Руководство по определению грузоподъемности металлических пролетных строений железнодорожных мостов

МИНИСТЕРСТВО ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ СССР
ГЛАВНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ПУТИ
НАУЧНО ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ МОСТОВ

Утверждено

Главным управлением
пути МПС

30 ноября 1986 г.

РУКОВОДСТВО
ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ ГРУЗОПОДЪЕМНОСТИ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ПРОЛЕТНЫХ СТРОЕНИЙ
ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ МОСТОВ

МОСКВА
«ТРАНСПОРТ» 1989

Содержание

Приведены основные
положения, нормы и практические указания по определению грузоподъемности
балочных железобетонных, пролетных строений эксплуатируемых железнодорожных
мостов. Расчетные формулы построены на основе принятой в СССР методики расчета
инженерных сооружении но предельным состояниям. Руководство составили
сотрудники НИИ мостов ЛИИЖТа А.X.
Астрахан, А.Л. Брик, А.М. Немзер, А.Н. Яблонский; сотрудники кафедры «Мосты»
МИИТа Н.Н Богданов, И.Ш. Гершуни, В.А. Евдокимов; сотрудники кафедры «Мосты»
НИИЖТа С.А. Бокарев, Ю.М. Широков, А.Н. Яшнов. В разработке Руководства
принимали участие З.В. Ботвиник (НИИ мостов), Г.М. Власов (НИИЖТ), А.И.
Богатырев, Г.И. Богданов, Э.С. Карапетов (ЛИИЖТ), О.С. Шебякин (Отдел
инженерных сооружении ЦП МПС).

ПРЕДИСЛОВИЕ

Настоящее Руководство по
определению грузоподъемности железобетонных пролетных строений железнодорожных
мостов представляет собой переработанное и дополненное Руководство 1974 г. При
переработке учтен опыт эксплуатации железобетонных мостов, а также результаты
научно-исследовательских работ, позволяющие уточнить расчеты.

С целью унификации методик
определения грузоподъемности металлических и железобетонных пролетных строений
в настоящем Руководстве сохранены принципы расчета пролетных строений методом
классификации и эталонная нагрузка по схеме H1.

Все данные по обращающимся в
настоящее время и перспективным подвижным нагрузкам на железных дорогах
приведены в Указаниях по определению условий пропуска поездов по
железнодорожным мостам.

Переработка Руководства
осуществлена Научно-исследовательским институтом мостов ЛИИЖТа, кафедрами
«Мосты» МИИТа и НИИЖТа при участии кафедры «Мосты» ЛИИЖТа. Отдельные положения
и принципиальные вопросы рассмотрены комиссией инженерных сооружений и
строительства научно-технического совета МПС.

Заместитель начальника

Главного управления пути МПС                                                 А.П. Яриз

1. ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ

Основные положения определения грузоподъемности пролетных строений
методом классификации

1.1. В соответствии с
требованиями Правил технической эксплуатации железных дорог Союза ССР все мосты
железнодорожной сети классифицируют по грузоподъемности с целью определения
условий пропуска по ним различных поездных нагрузок, включая тяжелые
транспортеры, и для решения вопросов об усилении, ремонте или замене
сооружений.

1.2. Классификация по
грузоподъемности железобетонных пролетных строений железнодорожных мостов и
определение условий их эксплуатации производятся на основании настоящего
Руководства.

Руководство разработано
применительно к балочным однопутным разрезным железобетонным пролетным
строениям всех типов и норм проектирования под железную дорогу нормальной
колеи. Грузоподъемность железобетонных пролетных строений других систем
(неразрезных, рамных, арочных) до разработки специальных указаний следует
определять в соответствии с действующими нормативными документами по
проектированию мостов с учетом фактического состояния сооружений.

1.3. При определении
грузоподъемности пролетных строений и условий их эксплуатации необходимо учитывать:

а) фактическую прочность бетона и
арматурной стали, из которых изготовлено пролетное строение;

б) физическое состояние пролетных
строений, т.е. наличие в них дефектов и повреждений, появившихся в процессе
эксплуатации, атмосферных воздействий и других причин;

в) фактическую толщину
балластного слоя;

г) фактическое смещение оси пути
относительно оси пролетного строения.

1.4. Определение грузоподъемности
железобетонных пролетных строений железнодорожных мостов методом классификации
производится по предельным состояниям первой группы (на прочность и
выносливость).

Для каждого элемента пролетного
строения (плиты балластного корыта, главных балок) определяют максимальную
интенсивность временной вертикальной равномерно распределенной нагрузки,
которая не вызывает наступление предельного состояния при нормальной
эксплуатации моста. Рассчитанную таким образом интенсивность в дальнейшем для
краткости называют допускаемой временной нагрузкой.

Допускаемую временную нагрузку k выражают в единицах эталонной нагрузки k_н с учетом соответствующего динамического коэффициента (1 + m). Число единиц эталонной нагрузки является
классом элемента пролетного строения К:

                                                                                                                      (1.1)

где y — коэффициент, унифицирующий результаты
классификации главных балок металлических и железобетонных пролетных строений
(см. п. 3.6).
Значения k и k_н определяют
для одной и той же линии влияния (по ее длине и положению вершины).

В качестве эталонной нагрузки k_н принимают
временную вертикальную эквивалентную нагрузку по схеме H1 (приложение 1).

1.5. Подвижной состав
(локомотивы, вагоны, транспортеры, краны н другие специальные нагрузки)
классифицируют по воздействию на пролетные строения мостов с выражением
эквивалентной нагрузки от подвижного состава в единицах той же эталонной
нагрузки k_н, число единиц которой — класс подвижного
состава К₀.

Классификацию подвижного состава
выполняют в соответствии с указаниями раздела 7.

Сравнение классов подвижного состава
с классами элементов пролетных строений позволяет судить о возможности и
условиях пропуска его по мостам.

1.6. Главные балки пролетных
строений с напрягаемой арматурой без существенных дефектов (трещин в нижних
поясах; наклонных трещин в вертикальных стенках; трещин, отделяющих плиту от
стенки) имеют достаточную грузоподъемность, и их расчет допускается не
производить. В случае необходимости расчет главных балок пролетных строений с
напрягаемой арматурой выполняют согласно указаниям приложения 2.

Способы определения грузоподъемности

1.7. При
определении грузоподъемности пролетных строений в первую очередь следует
установить возможность использования сведений о грузоподъемности типовых
пролетных строений. Для этого необходимо сопоставить данные, полученные при
обследовании пролетного строения, с данными по типовым проектам, приведенными в
приложениях 2
и 3.

Сопоставляют по всем размерам
поперечных сечений, продольным размерам, количеству диафрагм и виду водоотвода.
Кроме того, следует сопоставить данные о годе выпуска проекта с годом
изготовления пролетного строения. Если все эти показатели совпадают с
проектными, то для пролетных строений с ненапрягаемой арматурой следует
измерить диаметр рабочей арматуры по меньшей мере в одном месте, вскрыв в
случае необходимости защитный слой бетона.

При совпадении указанных
сведений, а также данных о смещении оси пути и толщине балластного слоя на
мосту грузоподъемность пролетного строения может быть определена по данным о
классах элементов соответствующего проекта пролетного строения.

1.8. При отсутствии возможности
использовать сведения о типовых пролетных строениях (см. п. 1.7)
грузоподъемность пролетных строений с ненапрягаемой арматурой определяют на
основе следующих способов:

1) расчета пролетного строения по
опалубочным и арматурным чертежам (см. разд. 4);

2) сопоставления расчетных норм,
по которым проектировали пролетное строение, с действующими нормативными
документами (см. разд. 5).

Первый из этих способов применяют
при наличии достоверных арматурных чертежей; при отсутствии таких чертежей
можно использовать второй способ. Если грузоподъемность пролетного строения,
определенная по второму способу или путем привязок к одному из рассчитанных
пролетных строении (см. п. 1.7)
недостаточна, рекомендуется уточнить грузоподъемность путем расчета по первому
способу, используя данные выборочного вскрытия арматуры, или путем испытания
моста (см. разд. 8), проводимого
специализированными организациями.

При наличии в пролетном строении
дефектов, влияющих на грузоподъемность, оно должно быть рассчитано в
соответствии с указаниями разд. 6.

Расчетные схемы и сечения

1.9. Определение грузоподъемности
пролетного строения включает расчеты в сечениях плиты балластного корыта и
главных балок.

Расчет плиты балластного корыта
выполняют по балочной расчетной схеме в направлении поперек оси моста. Ширину
рассчитываемого участка плиты принимают равной 1 м вдоль оси моста.

Расчетной схемой главной балки
считается свободно опертая балка с расчетным пролетом l, равным расстоянию между центрами опорных
частей. При отсутствии опорных частей, а также в случае применения плоских
опорных частей

                                                                                                                             (1.2)

где l‘ — расстояние в свету между передними гранями
площадок опирания пролетного строения на опоры; b — длина площадки опирания пролетного строения
на подферменнике опоры.

1.10.
Расчетными сечениями являются:

для консольной части плиты
балластного корыта — сечения в 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.

2. РАСЧЕТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МАТЕРИАЛОВ

Бетон

2.1.
Расчетные сопротивления бетона приведены в табл. 2.1 в зависимости от фактической прочности
бетона, определяемой при обследовании (см. п. 8.9).
Для промежуточных значений фактической прочности бетона расчетные сопротивления
определяются по интерполяции.

Расчетные сопротивления бетона
сжатию в расчетах элементов на выносливость следует вычислять по формуле

R_bf = 0,6e_bR_b,                                                                                                                         (2.1)

где e_b — коэффициент, зависящий от асимметрии цикла
напряжений r_b (см. п. 2.3):

Модули упругости бетона Е_b при фактической прочности бетона R в конструкции имеют следующие значения:

Таблица 2.1. Расчетные сопротивления
бетона

Примечания. 1. При классификации
пролетных строений мостов, эксплуатируемых при расчетной минимальной
температуре воздуха ниже минус -10 °С, табличные значения следует умножать на
коэффициент условий работы 0,9.

2. Расчетную
минимальную температуру воздуха определяют согласно указаниям СНиП 2.05.03-84.

Арматура

2.2.
Расчетные сопротивления ненапрягаемой стержневой арматуры растяжению R_s и сжатию R_sc, МПа
(кгс/см²), при расчете элементов на прочность:

Арматура гладкая
………………………….. 190(1900)

Арматура периодического профиля
… 240(2400)

Расчетные сопротивления
напрягаемой арматуры следует принимать по табл. 2.2.

Таблица 2.2. Расчетные сопротивления
напрягаемой арматуры

При наличии сведений о марке и классе
арматурной стали, использованной в пролетном строении, допускается
устанавливать ее расчетные сопротивления согласно указаниям СНиП
2.05.03-84.

Расчетные сопротивления
арматурной стали для ненапрягаемой R_sf и напрягаемой арматуры R_pf при расчете элементов на выносливость следует
определять по формулам:

R_sf = e_rsR_s;                                                                                                                            (2.2)

R_pf = e_rpR_p,                                                                                                                           
(2.3)

где e_rs, e_rp — коэффициенты, зависящие от асимметрии цикла напряжений в арматуре r (см. п. 2.3)
и принимаемые по табл. 2.3.

Таблица 2.3. Коэффициенты e_rs
и e_rp

Коэффициенты п’ (условное отношение модулей упругости арматуры и бетона), используемые
в расчетах элементов с ненапрягаемой арматурой на выносливость, принимают в
зависимости от фактической прочности бетона R в конструкции, МПа (кгс/см²):

Для промежуточных
значений прочности бетона коэффициент п’ определяют по интерполяции.

Модуль упругости ненапрягаемой
арматуры E_s принимают
равным 2,1×10⁵ МПа (2,1×10⁶ кгс/см²),
напрягаемой арматуры Е_р — 1,8×10⁵ МПа (1,8×10⁶ кгс/см²).

2.3.
Асимметрию цикла напряжений для бетона пролетных строений с ненапрягаемой
арматурой следует определять по формуле

                                                                                                                    (2.4)

где М_р — изгибающий момент в расчетном
сечении элемента от постоянных нагрузок; М_k — изгибающий момент в расчетном сечении элемента
от временной нагрузки.

Значения М_р определяют:

для внутренней и внешней консолей
плиты балластного корыта по формулам (4.8)
и (4.9) при п_р = п’_р
= 1;

для монолитного участка плиты
балластного корыта между соседними ребрами по формуле

М_р = А(p_b + p_p)l²_р;                                                                                                                 (2.5)

для главной балки по формуле (4.22) при п_р = п’_р
= 1.

Значения М_k определяют:

для плиты балластного корыта по
формуле

                                                                                                                  (2.6)

для главной балки по формуле

M_k = We_Mk‘Q.                                                                                                                       (2.7)

В формулах (2.5) — (2.7):

А — 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

p_b, p_p — нагрузки соответственно от веса плиты и веса
балласта;

l_р — расстояние между внутренними гранями ребер;

k‘ — минимальное значение допускаемой временной
нагрузки k, полученное при расчете
на прочность соответственно плиты балластного корыта или главных балок;

l_а — длина распределения временной нагрузки:

 для
внешней консоли плиты l_а = D — z;

 для
внутренней консоли плиты l_а = l‘_k — z;

 для
монолитного участка плиты l_а = l_р;

h_M — коэффициент, принимаемый по табл. 4.1;

Q — коэффициент
уменьшения динамического воздействия временной нагрузки, принимаемый по
приложению 4;

b — расчетная ширина
плиты, принимаемая равной 1 м;

l₀ -длина распределения временной нагрузки,
определяемая по формуле (4.4) или (4.5);

W — площадь линии
влияния изгибающего момента, определяемая по формуле (4.21);

e_M — доля временной нагрузки, приходящаяся на главную балку (см. пп. 3.7-3.9).

Асимметрию цикла напряжений для
ненапрягаемой арматуры следует принимать:

При 0 £ r_b £ 0,2
…. r = 0,3

  
»   0,2 < r_b £ 0,75 … r = 0,15 + 0,8r_b,

  
»   0,75 < r_b …… r = r_b

Здесь r_b определяют по формуле (2.4).

3. НАГРУЗКИ И КОЭФФИЦИЕНТЫ

3.1. Нормативные вертикальные
нагрузки от веса пролетного строения и балласта с частями пути определяют по
фактическим размерам элементов пролетного строения и балластной призмы с учетом
удельных весов материалов g_н, 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(7,86)

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.

3.2. 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%.

3.3.
Коэффициент надежности по нагрузке п_р для всех постоянных нагрузок, кроме веса балласта с частями
пути, принимают равным 1,1.

Коэффициент надежности по
нагрузке п’_р для
веса балласта с частями пути принимают равным 1,2.

3.4.
Динамические коэффициенты к эталонной нагрузке (1 + m) и к нагрузке от обращающегося подвижного
состава (1 + m₀) принимают равными:

а) при расчете главной балки

для эталонной нагрузки и для всех
поездных нагрузок в зависимости от толщины балластного слоя под шпалой h_b по оси моста:

при h_b £ 0,25
м

                                                                                                    (3.1)

при h_b ³ 1,00 м

1 + m = 1 + m₀ = 1,00,

где l — расчетный пролет, м;

для промежуточных значений h_b значения (1 + m) и (1 + m₀) определяют по интерполяции;

для консольных кранов в рабочем
положении

1 + m₀ = 1,10;

б) при расчете плиты балластного
корыта

h_b, м …. 0,25   
0,50     0,75     1,00

1+m, …. 1,50   
1,43     1,33     1,27

для промежуточных значений h_b значения (1 + m) определяют по интерполяции; величину (1 + m₀) принимают по рис. 3.1
в зависимости от минимального расстояния между осями в схеме временной нагрузки
a_k и
толщины балластного слоя под шпалой h_b по оси моста. Значения динамического
коэффициента (1 + m₀), полученного по рис. 3.1,
следует умножать на 1,1 для пути на песчаном балласте и на 0,9 для пути на
железобетонных шпалах.

Уменьшение динамической добавки m₀ в расчетах на выносливость учитывают с помощью коэффициента Q, который принимают согласно приложению 4,
и вводят в формулы для определения допускаемой временной нагрузки k.

3.5. Коэффициент надежности по
нагрузке п_k для временной нагрузки принимают равным 1,15
независимо от длины загружения.

Рис. 3.1. Зависимость динамического
коэффициента l + m₀
от минимального расстояния между осями a_k в схеме временной нагрузки

3.6.
Коэффициент y, предназначенный для унификации результатов
классификации главных балок металлических и железобетонных мостов, принимают:

при расчете главных балок (рис.
3.2)

                                                                                                                      (3.2)

где l — расчетный пролет, м.

При расчете плиты балластного
корыта y = 1,00.

Рис. 3.2. Зависимость коэффициента y от расчетного пролета
l

Распределение временной нагрузки между главными балками

3.7. 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.
3.3):

                                                                                       (3.3)

                                                                                        (3.4)

где A₁, А₂, B₁, B₂ — коэффициенты, принимаемые по табл. 3.1 (для балки 2 коэффициенты подставляют в формулы
(3.3) и (3.4) с обратным знаком);

е₁, е₂ — смещения оси пути, м,
относительно оси пролетного строения соответственно над левым (x = 0) и правым (х = 1) опорными сечениями; величины е₁, е₂ положительны при смещении
соответствующих точек пути в сторону балки 1; с — расстояние
между осями главных балок, м;

Рис. 3.3. Схема расположения пути на
пролетном строении

Таблица 3.1. Коэффициенты A₁, А₂, B₁ и В₂

Примечание.
Для промежуточных значений х коэффициент
А₂ определяют по интерполяции.

б) для пролетных строений,
имеющих более двух главных балок под один путь,

                                                                                                          (3.5)

где т — число балок; е — смещение оси пути относительно оси
пролетного строения, определяемое для e_Mi по формуле e = (e₁ + e₂)/2; e_Qi — над соответствующим опорным сечением; z_i, z_j — расстояния от оси соответственно i-й и j-й балок до оси пролетного строения с учетом
знака.

3.8. 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. 3.3):

                                                                                                                 (3.6)

при х < 0,5l

                                                                                                                 (3.7)

при х > 0,5l

                                                                                                                (3.8)

Знак «+» для балки 1, знак «-» для балки 2;

e₁ и e₂ принимают согласно указаниям п. 3.7;

б) для пролетных строений,
имеющих более двух не связанных между собой главных балок под один путь, e_Mi = e_Qi по табл. 3.2.

Таблица 3.2. Доли временной нагрузки

Примечания. 1. Значение е определяют согласно указаниям п. 3.7; для промежуточных е значения e_Mi, e_Qi определяют по интерполяции.

2. Балки нумеруют последовательно, начиная с крайней, в сторону которой
смещена ось пути.

3.9. 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 по приложению 5.
Если полученные при этом классы главных балок ниже соответствующих классов
нагрузки, рекомендуется уточнить величины e_M и e_Q на основании результатов испытания пролетного
строения (см. п. 8.10).

4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГРУЗОПОДЪЕМНОСТИ ПРОЛЕТНЫХ СТРОЕНИЙ С
НЕНАПРЯГАЕМОЙ АРМАТУРОЙ ПО ОПАЛУБОЧНЫМ И АРМАТУРНЫМ ЧЕРТЕЖАМ

Общие указания

4.1.
Определение грузоподъемности пролетных строений по опалубочным и арматурным
чертежам основано на расчете плиты балластного корыта и главных балок в
расчетных сечениях (см. п. 1.10).

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 6.

Расчет на прочность

Расчет плиты балластного корыта
по изгибающему моменту

4.2.
Допускаемую временную нагрузку по прочности следует определять по формулам:

для сечения внешней консоли
плиты, расположенного на расстоянии z от наружной грани ребра (рис. 4.1, а),

                                                                                                               (4.1)

для сечения внутренней консоли
плиты, расположенного на расстоянии z от внутренней грани ребра (рис. 4.1, б),

                                                                                                              (4.2)

для монолитного участка плиты
между соседними ребрами

                                                                                                      (4.3)

где l₀ — длина распределения давления от временной нагрузки поперек оси моста:

l₀ = B + D‘ + D«.                                                                                                                    (4.4)

Рис. 4.1. Расчетные схемы плиты балластного
корыта:
а — пролетное строение с монолитной плитой; б — то же с внутренними консолями

Таблица 4.1. Коэффициенты h_М

Примечания 1. Для внешних консолей плиты с шириной балластного
корыта между бортами b₀ < 4,0 м следует принимать
h_М = 1,30.

2. Для
внутренних консолей плиты при укладке пути на песчаном балласте следует
принимать h_М = 1,50.

3.
Для промежуточных значений h_b и е значения h_М следует определять по интерполяции.

При выполнении условий  и  формула для l₀ приобретает вид

                                                                                                                     (4.5)

В формулах (4.1) — (4.5):

М, М_I, М_II — предельные изгибающие моменты в расчетных
сечениях (см. рис. 4.1), вычисляемые
согласно указаниям п. 4.4;

М_р — изгибающий момент от постоянной нагрузки,
вычисляемый согласно указаниям п. 4.3;

h_М — коэффициент, учитывающий неравномерное
распределение давления на плиту, принимаемый по табл. 4.1;

n_k = 1,16;

b — расчетная ширина
плиты, равная 1 м;

D — длина
распределения временной нагрузки на внешних консолях, определяемая по формулам
(рис. 4.1,
а):

для балки 1

                                                                                                   (4.6)

для балки 2

                                                                                                 (4.7)

причем, если  или , то следует соответственно принимать  и ;

 -длина внутренней консоли плиты;

l_р — расстояние между внутренними гранями
соседних ребер;

В — расстояние между наружными гранями ребер;

l_s —
длина шпалы;

е — смещение оси пути относительно оси
пролетного строения (положительное при смещении оси пути в сторону балки 1);

,  — толщина слоя балласта соответственно под
левым и правым концами шпалы;

,  — расстояния между наружной гранью
ребра и внутренней гранью соответственно левого и правого бортов.

Проверка по грузоподъемности
бортов балластных корыт, предусмотренных проектом, не требуется. Проверка
усиленных бортов производится по методике, изложенной в типовых решениях
(«Типовые решения переустройства малых мостов и труб» 501-0-51, МПС,
Гипротранспуть, 1975).

4.3.
Изгибающий момент от постоянных нагрузок допускается определять без учета их
фактической неравномерности по формулам (см. рис. 4.1):

для внешней консоли плиты

(4.8)

для внутренней консоли плиты

                                                                                                (4.9)

для монолитного участка плиты
между соседними ребрами

                                                                                                         (4.10)

где  — коэффициенты надежности по нагрузке
для постоянных нагрузок, принимаемые согласно п. 3.3;
Р₀, Р_bt — нагрузки соответственно от веса перил и
борта балластного корыта, кН (тс); р_t — нагрузка от веса тротуара, кН/м (тс/м); р_р, р_b — нагрузки соответственно от веса плиты и
балласта с частями пути, осредненные в пределах расчетного пролета, кН/м
(тс/м); l_t — длина
внешней консоли плиты с учетом тротуара, м; l_k — длина внешней консоли плиты, м.

При наличии каких-либо
дополнительных нагрузок на внешних консолях плиты их следует учесть в формуле (4.8) с коэффициентом надежности 1,1.

4.4.
Предельный изгибающий момент следует определять по формуле

                                                                                    (4.11)

где R_b — расчетное сопротивление бетона сжатию,
принимаемое по табл. 2.1;
b — расчетная ширина
плиты, равная 1 м; х —
высота сжатой зоны бетона, определяемая по формуле

                                                                                                                 (4.12)

h₀ = h — а_s — рабочая высота сечения; здесь h — высота сечения; а_s — расстояние от центра тяжести растянутой
продольной арматуры до ближайшей грани сечения; R_s, R_sc — расчетные сопротивления соответственно
растянутой и сжатой арматуры, принимаемые согласно п. 2.2;
A_s,  — площади сечений соответственно растянутой и
сжатой арматуры;  — расстояние от центра тяжести сжатой
арматуры до ближайшей грани сечения.

При x > z_gh₀ следует принимать x = z_yh₀. Значения z_y определяют по формуле

                                                                                    (4.13)

здесь R_b и R_s принимают в мегапаскалях (МПа).

Площадь  в формулах (4.11) и (4.12)
учитывают полностью, если , а , где x₁ — высота сжатой зоны бетона, определяемая без учета сжатой арматуры ; x₂ — то же с учетом .

Если , a , то  учитывают с коэффициентом . При этом d учитывают в пределах 0 £ d £ 1, а при d < 0 предельный изгибающий момент
определяют по формуле

                                                                                                                (4.14)

При  в формулах (4.11) и (4.12)
принимают .

Расчет плиты балластного корыта
по поперечной силе

4.5. Допускаемую временную нагрузку
по прочности следует определять по формулам (см. рис. 4.1):

для сечения внешней консоли
плиты, расположенного на расстоянии z от наружной грани ребра,

                                                                                                                 (4.15)

для сечения II—II
внутренней консоли и монолитного участка плиты между соседними ребрами

                                                                                                                    (4.16)

где Q — предельная поперечная сила, определяемая по
формуле

Q = 0,75R_btbh₀;
                                                                                                                    (4.17)

h_Q — коэффициент,
учитывающий неравномерное распределение давления на плиту, принимаемый по табл.
4.2; R_bt — расчетное сопротивление бетона растяжению,
принимаемое по табл. 2.1.

Поперечную силу от постоянной
нагрузки Q_p вычисляют
по формулам:

для внешней консоли плиты

Q_p = n_p[P₀
+ P_bt + p_t(l_t – l_k) + p_p(l_k — z)] + n‘_pp_b(l_b — z);                                                           (4.18)

для внутренней консоли и
монолитного участка плиты между соседними ребрами

                                                                                                          (4.19)

обозначения см. пп. 4.1,
4.2,
4.3.

При наличии каких-либо
дополнительных нагрузок на внешних консолях их следует учесть в формуле (4.18) с коэффициентом надежности 1,1.

Таблица 4.2. Коэффициенты h_Q

Примечания. 1. Для внешних консолей плиты с шириной балластного
корыта между бортами b₀ < 4,0 м следует принимать
h_Q =130. 2. Для внутренних
консолей плиты при укладке пути на песчаном балласте следует принимать h_Q = 1,50. 3. Для промежуточных
значений h_b и е значения h_Q следует определять по интерполяции.

Расчет главной балки по изгибающему
моменту

4.6.
Допускаемую временную нагрузку по прочности для сечения главной балки,
расположенного на расстоянии а от
ближайшей опоры, следует определять по формуле

                                                                                                                       (4.20)

где М — предельный изгибающий момент в
рассматриваемом сечении, вычисляемый в соответствии с указаниями п. 4.7; М_р — изгибающий момент от постоянной
нагрузки; n_k = 1,15; e_M — доля временной нагрузки, приходящаяся на
балку (см. пп. 3.7-3.9);
W — площадь линии
влияния изгибающего момента в рассматриваемом сечении, определяемая по формуле

                                                                                                                          (4.21)

l — расчетный пролет.

В случае когда постоянную
нагрузку принимают равномерно распределенной по длине пролетного строения

                                                                                                          (4.22)

где п_р,  — коэффициенты надежности для постоянных
нагрузок, принимаемые согласно п. 3.3;
р_р, р_b — постоянные нагрузки от веса балласта с
частями пути и веса пролетного строения с обустройствами на одну главную балку,
кН/м (тс/м).

4.7. В
расчетное сечение главной балки следует включать плиту балластного корыта,
находящуюся частично или полностью в сжатом зоне. Учитываемая в расчете длина
консоли плиты (таврового, двутаврового и подобного им сечения главной балки) не
должна превышать 6h_f, считая от начала свеса (рис. 4.2). Начало
свеса принимают от ребра балки или от конца вута, если он имеет уклон 1:3 и
более. Со стороны соседней балки длина консоли, вводимая в расчет, не должна
превышать l_р/2, где l_р — расстояние между внутренними гранями ребер.

Рис. 4.2. Расчетная схема для поперечного
сечения главной балки

Приведенную по площади толщину
сжатого пояса h_f определяют как результат деления площади плиты с учетом вутов и ребра
(в пределах высоты вутов) на ширину плиты b_f. Борта плиты в расчетное сечение не включают.

Высота сжатой зоны бетона (см.
рис. 4.2)

                                                                                           (4.23)

при x > z_gh₀ следует
принимать x = z_yh₀, где коэффициент z_y определяют по формуле (4.13); b —
толщина стенки. Остальные обозначения см. п. 4.4 и
рис. 4.2.

Предельный изгибающий момент в
расчетном сечении главной балки при x > h_f

                                           (4.24)

При x £ h_f изгибающий момент М определяют по формулам (4.11), (4.12) с заменой b на b_f.

Расчет главной балки по поперечной
силе

4.8.
Допускаемая временная нагрузка по прочности для наклонного сечения главной
балки

                                                                                                                         (4.25)

где Q — предельная
поперечная сила в рассматриваемом сечении, вычисляемая согласно указаниям п. 4.9;
Q_p — поперечная сила в рассматриваемом сечении от постоянных нагрузок; e_Q — доля временной нагрузки, приходящаяся на балку, принимаемая согласно
указаниям пп. 3.7-3.9;
W_k — площадь линии влияния поперечной силы, загружаемой временной
нагрузкой;

                                                                                                                       (4.26)

a — расстояние от верхнего
конца рассматриваемого наклонного сечения до ближайшей опоры по горизонтали
(рис. 4.3).

Рис. 4.3. Схема для расчета на поперечную
силу

В случае когда постоянную
нагрузку принимают равномерно распределенной по длине пролетного строения,

                                                                                                         (4.27)

здесь Q_p — площадь линии влияния поперечной силы;

                                                                                                                           (4.28)

4.9.
Предельную поперечную силу Q принимают как минимальную из значений:

по сжатому бетону между
наклонными трещинами

Q = 0,3j_wj_bR_bbh₀;                                                                                                                (4.29)

по наклонной трещине в наиболее опасном наклонном сечении

                                                                                   (4.30)

В формулах (4.29), (4.30):

j_w = 1 + 5E_sm/E_b,                                                                                                                  (4.31)

но не более 1,3;

E_s, E_b —
модули упругости арматуры и бетона, принимаемые согласно пп. 2.1;
2.2;

m
= A_sw/(bs);

A_sw —
площадь сечения всех ветвей хомутов в поперечном сечении главной балки;

s — шаг хомутов;

j_b = 1 — 0,01R_b;

R_b — расчетное
сопротивление бетона сжатию, МПа, принимаемое по табл. 2.1;

R_s —
расчетное сопротивление ненапрягаемой арматуры, принимаемое согласно п. 2.2;

SA_si — сумма площадей сечений отогнутых стержней,
пересекаемых расчетным сечением;

a — угол наклона
отогнутых стержней к продольной оси;

с — длина проекции наклонного сечения на
продольную ось элемента.

Поперечное усилие, воспринимаемое
бетоном,

                                                                                                                      (4.32)

В формуле (4.32):

R_bt —
расчетное сопротивление бетона растяжению, принимаемое по табл. 2.1;

b, h₀ — толщина ребра и рабочая высота поперечного
сечения, пересекающего центр сжатой зоны наклонного сечения.

Длину проекции с наиболее
опасного наклонного сечения на продольную ось элемента определяют по следующим
правилам.

На участках длиной 2h₀ от опорного сечения выполняют проверку наклонных сечений с углом
наклона к опорному (вертикальному) сечению 45°. Если толщина стенки, шаг и состав сечения
хомутов постоянны по длине балки или изменяются плавно, то проверяют одно
наклонное сечение, длина проекции которого

                                                                                                                  (4.33)

но не более 2h₀.

При резком изменении толщины
стенки, кроме указанного (сечение 1), должны быть проверены еще два наклонных
сечения: заканчивающееся у места изменения толщины стенки (сечение 2) и начинающееся от него (сечение 3), как показано на рис. 4.3.

Расчет на выносливость

Расчет плиты балластного корыта

4.10.
Допускаемую временную нагрузку следует определять по формулам:

а) для сечения внешней консоли
плиты, расположенного на расстоянии z от наружной грани ребра:

по выносливости бетона

                                                                                      (4.34)

по выносливости арматуры

                                                                                   (4.35)

б) для сечения внутренней консоли
плиты, расположенного на расстоянии z от внутренней грани ребра:

по выносливости бетона

                                                                                        (4.36)

по выносливости арматуры

                                                                                   (4.37)

в) для монолитного участка плиты
между соседними ребрами:

по выносливости бетона

                                                                                             (4.38)

по выносливости арматуры

                                                                                           (4.39)

В формулах (4.34)-(4.39):

Q — коэффициент
уменьшения динамического воздействия временной нагрузки для расчета плиты
балластного корыта, принимаемый по приложению 4;

R_bf, R_st — расчетные сопротивления бетона и растянутой
арматуры при расчете элементов на выносливость, определяемые по формулам (2.1) и (2.2);

I_red —
момент инерции приведенного сечения;

                                                                          (4.40)

х’ — высота сжатой зоны;

                                                       (4.41)

М_р — изгибающий момент от постоянных нагрузок,
вычисляемый по формулам (4.8), (4.9) и (4.10) при n_p = n‘_p = 1;

А — коэффициент, принимаемый равным 2 для
сечения I—I и равным 1,25 для сечения II—II
(см. рис. 4.1);

п’ — коэффициент, принимаемый по п. 2.2;

остальные обозначения см. пп. 4.1-4.4
и разд. 2.

Расчет главной балки

4.11.
Допускаемые временные нагрузки для расчетного сечения главной балки,
расположенного на расстоянии а от
ближайшей опоры, следует определять по формулам:

по выносливости бетона

                                                                                                  (4.42)

по выносливости арматуры

                                                                                        (4.43)

В формулах (4.42)-(4.43):

Q — коэффициент уменьшения динамического
воздействия временной нагрузки для расчета главной балки, принимаемый по
приложению 4;

W — площадь линии влияния изгибающего момента в
рассматриваемом сечении, определяемая по формуле (4.21);

I_red —
момент инерции приведенного сечения;

                                           (4.44)

х’ — высота сжатой зоны;

             (4.45)

если x‘ £ h_f, то х’ и I_red следует определять по формулам (4.40) и (4.41) с заменой b на b_f; М_p — изгибающий момент от постоянных нагрузок, вычисляемый
согласно указаниям п. 4.6
при п_p=п’_р=1; а_u — расстояние от растянутой грани сечения до оси ближайшего ряда арматуры
(см. рис. 4.2);
остальные обозначения см. пп. 4.6-4.7
и разд. 2.

5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГРУЗОПОДЪЕМНОСТИ ПРОЛЕТНЫХ СТРОЕНИЙ С
НЕНАПРЯГАЕМОЙ АРМАТУРОЙ НА ОСНОВЕ СОПОСТАВЛЕНИЯ РАСЧЕТНЫХ НОРМ

Общие указания

5.1. Определение грузоподъемности
пролетных строений по данному способу основано на расчете плиты балластного
корыта и главных балок в рас четных сечениях (см. п. 1.10) путем сопоставления расчетных
норм, по которым проектировалось сооружение, и действующих нормативных
документов.

Данный способ допускается
применять при наличии: сведений о расчетной временной нагрузке и нормах или
технических указаниях, по которым было запроектировано пролетное строение (см.
приложения 7,
8);

сведений об арматурной стали,
использованной в пролетном строении в качестве рабочей арматуры;

данных о фактической прочности
бетона (см. раздел 8).

При отсутствии сведений о нормах
на проектирование допускается принять, что пролетное строение запроектировано
по действовавшим в год изготовления (постройки) сооружения техническим
условиям.

Пример определения
грузоподъемности пролетного строения с ненапрягаемой арматурой на основе
сопоставления расчетных норм приведен в приложении 9.

Расчет плиты балластного корыта

5.2.
Допускаемую временную нагрузку по прочности следует определять по формулам (см.
рис. 4.1):

для сечения внешней консоли
плиты, расположенного на расстоянии z от наружной грани ребра,

                       (5.1)

для монолитного участка плиты между соседними ребрами

                                                                 (5.2)

В формулах (5.1), (5.2):

А — коэффициент, принимаемый равным 8,75 при
расчетах в системе СИ и 0,875 — при расчетах в технической системе;

К_н — класс временной нагрузки, на которую
рассчитывали пролетное строение, в единицах эталонной нагрузки (см. приложение 7);

1 + m₁ -динамический коэффициент по нормам, по которым рассчитывали пролетное
строение (см. приложение 8);

 — длина шпалы, принятая при проектировании;

 -толщина слоя балласта под шпалами, принятая при проектировании
пролетного строения (при отсутствии данных следует принимать  м);

p₁ — нагрузка от веса плиты и балласта с частями
пути, принятая при проектировании пролетного строения, кН/м (тс/м);

 — нагрузка от веса перил, принятая при
проектировании пролетного строения, кН (тс).

Коэффициент b вычисляют по формуле

                                                                                                                             (5.3)

где R_s — расчетное сопротивление растянутой арматуры,
принимаемое согласно п. 2.2; R_a — допускаемое напряжение для растянутой
арматуры по нормам, по которым проектировали пролетное строение (см. приложение
8);
j — относительное
изменение площади сечения арматуры, вычисляемое по формуле (6.1).

Расчет главной балки

5.3. Допускаемую временную
нагрузку по прочности для расчетного сечения главной балки следует определять
по формуле

                                                                 (5.4)

где e_M — доля временной нагрузки, приходящаяся на
балку, вычисляемая согласно указаниям пп. 3.7-3.9;
k_н — нормативная эквивалентная нагрузка от
эталонного поезда по схеме H1
для линии влияния изгибающего момента в рассматриваемом сечении (см. приложение
1); m — число балок; p₁ — интенсивность постоянной нагрузки на балку, принятая при
проектировании пролетного строения; остальные обозначения см. пп. 4.6,
5.2.

6. УЧЕТ ВЛИЯНИЯ ДЕФЕКТОВ ПРОЛЕТНОГО СТРОЕНИЯ

Общие указания

6.1. При оценке грузоподъемности
плиты балластного корыта и главных балок должно быть учтено влияние дефектов и
повреждений, выявленных при обследовании пролетного строения (см. раздел 8).

Учет дефектов и повреждений в
расчетах на прочность выполняют по указаниям настоящего раздела. Методика учета
дефектов в расчетах на выносливость приведена в приложении 10.

Учет ослабления арматуры коррозией и выключенных из работы стержней

6.2. Учет ослабления арматуры
коррозией н выключенных из работы стержней производится путем введения в
расчетные формулы фактической площади сечения стержней рабочей арматуры (см.
разд. 4)
или относительного изменения площади сечения арматуры j (см. раздел 5),
определенных при обследовании пролетного строения.

Относительное изменение площади
арматуры определяют как отношение площади поперечного сечения продольной
рабочей арматуры с учетом ослабления ее коррозией и выключенных из работы
стержней A_si к
площади той же арматуры без учета ее ослабления A_s:

                                                                                                 (6.1)

где п — число стержней рабочей арматуры в
элементе; f_а — площадь сечения одного
стержня, не поврежденного коррозией; п₁, п₂ — число стержней, соответственно
поврежденных коррозией и выключенных из работы; f_i — площадь ослабления сечения 1-го стержня
коррозией.

6.3. При наличии в пролетном
строении участков с продольной рабочей арматурой, потерявшей сцепление с
бетоном, расчету подлежит сечение на данном участке без учета стержней,
выключенных из работы. При этом расчет производится по наибольшему изгибающему
моменту в пределах данного участка.

Учет трещин в сжатой зоне

6.4. При
наличии трещин, заходящих в сжатую зону бетона, необходимо установить высоту
сжатой зоны  по эпюре раскрытия трещины при
испытании. Далее следует определить расчетный предельный изгибающий момент по
расчету на прочность М по
формулам раздела 4.

Если момент от испытательной
нагрузки, при котором измеряли величину ,

                                                                                                                           (6.2)

то дальнейшие расчеты ведут
исходя из высоты сжатой зоны

Если  то стабильную высоту сжатой зоны
определяют по формуле

                                                                                                           (6.3)

где — момент от испытательной нагрузки в рассчитываемом сечении; М — предельный изгибающий момент.

Для учета влияния трещины в
сжатой зоне на прочность по изгибающему моменту следует установить расчетную
высоту сжатой зоны по формулам п. 4.7.

Если x_f > x,
то предельный изгибающий момент определяют в соответствии с указаниями п. 4.7.

Если x_f < x, то предельный изгибающий момент с учетом
влияния трещин определяют по формулам п. 4.7
с заменой х на x_ф.

Учет раковин и сколов бетона

6.5. Расчет на прочность по
изгибающему моменту сечения, в котором имеются раковины или сколы в сжатой зоне
бетона, производят в следующем порядке:

а) прямоугольное сечение.

Высота сжатой зоны

                                                                                                    (6.4)

предельный изгибающий момент

M₀ = M — R_bA₀a₀.
                                                                                                                  (6.5)

В формулах (6.4), (6.5):

М — предельный изгибающий момент, определяемый
по формулам пп. 4.4, 4.7
с заменой х на х₀;

A₀ — площадь ослабления
поперечного сечения раковиной или сколом в сжатой зоне бетона, высота которой
определена предварительно без учета повреждения;

a₀ — расстояние
от растянутой рабочей арматуры до центра тяжести площади ослабления бетона;

б) тавровое сечение (при
расположении нейтральной оси в пределах ребра).

Высота сжатой зоны бетона

                                                                              (6.6)

Предельный изгибающий момент
определяют по формуле (6.5).

7. КЛАССИФИКАЦИЯ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА. ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСЛОВИЙ
ПРОПУСКА ПОЕЗДНЫХ НАГРУЗОК

7.1. Для главных балок результаты
классификации обращающихся и перспективных локомотивов, вагонов, транспортеров
и железнодорожных кранов приведены в Указаниях по определению условий пропуска
поездов по железнодорожным мостам (М., Транспорт, 1983). При этом классы
паровозной нагрузки умножают на поправочный коэффициент, равный коэффициенту y, который вычисляют по формуле (3.2); классы консольных кранов в
рабочем положении умножают на поправочный коэффициент 1,05; для остальных
нагрузок от подвижного состава поправочные коэффициенты не вводят (приведенные
в разделе 1 Указаний поправочные коэффициенты не учитывают).

Рис. 7.1. Зависимость длины распределения временной нагрузки c_k от
минимального расстояния между осями а_k в схеме временной нагрузки

7.2. Для плиты балластного корыта
класс нагрузки определяют по формуле

                                                                                                                    (7.1)

где k₀ —
эквивалентная нагрузка от классифицируемого подвижного состава;

                                                                                                                               (7.2)

здесь Р — наибольшее давление на ось
классифицируемого подвижного состава; c_k — длина распределения временной нагрузки в
направлений вдоль оси моста, принимаемая по графику на рис. 7.1 в зависимости
от минимального расстояния между осями в схеме временной нагрузки а_к и толщины балластного слоя под
шпалой h_b (при
а_к > 2,2 м величину c_k принимают, как при c_k = 2,2 м; для промежуточных значений h_b величину c_k вычисляют по интерполяции) 1+m₀ динамический коэффициент для классификации подвижного состава,
принимаемый согласно п. 3.4;
k_н — эталонная нагрузка по схеме H1, определяемая согласно указаниям приложения 1; 1+m — динамический коэффициент для эталонной
нагрузки по схеме H1,
принимаемый согласно п. 3.4.

Значения эквивалентных нагрузок и
классов подвижного состава для расчета плиты балластного корыта приведены в
приложении 11.

7.3. Для определения возможности
пропуска нагрузки по пролетному строению следует сопоставить минимальный класс
каждого его элемента с соответствующим наибольшим классом К₀ нагрузки, обращающейся или
намеченной к обращению на данном мосту. Максимальные классы подвижного состава,
обращающегося в настоящее время на сети железных дорог, определяют:

для главных балок — по графикам
на рис. 7.2 с учетом длины загружения l и коэффициента a, характеризующего положение вершины линии
влияния;

для плиты балластного корыта — по
табл. 7.1.

7.4. При решении вопроса о
пропуске транспортеров, консольных кранов н других эпизодических нагрузок их
классы сравнивают только с классом элементов пролетного строения по прочности.

7.5. Если классы элементов
пролетного строения по прочности и выносливости равны или больше
соответствующих классов нагрузки, то эта нагрузка допускается к обращению без
всяких ограничений.

Рис. 7.2. Зависимость класса нагрузки К₀ от длины загружения l и положения a вершины линии влияния

Таблица 7.1. Максимальные классы К₀ подвижного
состава для плиты балластного корыта

Примечания.
1. В скобках даны значения К₀ для пути на песчаном балласте. 2. Для промежуточных значений h_b значения К₀ определяются по интерполяции.

Если классы элементов пролетного
строения по прочности меньше соответствующего класса нагрузки К₀, то следует проверить возможность пропуска этой
нагрузки с ограничением скорости.

Рис. 7.3. График для расчета допустимой скорости движения поездной
нагрузки

Допустимую скорость движения
нагрузки устанавливают по графику на рис. 7.3. Для этого на график наносят
точку, отвечающую вычисленному значению К/К₀ и динамической добавке m₀. Динамическую добавку m₀ определяют:

для главной балки по формуле

                                                                                                                    (7.3)

где h_b — толщина слоя балласта под шпалой по оси
моста, м (при h_b < 0,25 м и h_b < l,0 м принимают
соответственно h_b = 0,25 м и h_b =
1,0 м); l — расчетный пролет, м;

для плиты балластного корыта — по
графику на рис. 3.1.

За допустимую скорость при
пропуске поездной нагрузки по мосту принимают скорость, указанную на ближайшей нижней
кривой графика. В случае расположения точки ниже самой нижней кривой графика
данная нагрузка должна быть запрещена к пропуску по мосту.

7.6. Если классы элементов
пролетного строения по прочности выше класса нагрузки, а классы элементов
пролетного строения по выносливости меньше соответствующего класса нагрузки, то
ограничение скорости движения поездов не вводят. При этом следует установить
наблюдение за развитием трещин и изменением прочностных характеристик бетона,
предусмотреть в плановом порядке мероприятия по ремонту или замене пролетного
строения.

7.7. Решение о замене пролетного
строения принимают на основании анализа данных о грузоподъемности по прочности
и выносливости, физическом состоянии и результатах испытания сооружения с
учетом возможности и технико-экономической целесообразности его ремонта и
усиления. Первоочередными мероприятиями по повышению грузоподъемности (классов)
железобетонных пролетных строений могут быть:

устранение смещения оси пути
относительно оси пролетного строения;

уменьшение толщины балластного
слоя до нормативной за счет срезки балласта (на мосту и подходах) или подъемки
пролетного строения.

8. ОБСЛЕДОВАНИЕ И ИСПЫТАНИЕ ПРОЛЕТНЫХ СТРОЕНИЙ

Общие положения

8.1. Цель обследования состоит в
получении необходимых данных для установления физического состояния и
определения грузоподъемности пролетных строений. В задачи обследования входят
также анализ условий работы конструкций, выявление возможных причин дефектов и
оценка ремонтопригодности сооружения.

8.2. Обследования по нижеизложенной методике производят мостостанции
служб пути дорог и ЦП МПС, а также другие специализированные организации.

Объем работ по обследованию
зависит от состояния пролетного строения, его доступности для осмотра, а также
наличия, полноты и достоверности проектной документации.

В результате обследования должны
быть составлены: карточка обследования железобетонного пролетного строения (см.
приложение 12);
опалубочный чертеж; арматурный чертеж; схема дефектов пролетного строения.

Указанные документы являются
исходными материалами для классификации пролетного строения.

Подготовка к обследованию
включает: сбор и изучение документации по пролетному строению; подготовку
необходимых приборов, инструментов, приспособлений и смотровых устройств.

При сборе документации следует по
возможности получить проектные и исполнительные материалы, а также сведения об
условиях эксплуатации пролетного строения, проведенных на нем ремонтах и
переустройствах. При этом необходимо обратить внимание на выявление следующих
данных: год изготовления пролетного строения (год постройки моста); нормы
расчетной нагрузки, принятой при проектировании; технические условия
проектирования.

Примерный перечень основных
приборов, инструмента и приспособлений, которые могут быть использованы для
обследования пролетных строений, приведен в приложении 13.

Обследование пролетного строения
включает: проверку или составление чертежей пролетного строения; выявление и
съемку всех дефектов конструкции, их характера, размеров, расположения и оценку
физического состояния пролетного строения в целом; определение смещения оси
пути относительно оси пролетного строения; оценку прочности бетона конструкции;
оценку состояния пути на пролетном строении.

Проверка или составление чертежей

8.3. При наличии опалубочных
чертежей следует проверить основные размеры пролетного строения, в том числе:
полную длину и расчетный пролет пролетного строения; размеры главных балок и
плиты балластного корыта в расчетных сечениях (см. п. 1.10); размеры балластной призмы.

Если пролетное строение состоит
из нескольких секций, то следует проверить размеры каждой из них.

При отсутствии чертежей
пролетного строения должны быть сняты все размеры, необходимые для составления
опалубочного чертежа. Особенно внимательно нужно определять толщину плиты в
пределах консоли. При съемке размеров поперечных сечений пролетных строений
могут быть применены специально подготовленные мерные рейки (см. приложение 14).

Арматурные чертежи пролетных
строений проверяют при помощи необходимых измерений в местах разрушения или
отсутствия защитного слоя бетона. Если таких участков на поверхности бетона
нет, то вскрывают несколько стержней нижнего ряда рабочей арматуры ребра на
концевых участках и стержней плиты в пределах нижней части борта балластного
корыта. Арматурные чертежи пролетных строении составляют по методике,
изложенной в приложении 15.

При отсутствии или недостаточной
достоверности чертежей пролетного строения по возможности устанавливается
соответствие его одному из типовых проектов или проектов повторного применения
(см. п. 1.7).

Примечание. Для пролетных строений
постройки 30-40-х годов, забетонированных на месте строительства, характерны
существенные отступления от типовых проектов (изменение высоты и ширины главных
балок, количества и диаметров стержней рабочей арматуры). В связи с этим при
установлении соответствия пролетного строения типовому проекту прежде всего
необходимо иметь в виду характерные конструктивные особенности типовых
проектов, выпущенных в указанный период.

Выявление дефектов конструкции

8.4. При обследовании
должны быть выявлены все дефекты, и в первую очередь те, которые снижают
грузоподъемность и долговечность пролетных строении: коррозии рабочей арматуры;
потеря сцепления с бетоном рабочей арматуры, в том числе выключение ее из
работы; трещины в бетоне несущих элементов; повреждение гидроизоляции
пролетного строения; нарушение нормальных условии работы системы водоотвода из
балластных корыт; неправильность в расположении и недостаточная подвижность
опорных частей; отклонения от нормативов в состоянии мостового полотна; другие
повреждения, способные снизить грузоподъемность н долговечность пролетного
строения.

Все дефекты и другие данные
обследования, характеризующие физическое состояние пролетного строения, следует
фиксировать и наносить на специальный планшет (схема пролетного строения,
выполненная в определенном масштабе).

8.5. При обследовании следует
иметь в виду, что коррозия арматуры возникает и развивается в местах отсутствия
защитного слоя или недостаточной его толщины, на участках с нарушенной рыхлой
структурой бетона, а также в результате карбонизации бетона или проникновения
влаги через трещины. Коррозия арматуры может быть обнаружена визуально в местах
обнажения стержней (пучков), а также по ржавчине, выступившей на поверхности
бетона, но отслоению бетона пли его пучению, по трещинам в защитном слое,
направленным вдоль арматуры. Отслоение защитного слоя может быть установлено и
путем его простукивания. Корродированная рабочая арматура подлежит замеру для
установления фактической площади ее сечения. Выбранные для этой цели стержни
очищают от бетона и продуктов коррозии. Диаметры стержней измеряют при помощи
штангенциркуля или другого измерительного инструмента. На схеме пролетного строения
должны быть отмечены стержни, пораженные коррозией, и указан их фактический
диаметр.

8.6. При обследовании следует
иметь в виду, что потеря сцепления с бетоном рабочей арматуры может возникнуть
в местах раковин, отколов, а также отслоений защитного слоя. К потерявшим
сцепление относятся арматурные стержни (пучки), не имеющие сцепления с бетоном
по всему периметру или на большей его части.

К выключенной из работы арматуре
относятся стержни, потерявшие сцепление с бетоном и имеющие провисание, а также
стержни (пучки), разорванные в процессе эксплуатации.

На схемах должно быть указано
количество и положение стержней, выключенных из работы, а также длины участков
потерн сцепления и положение их но длине пролетного строения.

8.7. При обследовании необходимо
на месте устанавливать вид трещин (силовые или температурно-усадочные) и
оценивать степень их опасности для пролетного строения.

Примечания. 1. В пролетных строениях, спроектированных по
нормам до 1931 г. включительно, обнаруживаемые трещины в бетоне имеют преимущественно
температурно-усадочное происхождение.

Для пролетных строений с ненапрягаемой
арматурой более поздней постройки (включая современные конструкции) характерны
трещины в ребрах балок силового происхождения:

вертикальные — в
средней части пролета;

наклонные — в
приопорных участках.

При обследовании
следует фиксировать трещины, заходящие в сжатую зону бетона ребра, независимо
от их раскрытия.

2. Для пролетных
строений с напрягаемой арматурой возможны различные сочетания трещин, наиболее
распространенными из которых являются: вертикальные трещины в плите и верхней
части ребра; наклонные трещины и приопорных участках ребер; продольные трещины,
направленные вдоль пучков напрягаемой арматуры.

На схеме пролетного
строения следует указать положение и раскрытие всех обнаруженных на
поверхности бетона трещин. Раскрытие трещин измеряют в местах их наибольшей
ширины на бетоне конструкции. Если поверхности бетона пролетного строения
оштукатурены, то в местах измерения раскрытия трещин слой раствора следует удалить.
Для измерения могут бить использованы ручные микроскопы или протарированные
лупы с ценой деления не более 0,1 мм.

Определение смещения оси пути

8.8. Смещение оси пути
относительно оси пролетного строения следует определять на обоих концах
пролетного строения. Для этой цели могут быть использованы мерные рейки,
рекомендуемые для снятия размеров при составлении опалубочных чертежей
пролетных строений (см. приложение 14).

В этом случае смешение оси пути

е = а‘ — b‘ — 0,5b‘₀,                                                                                                                  (8.1)

где а’ — расстояние между внутренней гранью
головки рельса и отвесом; b’ —
расстояние от оси пролетного строения до отвеса; за ось пролетного строения
принимается середина расстояния между наружными гранями крайних ребер (плиты); b’₀ — ширина колен по внутренним граням головок
рельсов.

При отсутствии указанных реек
следует с помощью отвеса и мерной линейки перенести на шпалы положение наружных
граней крайних ребер; середина расстояния между ними принимается за точку оси
пролетного строения. Измерения должны производиться с точностью до 5 мм.

Примечания. 1. На однопролетных мостах, расположенных в плане
на прямолинейных участках пути, возможен указанный способ съемки в несколько
измененном виде. Изменение заключается в том, что съемка ведется на мостовом
полотне без опускания отвесов до уровня низа главных балок. Для этого
используют материалы съемки поперечных сечений пролетных строений. Зная размеры
всех элементов, от наружной грани борта корыта на мерной рейке откладывают
расстояние, соответствующее положению оси пролетного строения. Далее при помощи
отвеса на той же рейке фиксируют положение оси пути.

2. На многопролетных сооружениях, а также сооружениях,
расположенных на кривых, рекомендуется выполнять съемку плана моста с
использованием теодолита, материалы которой дают представление и о положении и
плане самих пролетных строений. На концах пролетных строении положение
фактической (мост на прямом участке пути) или условной (мост на кривой) оси
моста фиксируют при помощи теодолита.

Определение прочности бетона

8.9. При
обследовании пролетных строений прочность бетона рекомендуется определять с
помощью склерометра Шмидта (см. приложение 16).

Для плитных пролетных строений
участки испытания бетона следует выбирать в середине пролета и вблизи опорных
сечений, в верхней зоне плиты в месте сопряжения с тротуарными консолями. Для
ребристых пролетных строений участки испытаний бетона намечают в середине
пролета на нижней поверхности плиты балластного корыта и на ребрах в верхней
части, а также в приопорных сечениях на ребрах (плитах) в верхней их части.

Намеченные участки наносят на
схему пролетного строения. Участки испытаний рекомендуется назначать размером
примерно 200´200 мм на элементах конструкции толщиной не
менее 100 мм. Граница участка испытания должна быть не ближе 50 мм от края
конструкции. Удар по бетону следует наносить перпендикулярно к испытываемой
поверхности и место удара должно быть удалено от арматурного стержня не менее
чем на 50 мм. Размер отскока определяют с точностью до 0,5 деления шкалы
прибора. Число испытаний на участке должно быть не менее 10, а расстояние между
отпечатками на бетоне — не менее 30 мм.

Для каждого участка испытания
определяют среднее значение косвенной характеристики прочности бетона (отскока
ударной части прибора) по формуле

                                                                                                                              (8.2)

где R_i — единичный отскок, п — число ударов на участке.

При вычислении средних значении
отскока обработку результатов испытаний следует проводить по ГОСТ 22690.0-77.

Прочность бетона на сжатие на
участке конструкции определяют по косвенной характеристике , пользуясь
градуировочной зависимостью «размер отскока — прочность» (см. приложение 16)
в зависимости от угла наклона оси прибора к горизонту. Форма журнала для
определения прочности бетона приведена в приложении 17.

Испытание пролетных строений

8.10.
Испытания проводят в следующих случаях:

а) при недостаточном классе
пролетного строения по прочности, определенном приближенными способами;

б) при наличии дефектов, учет
влияния которых на грузоподъемность затруднителен;

в) при наличии дефектов, для
определения влияния которых на грузоподъемность требуется измерить раскрытие
трещин под нагрузкой (см. раздел 6 и приложение 10);

г) при необходимости уточнения
доли временной нагрузки, приходящейся на элементы многосекционных пролетных
строений.

Испытания проводят под
обращающейся (желательно наиболее тяжелой) нагрузкой. Испытания могут быть
статическими, с остановкой испытательной нагрузки на пролетном строении, или
динамическими — под проходящими поездами.

В случае «а» измеряют
относительные деформации арматуры и определяют напряжения арматуры в сечениях,
по которым получены низкие классы.

И случае «в» проводят измерения
раскрытия под статической испытательной нагрузкой наиболее крупных наклонных
трещин, а также вертикальных трещин, распространяющихся в сжатую зону бетона.
Измерения производят через 10-30 см по всей длине трещины, чтобы получить эпюру
раскрытия трещин и определить границу сжатой зоны. Раскрытие трещин измеряют с
помощью индикаторов с ценой деления 0,001 мм. Индикаторы ставят на специальных
стальных марках, наклеиваемых на бетон (см. приложение 18). Марки
прикрепляют к бетону по обе стороны от трещины, возможно ближе к ней. Раскрытие
трещин получается как разность отсчетов по индикаторам до загружения и под
нагрузкой. Перед испытанием должно быть замерено с точностью до 0,01 мм
раскрытие трещин под постоянной нагрузкой. Измерение рекомендуется выполнять с
помощью микроскопа или лупы со шкалой.

В случае «г» измеряют прогибы
балок в середине пролета и осадку опорных точек. Измерения проводят с точностью
не менее 0,1 мм. Доля временной нагрузки, приходящейся на одну балку,

                                                                                                                       (8.3)

где f — прогиб рассматриваемой балки, определяемый как разность между
измеренным прогибом и осадкой опорных точек; I — момент инерции всего бетонного поперечного
сечения рассматриваемой балки без учета арматуры; f_i — прогиб i-й
балки; I_i
— момент инерции всего бетонного
поперечного сечения i-й
балки без учета арматуры; т —
число балок.

В случаях «а» и «б» испытания
выполняет специализированная организация.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

ЭТАЛОННАЯ НАГРУЗКА

Значения
эталонной нагрузки k_н (рисунок) для
расчета плиты балластного корыта, определенные по формуле (7.2) при P = 35 кН (3,5 тс) и а =
1,6 м, приведены ниже:

Значения k_н эталонной
нагрузки для расчета главных балок приведены в таблице.

Схема эталонной временной вертикальной нагрузки H1 (нагрузка от оси колесной пары на
рельсы в килоньютонах, кН (тс); расстояния между осями в миллиметрах)

Эталонная нагрузка k_н в
кН/м (тс/м) для треугольных линий
влияния

Примечания. 1. l — длина загружения; a —
положение вершины линии влияния, определяемое по формуле a = а/l, где а — расстояние
от вершины до ближайшего конца линии влияния.

2. Для промежуточных значений l и a значения эталонной нагрузки
принимают по интерполяции.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГРУЗОПОДЪЕМНОСТИ ПРОЛЕТНЫХ СТРОЕНИИ С
НАПРЯГАЕМОЙ АРМАТУРОЙ

1. Расчет по изгибающему моменту.
Допускаемая временная нагрузка по прочности для сечения главной балки,
расположенного на расстоянии а от
ближайшей опоры, определяется по формуле (4.20).

Высоту сжатой зоны бетона (см.
рисунок) определяют с учетом указаний п. 4.7
по формуле

где R_s, R_sc — расчетные сопротивления растянутой и сжатой
ненапрягаемой арматуры; A_s,  — площади сечений растянутой и сжатой
ненапрягаемой арматуры; А_Р,  — площади сечений напрягаемой арматуры
соответственно в растянутой и сжатой зонах бетона; R_p — расчетное сопротивление растяжению
напрягаемой арматуры (см. табл. 2.2); s_pc — напряжение в напрягаемой арматуре (имеющей сцепление с бетоном),
расположенной в сжатой зоне, определяемое по формуле s_pc = R_pc — s_pc1;

здесь R_pc — падение предварительного напряжения в
напрягаемый арматуре сжатой зоны перед разрушением, принимаемое равным 500 МПа;
s_pc1 — расчетное
напряжение в напрягаемой арматуре сжатой зоны (за вычетом всех потерь,
определяемых по СНиП 2.05.03-84) при коэффициенте надежности по нагрузке,
равном 1,1; при s_pc1 £ R_pc принимают s_pc = 0.

При х > h_f предельный изгибающий момент в расчетном
сечении главной балки определяют по формуле (см. рис. 1)

 

При х £ h_f сечение рассчитывают как прямоугольное с
заменой в формулах для x и M величины b на b_f.

Учет ослабления арматуры
коррозией или ее разрыва производится путем введения в расчетные формулы
фактической площади сечения напрягаемой арматуры А_p.

Предельный изгибающий момент с
учетом ослабления расчетного сечения

М₀ = М — R_bA₀а₀,

где A₀ — площадь ослабления бетона сжатой зоны,
определяемая по величине х, вычисленной
без учета ослабления; R_b — расчетное сопротивление бетона на сжатие; а₀ — расстояние от рабочей арматуры до центра
тяжести площади ослабления.

Расчетная схема для поперечного сечения главных балок пролетных
строений с напрягаемой арматурой

Предельный изгибающий момент в
расчетном сечении M определяют
без учета ослабления с заменой х
на х₀; здесь
х₀ — высота
сжатой зоны бетона расчетного сечения с учетом ослабления, определяемая по
формуле

2. Расчет по поперечной силе. Допускаемую
временную нагрузку по прочности для наклонного сечения главной балки определяют
согласно указаниям пп. 4.8-4.9.

Предельную поперечную силу по
сжатому бетону между наклонными трещинами определяют по формуле (4.29) с заменой в формуле (4.31) величины E_s на Е_p.

Предельная поперечная сила по
наклонной трещине в наиболее опасном наклонном сечении

где R_p — расчетное сопротивление растяжению
напрягаемой арматуры, принимаемое по табл. 2.2; SA_pi — площадь сечения отогнутых напрягаемых
пучков, пересекаемых расчетным сечением; a — угол наклона отогнутых напрягаемых пучков к
горизонту; остальные величины см. в п. 4.9.

Длина проекции наиболее опасного
наклонного сечения определяется по правилам, изложенным в п. 4.9.
При этом расчет на участках длиной 2h₀ от опорного сечения выполняют для наклонных сечений с углом наклона к
опорному (вертикальному) сечению 60°.

Классы главных балок по прочности для некоторых типовых пролетных
строений с напрягаемой арматурой (при е = 0 и h_b = 0,4 м)