Диплом ПАЧИНИН 1 (Проект реконструкции моста через р. Акур на 311 км ПК 2 на участке Пивань - Советская Гавань ДВ ж.д), страница 4

2. КЛАССИФИКАЦИЯ ПРОЛЕТНЫХ СТРОЕНИЙ И ОПОР МОСТА ПО ГРУЗОПОДЪЕМНОСТИ

В соответствии с требованиями “Правил технической эксплуатации железных дорог РФ” все мосты железнодорожной сети классифицируются по грузоподъёмности с целью определения условий пропуска различных поездных нагрузок и решения вопросов об усилении, ремонте или реконструкции их.

В настоящее время разработана и широко применяется единая методика расчёта грузоподъёмности металлических пролётных строений, основанная на принципе классификации грузоподъёмности по методу предельных состояний и изложенная в руководстве [7].

Грузоподъёмность является одним из самых важных эксплуатационных показателей элементов пролётных строений. Учитывая, что пролётное строение состоит из различных конструктивных элементов, его грузоподъёмность в целом определяют несущей способностью наиболее слабого элемента.

Грузоподъёмность металлических пролётных строений железнодорожных мостов определяется методом классификаций по предельным состояниям первой группы: на прочность, устойчивость формы и выносливость.

В соответствии с требованиями все мосты классифицируют по грузоподъёмности с целью выработки эффективных и безопасных режимов их эксплуатации, решения вопросов об усилении, ремонте или замене сооружений.

Для эксплуатирующихся мостов характерно большое разнообразие конструкций пролётных строений, которые отличаются не только материалами, но и техническими нормами, по которым в разные года проектировали и строили железнодорожные мосты. За прошедшие годы эксплуатации произошли значительные изменения, связанные с увеличением веса поездов, скорости их движения, грузонапряжённости линии, техническим состоянием конструктивных элементов и пролётных строений в целом.

Происходящие изменения в условиях эксплуатации мостов обуславливают необходимость расчёта их по грузоподъёмности, оценки возможности и условий безопасного пропуска по ним поездных нагрузок, существенно отличающихся от тех, которые в своё время учитывались при проектировании.

2.1 Классификация пролетных строений по грузоподъемности

Классификация по грузоподъёмности металлических пролётных строений железнодорожных мостов, подвижного состава и определение условий эксплуатации мостов осуществляется на основании руководства [7] и Указаний по определению условий пропуска поездов по железнодорожным мостам.

Грузоподъёмность металлических пролётных строений железнодорожных мостов методом классификации определяется по предельным состояниям первой группы (на прочность, устойчивость формы и выносливость).

Рассчитывается грузоподъёмность каждого элемента пролётного строения с учётом геометрических характеристик поперечных сечений механических характеристик металла.

Для каждого элемента пролётного строения определяется максимальная интенсивность временной вертикальной равномерно распределённой нагрузки, которая не вызывает наступления предельного состояния при нормальной эксплуатации моста. Рассчитанная таким образом допускаемая временная нагрузка.

Допускаемую временную нагрузку k выражают в единицах эталонной нагрузки с учётом соответствующего динамического коэффициента (1+μ). Число единиц эталонной нагрузки является классом элемента пролётного строения К [7]:

(2.1)

Значения k и определяются для одной и той же линии влияния. В качестве эталонной нагрузки принимается временная вертикальная нагрузка по схеме.

Грузоподъемность главных балок и балок проезжей части со сплошной стенкой устанавливается по результатам таких расчетов:

- на прочность по:

- нормальным напряжениям;

- касательным напряжениям;

- на устойчивость;

- на выносливость;

- на прочность поясных заклепок;

Для балок проезжей части, кроме расчетов, указанных выше, рассчитывается:

- прикрепление продольных балок к поперечным;

- прикрепление поперечных балок к главным фермам.

Классификация подвижного состава (локомотивов, вагонов, транспортеров, кранов и других специальных нагрузок) производится по воздействию на пролетные строения мостов эквивалентной нагрузки от подвижного состава , выраженной в единицах той же эталонной нагрузки . Класс подвижного состава определяется по формуле [6]:

(2.2)

где - эквивалентная нагрузка от классифицируемого подвижного состава; - динамический коэффициент для классифицируемого подвижного состава, который принимается равным [6]:

- для поездов с электрической и тепловозной тягой, а также для вагонной нагрузки, транспортеров и железнодорожных кранов в транспортном положении:

(2.3)

- для консольных кранов в рабочем положении

- для поездов с паровой тягой и эталонной нагрузки:

(2.4)

- эталонная нагрузка по схеме Н1 (прил.9)[6]; - динамический коэффициент к эталонной нагрузке.

Указания по определению категорий мостов по грузоподъемности:

1). Инструкцией по текущему содержанию искусственных сооружений №ЦП43/63 установлены следующие категории мостов по грузоподъемности (табл.№2.1).

Таблица №2.1. - Категории мостов по грузоподъемности

Эквивалентные нагрузки и классы нагрузки, принятые в качестве эта­лонных и соответствующие грузоподъемности мостов II—IV категорий, приведены в табл. П. 25.2 — П.25.4.

2). Категории мостов определяются на основании данных о грузоподъ­емности пролетных строений и опор, определенных по действующим норма­тивным документам¹ и эталонной нагрузке, соответствующей данной кате­гории моста. Категории по грузоподъемности определяются отдельно по пролетным строениям и опорам. За категорию моста принимается меньшая из установленных категорий.

3). Категории мостов всех типов, рассчитанных на нагрузку Н8 или
С14, при наличии в них дефектов или повреждений устанавливаются пу­тем проведения соответствующих расчетов и сравнения результатов расчё­тов с эквивалентными нагрузками или классами эталонных нагрузок соответствующих категорий (см. табл. П. 25.2—П.25.4).

4).Мосты старых лет постройки, на которых произведена замена про­
летных строений на новые металлические или железобетонные, рассчи­танные под нагрузку Н8 или С14, при удовлетворительном состоянии опор
следует относить ко II категории, а в случае, если по имеющимся расчетам
опоры удовлетворяют расчетной нагрузке Н8 или С14 — к I категории.

При наличии в опорах дефектов или повреждений категория мостов устанавливается по состоянию опор в соответствии с указаниями п. 8.

5). Металлические мосты, рассчитанные под нагрузку Н7, в случае отсутствия в них дефектов и повреждений, снижающих их грузоподъем­ность, следует относить ко II категории, кроме мостов с пролетными строе­ниями длиной более 100 м, грузоподъемность которых должна проверять­ся расчетом, при необходимости с привлечением научно-исследователь­ских организаций.

При наличии дефектов или повреждений, снижающих грузоподъем­ность, категории мостов устанавливаются расчетом.

Все расчеты сведены в (табл.2.2, 2.3).

Таблица 2.2 - Классы грузоподъемности и нагрузки для балок проезжей части:

Таблица 2.3 - Классы грузоподъемности плоскостенчатой балки:

2.2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГРУЗОПОДЪЕМНОСТИ ПРОМЕЖУТОЧНОЙ И БЕРЕГОВОЙ ОПОРЫ

Классификация подвижных нагрузок по воздействию их на опоры выполняется на основании Руководства по определению грузоподъемности металлических пролетных строений железнодорожных мостов и Руководства по пропуску подвижного состава по железнодорожным мостам с учетом динамических коэффициентов.

Грузоподъемность мостовых опор определяется по предельным состояниям:

- на прочность кладки тела опоры и фундамента;

- на прочность грунтового основания с проверкой положения равнодействующей нагрузок в уровне подошвы фундамента;

- на устойчивость положения против опрокидывания и сдвига.

За предельное состояние опоры принято достижение в рассматриваемом сечении напряжения, равного расчетному сопротивлению кладки или грунта, а также равенство удерживающих и сдвигающих сил или опрокидывающих и удерживающих моментов. В каждом расчетном сечении опоры грузоподъемность определяется по фактическим размерам поперечных сечений и механическим характеристикам кладки, а в сечении по подошве фундамента - по физико-механическим характеристикам грунтов.

Грузоподъемность опор определяется по следующей статической схеме:

- Расчет по среднему давлению;

, (2.5)

где: m – коэффициент условий работы;

n – коэффициент надежности по назначению;

R – расчетное сопротивление кладки или несущая способность грунта;

А – рабочая площадь поперечного сечения;

доля вертикальной нагрузки от подвижного состава;

коэффициент надежности к временным нагрузкам;

- Расчет по максимальному давлению;

, (2.6)

где: -момент сопротивления от постоянных нагрузок и временных вертикальных и горизонтальных воздействий;

- вертикальные усилия от постоянных и временных нагрузок;

радиус ядра сечения; площадь линии влияния;

коэффициент сочетания нагрузок;

W – момент сопротивления для наиболее нагруженной грани;

- Расчет по устойчивости против опрокидывания;

, (2.7)

где: коэффициент надежности при проверки устойчивости;

коэффициент условий работы при проверке устойчивости на сдвиг и опрокидывание;

- Расчет по устойчивости против сдвига;

, (2.8)