:

по металлу шва

;                                                 (4.5.20)

по металлу границы сплавления

;                                                 (4.5.21)

при непосредственной передаче на пояс балки местного давления :

по металлу шва

;                                            (4.5.22)

по металлу границы сплавления

,                                            (4.5.23)

где - число угловых швов. Остальные обозначения те же, что и в п.(4.5.5).

4.5.17 При прикреплении к узлам главных ферм составных сплошностенчатых элементов, отдельные части сечения которых непосредственно не прикрепляются к узловым фасонкам, грузоподъемность по прочности сварных швов присоединения неприкрепляемой части сечения к прикрепляемой рассчитывают с учетом указаний п.8.93 [3].

4.5.18 Несущую способность заклепочных соединений при действии продольной силы , проходящей через центр тяжести соединения, следует определять по формуле

,                                                 (4.5.24)

где - число заклепок в соединении; , - см. формулу (4.5.1); - меньшее из значений расчетного усилия для одной заклепки, вычисленных по формулам:

на срез заклепки

;                                                        (4.5.25)

на смятие

;                                                         (4.5.26)

где , - расчетные сопротивления металла заклепки на срез и смятие, принимаемые по расчетному сопротивлению основного металла с учетом коэффициентов перехода по таблице 4.1.1; - диаметр заклепки (или отверстия); - площадь рабочего сечения тела заклепки, ; - наименьшая суммарная толщина элементов, сминаемых в одном направлении; - число расчетных срезов одной заклепки.

4.5.19 Несущую способность заклепочного соединения при действии в его плоскости изгибающего момента определяют по формуле (4.5.5) с подстановкой в нее значения , вычисляемого по (4.5.28) и (4.5.29).

4.5.20 Заклепки, работающие на срез от одновременного действия продольной силы и изгибающего момента, определяют на усилие, определяемое как равнодействующее усилий, найденных отдельно от продольной силы и момента.

4.5.21 Заклепки, соединяющие стенки и пояса составных балок, рассчитывают по формулам (4.5.6), (4.5.7) с подстановкой в них значения , вычисляемого по (4.9.25) и (4.9.26).

Рисунок 5.1.1 - Пример представления сложных сечений набором простейших фигур:

I…III - элементы железобетонной плиты проезжей части; V…VIII - элементы стальной балки; - стальная арматура, задаваемая своей площадью

При этом следует различать элементы стальной балки и железобетонной плиты. При незначительных размерах ребер и вутов плиты можно плиту представить только одним элементом I, площадь и положение центра тяжести которого равны площади и положению центра тяжести исходной конструкции.

Ширину свесов плиты, учитываемой в расчете, принимают согласно указаниям п.9.15 [3].

Для каждого (бетонного и стального) элемента сечения вычисляют площадь элемента (, - приведенные к стальной части балки, ); статический момент относительно оси (, ); момент инерции относительно оси (, ), момент инерции относительно собственных центров тяжести (, ), принимая - для бетонных элементов, - для арматуры, =1 - для стальных элементов. Величину для арматурных элементов не вычисляют.

Для элементов плиты (бетонных частей и арматуры) вычисляют суммы

;   ;   ;   ,                 (5.1.2)

где - площадь плиты и арматуры, приведенные к площади стали главной балки; - статический момент бетонной части сечения с арматурой относительно оси ; * - момент инерции плиты относительно оси ; - момент инерции плиты относительно ее центра тяжести.

Для элементов стальной балки вычисляют суммы

;   ;   ;   ,               (5.1.3)

где - площадь стальной части балки; - статический момент стального сечения относительно его нижней фибры (оси ); - момент инерции стального сечения относительно его нижней фибры (оси ); - момент инерции стального сечения относительно его центра тяжести.

Для всего сечения

; ; ; ,          (5.1.4)

где - статический момент объединенного сечения относительно фибры ; - момент инерции объединенного сечения относительно его нижней фибры ; - момент инерции объединенного сечения относительно его центра тяжести.

Формулы для определения характеристик сечения

- положение центра тяжести стального сечения

;                                                       (5.1.5)

- расстояние от центра тяжести стального сечения до верхней фибры стальной балки

,                                                     (5.1.6)

где - высота стальной части балки;

- положение центра тяжести железобетонной плиты

;                                                        (5.1.7)

- положение центра тяжести объединенного сечения

.                                                     (5.1.8)

Если (расстояния от оси до низа железобетонной плиты), то из состава сечения следует исключать растянутый бетон.

- расстояние между центрами тяжести объединенного сечения и плиты

;                                                      (5.1.9)

- расстояние между центрами тяжести стального сечения и плиты

;                                                    (5.1.10)

- момент инерции стальной части сечения

;                                          (5.1.11)

- момент инерции объединенного сечения

;                                       (5.1.12)

- моменты сопротивления

;   ;   ; .    (5.1.13)

Проверяют применимости гипотезы "тонкой плиты"

.                                                      (5.1.14)

Если условие (5.1.14) не выполняется, то дополнительно вычисляют:

- положение центра тяжести плиты относительно нижней фибры плиты

,                                                    (5.1.15)

где - статический момент плиты относительно ее нижней фибры ;

- расстояние от центра тяжести объединенного сечения до верхней фибры железобетонной плиты

;                                                   (5.1.16)

- расстояние от центра тяжести железобетонной плиты до верхней фибры железобетонной плиты

,                                                   (5.1.17)

где - высота расчетного сечения объединенной балки;

- расстояние от центра тяжести стального сечения до верхней фибры железобетонной плиты

;                                                 (5.1.18)

- моменты сопротивления

;   ;   ,   (5.1.19)

где - высота верхней полки железобетонной плиты.

Возможны и другие способы определения указанных характеристик сечения.

Нагрузки и сочетания нагрузок

1 стадия - собственный вес стальных балок и железобетонной плиты и другие нагрузки, воспринимаемые на этапе монтажа пролетного строения только стальной частью сечения;

2 стадия - вес покрытия проезжей части, конструкций мостового полотна и другие нагрузки, воспринимаемые объединенным сечением.

В большинстве случаев дополнительные нагрузки (например, от регулирования усилий) при большем количестве стадий монтажа (например, для неразрезного пролетного строения) могут быть приведены к указанным двум стадиям.

Последовательность монтажа и порядок приложения нагрузок следует устанавливать по данным проектной и исполнительной документации. При отсутствии таких данных допускается принимать наиболее вероятную последовательность монтажа на основе известного опыта строительства.

1 сочетание - основное сочетание нагрузок (постоянные и временные вертикальные нагрузки), ползучесть и усадка бетона;

2 сочетание - дополнительное сочетание нагрузок 3 (постоянные и временные вертикальные нагрузки и разность температур), ползучесть и усадка бетона.

Воздействия ползучести и усадки бетона, а также неравномерные температурные воздействия не учитывают при расчете грузоподъемности главных балок на участках с полным расстройством объединения с железобетонной плитой.

Рисунок 5.2.2* - Пример пролетного строения и основной системы для расчета ползучести в статически неопределимой системе

__________________

     * Нумерация соответствует оригиналу. - Примечание изготовителя базы данных.

2) Выполняют расчет статически неопределимой системы на постоянные нагрузки второй стадии работы, предварительного напряжения и регулирования усилий в предположении упругой работы без учета ползучести бетона: строят эпюру суммарного момента от указанных нагрузок и по формуле (5.2.1) находят напряжения первого приближения в центрах тяжести бетона в расчетных сечениях.

3) Принимают =0,5 .

4) Определяют по формулам п.5.2.2 напряжения от ползучести бетона в тех же сечениях (первое приближение) и определяют усилия, вызванные этими напряжениями.

,   ,                         (5.2.14)

где - приведенная к стали площадь сечения плиты; - коэффициент приведения; - расстояние между центрами тяжести стального сечения и плиты (п.5.1.8).

5) Определяют грузовые перемещения по направлениям лишних неизвестных от напряжений

.                          (5.2.15)

6) Находят моменты инерции и площади сталежелезобетонных сечений по формулам п.п.5.1.8 и 5.1.9, принимая модуль упругости бетона

.                                      (5.2.16)

7) Определяют основные и побочные перемещения

                       (5.2.17)

8) Из решения системы канонических уравнений (5.2.17) находят лишние неизвестные и определяют изгибающие моменты () и осевые усилия от этих неизвестных.

9) Определяют напряжения в центре тяжести бетона от моментов , вызванных ползучестью

,                                                    (5.2.18)

где , вычислены при начальном модуле упругости бетона .

10) Вычисляют напряжения второго приближения в центре тяжести бетона

.                                            (5.2.19)

11) В соответствии с п.Щ.2 [3] расчет повторяют еще дважды, начиная с п.4, принимая последовательно =0,38 при второй итерации и =0,32 при третьей итерации (Щ.2 [3]). Вычисляют суммарные напряжения (и аналогичные им ) и подставляют в дальнейшем в формулы (5.4.2) и (5.4.3).

Пример . Для балки, показанной на рисунке 5.2.2, система уравнений будет иметь вид

- грузовые перемещения

;     ;

- основные и побочные перемещения

;   ;   ;

- система канонических уравнений

        - изгибающий момент от ползучести

.

Рисунок 5.2.3 - Фрагмент схемы неразрезной балки

4) Вычисляют напряжения по формуле (5.2.10) и модуль упругости бетона по формуле (5.2.16).

5) Для следующего шага расчета в расчетной схеме для каждого конечного элемента плиты в виде начальных условий могут быть заданы:

- либо относительные удлинения стержней плиты ( - усилия в конечных элементах стержней плиты на предыдущем шаге расчета, см. пример расчета в п.Б.4);

- либо условный перепад температур , вызывающего в бетоне такую же деформацию, что и ползучесть бетона (если программа позволяет выполнять расчеты на изменение температур).

Возможны и другие способы задания деформаций (усилий) ползучести, по физическому смыслу эквивалентные описанным.

6) Назначают =0,5 (0,38 при втором и 0,32 при третьем) и определяют величины и .

7) Изменяют жесткости элементов плиты на , выполняют расчет с начальными условиями, сформированными на предыдущем шаге, и получают дополнительные усилия .

8) Определяют дополнительные напряжения , где - приведенная к стали площадь сечения плиты; - коэффициент приведения.

9) Вычисляют напряжения второго приближения в центре тяжести бетона

.

10) Дважды повторяют расчет с п.5, последовательно назначая =0,38 и =0,32. Вычисляют суммарные напряжения (и аналогичные им ) и подставляют в дальнейшем в формулы (5.4.2) и (5.4.3).

4.2.7 Расчеты с учетом ползучести и усадки бетона в неразрезных системах могут быть также выполнены на основании рекомендаций [11]. Как правило, такие расчеты выполняют совместно с расчетами на последовательность монтажа и регулирование усилий. Результатом расчетов должны быть напряжения и на уровне центра тяжести плиты от указанных факторов для последующего учета их в формулах (5.4.2) и (5.4.3).

Рисунок 5.4.1 - Схемы к расчету сталежелезобетонных сечений: - расчетное сечение; - эпюра деформаций; - эпюры напряжений соответственно для расчетных случаев А, Б, В [3]; 1 - центр тяжести стальной балки; 2 - центр тяжести железобетонной плиты; 3 - центр тяжести сталежелезобетонной балки

Вычисляют напряжения на уровне центра тяжести плиты

                                                 (5.4.2)

                                                 (5.4.3)

Если , то принимают , если , то принимают .

Рисунок 5.4.2 - Схема к расчету составной балки без использования метода "тонкой плиты"

Рисунок 5.6.2* - Схема размещения участков сбора нагрузок на анкера и эпюры погонных сдвигающих усилий s ( - дополнительное продольное усилие от сосредоточенного заанкеривания предварительно напрягаемой арматуры, примыкания вант, раскосов, подпруг и т.д.)

__________________

     * Нумерация соответствует оригиналу. - Примечание изготовителя базы данных.

При этом длины участков определяют по формулам

Здесь H - расчетная высота сталежелезобетонной балки; - расчетная ширина плиты (по п.8.15 [3]). Зона II может оказаться в пределах любой из указанных зон.

1. Вертикальные перемещения. Устанавливают в каждом узле пересечения главных балок с поперечными ребрами. Запрещают общий вертикальный изгиб модели и не препятствуют всем прочим деформациям.

2. Горизонтальные перемещения поперек пролетного строения. Устанавливают в каждом узле пересечения первой главной балки (крайней левой) с поперечными ребрами. Запрещают общий горизонтальный изгиб модели.

3. Горизонтальные перемещения вдоль пролетного строения. Устанавливают на пересечении первого поперечного ребра с главными балками. Запрещают общее продольное смещение модели.

4. Углы поворота вокруг продольной оси. Устанавливают на пересечении первого поперечного ребра с главными балками. Запрещают деформации общего кручения.

5. Углы поворота вокруг поперечной оси. Устанавливают в одном из узлов, где запрещен угол поворота вокруг продольной оси или вовсе не устанавливать.

6. Углы поворота вокруг вертикальной оси. Устанавливают в крайних опорных узлах для исключения общего горизонтального изгиба.

Загружение модели должно позволять определять искомые напряжения при произвольном положении единичной нагрузки на листе настила, что фактически позволяет строить поверхность влияния. Сетка установки единичной нагрузки не должна быть слишком грубой (снижение точности расчета) или слишком мелкой (увеличение времени расчета). Оптимальный шаг сетки для ортотропных плит мостов составляет 30…80 см. Рекомендуется осуществлять загружение по узлам плоских элементов, моделирующих настил. В этом случае оптимальные размеры конечных элементов должны быть выбраны заранее, на этапе создания топологии модели.

За искомые напряжения принимают напряжения в узлах, которые соответствуют проверяемым точкам (см. рисунки 4.4.1 и 4.4.2).

Рисунок Б.1.1 - Конструкция пролетного строения

Рисунок Б.1.2 - Расположение и конструкция связей ферм

Рисунок Б.1.3 - Поперечный разрез пролетного строения

Нагрузка от веса плиты определена по формуле:

,                                                      (Б.1.3)

где - площадь поперечного сечения железобетонной плиты с учётом тротуаров, м; - удельный вес железобетона, кН/м.

=1,25·24,5=30,63 кН/м.

Интенсивность нагрузок от веса слоев одежд ездового полотна определена по формуле:

,                                                           (Б.1.4)

где , , - толщина, удельный вес и ширина соответствующего слоя одежды ездового полотна.

Нормативная нагрузка от веса перильного ограждения =0,14 кН/м.

Таблица Б.1.1 - Интенсивности постоянных нагрузок

________________

* Текст документа соответствует оригиналу. - Примечание изготовителя базы данных.

Для определения усилий от действия постоянных и пешеходных нагрузок (мост расположен в населенном пункте), а также для построения поверхностей влияния в элементах ферм использована пространственная расчётная модель пролётного строения (рисунок Б.1.4), реализованная в конечно-элементном расчетном комплексе. Геометрические и жесткостные характеристики элементов главных ферм и плиты проезжей части соответствуют фактическому исполнению конструкций. Узлы ферм приняты шарнирными.

Сечения и прикрепления одноименных элементов крайних и средней ферм одинаковы, поэтому поверхности влияния продольных сил получены для всех элементов только крайней фермы, заведомо испытывающей большее воздействие, чем средняя ферма. Расчетные площади нетто и брутто поперечных сечений и площади прикреплений приведены в таблицах Б.1.2…Б.1.4. Предельные значения усилий в таблице Б.1.5 определены по формулам (4.2.1) и (4.3.1). Поскольку верхний пояс ферм, анкеруясь с железобетонной плитой проезда, потерять общую устойчивость не может ни при каких обстоятельствах, его сечение рассчитано только по прочности. Величины предельных усилий для заклепок вычислены по формулам (4.5.25) и (4.5.26). Классы элементов приведены в таблице Б.1.6.

Рисунок Б.1.4 - Расчётная модель в конечно-элементном расчетном комплексе (а) и поверхность влияния продольного усилия N в элементе Н5-Н7 (б)

Таблица Б.1.2 - Расчетные площади нетто поперечных сечений элементов главных ферм

Таблица Б.1.3 - Расчетные площади несимметричных поперечных сечений сжатых элементов главных ферм

Таблица Б.1.4 - Расчетные площади прикреплений

Таблица Б.1.5 - Определение допустимых продольных усилий в элементах ферм

Таблица Б.1.6 - Определение допустимых классов нагрузок

Рисунок Б.1.5 - Конструкция пролетного строения

Для определения усилий от действия постоянных и пешеходных нагрузок, а также для построения поверхностей влияния усилий и напряжений использована пространственная расчётная модель пролётного строения (рисунок Б.1.6), реализованная в конечно-элементном расчетном комплексе. Геометрические и жесткостные характеристики элементов главных балок и связей соответствуют фактическому исполнению конструкций. Геометрические характеристики главной балки приведены в таблице Б.1.8.

Таблица Б.1.8 - Геометрические характеристики главных балок

Конструкции пролетного строения и мостового полотна симметричны относительно продольной оси, поэтому грузоподъемность рассчитана для двух главных балок. Для каждой из них предусмотрено по 11 проверок.

1) Расчет грузоподъемности балок на прочность по нормальным напряжениям.

Несущая способность вычислена по формуле (4.2.2).

Таблица Б.1.9 - Классы балок на прочность по нормальным напряжениям

=1,0; =1,0; =210,0 МПа

2) Расчет грузоподъемности балок на прочность по касательным напряжениям.

Несущая способность вычислена по формуле (4.2.9).

Таблица Б.1.10 - Классы балок на прочность по касательным напряжениям

=1,0; =210,0 МПа

3) Расчет балок на прочность поясных заклепок

Несущая способность вычислена по формуле (4.5.7) с учетом указаний п.4.5.21. Расчетная нагрузка для определения значения соответствует Н-10.

Таблица Б.1.11 - Вычисление несущей способности балок

=1,0; =147,0 МПа; =367,5 МПа; =2; =2,3 см; =4,153 см

Таблица Б.1.12 - Классы балок на прочность поясных заклепок

4) Расчет балок на общую устойчивость сжатого пояса

Несущая способность вычислена по формуле (4.3.11).

Таблица Б.1.13 - Вычисление несущей способности балок

=1,0; =210,0 МПа; =1,0

Таблица Б.1.14 - Классы балок на общую устойчивость сжатого пояса

5) Расчет балок на местную устойчивость стенки

Значения критических напряжений вычислены по формулам таблицы 4.3.3 для расчетного случая N 1.

Таблица Б.1.15 - Вычисление критических напряжений для отсеков балок

=1,0; =2,1·10 МПа; =1,0 см; =117 см; =126 см; =2,0; =1,2; =1,065; =0,062; =1,21; =0,3; =1,0 см; =14; =24 см; =4,5; =844,0 см; =42,53 см; =0,378

Таблица Б.1.16 - Напряжения в отсеках от расчетного воздействия нагрузки, МПа

Таблица Б.1.16* - Классы балок на местную устойчивость стенки
_______________

* Нумерация соответствует оригиналу. - Примечание изготовителя базы данных.

6) Расчет балок на прочность стыка

Несущая способность болтового поля вычислена по формуле (4.5.5) с учетом указаний п.4.5.19.

Таблица Б.1.17 - Вычисление несущей способности стыка

=1,0; =1,0; Ry=210,0 МПа =147,0 МПа; =367,5 МПа; =2; =2,3 см; =4,153 см; =64,0 см

Таблица Б.1.18 - Классы балок на прочность стыка