Тимчасові навантаження.

Розрахунок

Постійні навантаження.

1) Вага прогонової будови.

	Ліва прогонова будова	Права прогонова будова
Вага 1 м.п., кН	142,30	171,60
	4695,90	9266,40
Вага 1 м.п., кН	197,91	202,49
	6531,03	10934,46
Вага 1 м.п., кН	128,07	154,44
	4226,31	8339,76

2) Вага опори.

3) Зважуюча дія води.

Тимчасові навантаження.

І випадок – за довжиною мосту смуга АК на обох прогонах (у перерізі стільки смуг, скільки смуг руху, ще й на кожній смузі один візок, встановлений так, щоб створювати в опорі найбільше зусилля); натовпом завантажені обидва тротуари кожного з прогонів. При цьому в опорі виникає Р_max від тимчасових рухомих навантажень.

ІІ випадок – за довжиною мосту смуга АК на одному (більшому, якщо прогони мають різну довжину), у перерізі стільки смуг, скільки смуг руху, до того ж на кожній смузі по одному візку, встановленому як і в першому випадку; натовпом завантажені обидва тротуари одного (більшого) прогону. При цьому в опорі виникає Мmax уздовж мосту від тимчасових рухомих навантажень.

ІІІ випадок – за довжиною мосту смуга АК на обох прогонах ( у перерізі дві смуги для всіх мостів, крім односмугових, зсунуті до тротуару так, щоб відстань від осі крайньої смуги до огородження проїзджої частини була не менше 1,5 м); на кожній смузі один візок, встановлений як і в першому випадок. При цьому в опорі виникає М_max впоперек мосту від тимчасових рухомих навантажень.

Найбільша нормативна сила, що діє на опору від тимчасового рухомого навантаження і натовпу (І випадок), визначається за формулою, кН:

,

де: - кількість смуг руху; - зусилля на одну вісь двовісного тандему, ; і - ординати лінії впливу опорної реакції під осями тандему; - інтенсивність рівномірно розподіленого навантаження смуги , ; — площа лінії впливу , якщо прогони завантажені за першим випадком, м; - коефіцієнт смужності, для навантаження тандемів АК:

· перша і друга смуги – ;

· третя і четверта – ;

· п’ята і далі – ;

для розподіленого навантаження :

· перша смуга – ;

· друга і всі далі – .

- інтенсивність навантаження від пішоходів на тротуарах 1,96 кПа (200 кгс/м²); — ширина тротуару, м; - кількість завантажених тротуарів в перерізі мосту.

При завантаженні розрізної системи за першим випадком, крім вертикальної сили при прогонах різної довжини на опору передаватиметься також деякий згинаючий момент внаслідок того, що опорні частини зміщені відносно осі опори на деяку відстань. Якщо прогони, що прилягають до опори, мають однакову довжину, то . При різній довжині прогонів зусилля треба розкласти на складові - і , які передаються на опору через опорні частини, та визначити згинаючий момент, кН м:

,

де: - нормативне зусилля, що передасться на опору при завантаженні більшого прогону навантаженням і натовпом, кН; — те саме для меншого прогону; - відповідно відстань від осі опори до осі опорної частини більшого та меншого прогонів.

Нормативна сила, яка діє на опору від тимчасового рухомого навантаження і натовпу, розташованих за II варіантом, визначається за формулою, кН:

де: - площа лінії впливу при завантаженні прогонів за II варіантом, м; - інтенсивність навантаження від пішоходів на тротуарах, кН/м².

При цьому на опору вздовж мосту передаватиметься найбільший згинаючий момент

де: - нормативне зусилля, що передасться на опору при завантаженні більшого з прогонів навантаженням і натовпом, кН;

- відстань від осі опори до осі опорної частини більшого з прогонів.

Нормативна сила, що діє на опору від тимчасового рухомого навантаження , встановленого за III варіантом, обчислюється за формулою, кН:

При цьому на опору поперек мосту передаватиметься згинаючий момент , який дорівнює, кНм:

,

де і - відстані від осі мосту до осей відповідно найбільш віддаленої і ближчої до осі смуг м;

де - габарит проїжджої частини мосту.

Крім вертикальної складової тимчасові навантаження від рухомого складу передають на опору ще і горизонтальні дії. До них належать:

- поздовжнє навантаження від гальмування або сили тяги;

- поперечне навантаження від ударів рухомого складу.

Зусилля гальмування Fг утворює тільки рівномірно розподілена частина навантаження АК – смуга, вага візка не враховується.

Незалежно від кількості смуг автомобільного руху, сила гальмування становить 50% ваги всіх смуг одного напряму, враховуючи коефіцієнт S1, але не менше 7,8 К [кН] і не більше 24,5 К [кН].

Якщо враховувати силу гальмування, встановлюючи тимчасове навантаження на прогінній будові за ІІ випадком, це утворить додатковий момент в опорі вздовж мосту, який передаватиметься на фундамент:

,

де:

n₁ – кількість смуг руху на мосту в одному напрямі;

ℓ - повна довжина прогону, завантаженого за другим випадком;

h_г – плече прикладення сили гальмування, що дорівнює відстані між центром опорної частини, де вона вважається прикладеною, і площиною ОФ.

.

Поперечні навантаження від ударів смуг АК беруть у вигляді рівномірно розподіленого навантаження інтенсивністю νу = 0,39 К[кН*м] або у вигляді зосередженої сили Fy = 5,9 K[кН].

Якщо враховувати силу удару, встановлюючи тимчасове навантаження на прогінній будові за ІІІ випадком, це утворить додатковий згинаючий момент в опорі поперек мосту. На рівні ОФ (розрахункової площини) він становитиме

де Fy,п - нормативна сила поперечного удару, яку беруть більшою, обчисленою за двома залежностями, кН:

hy – плече прикладання сили поперечного удару рухомого складу, яке дорівнює відстані між верхом проїзджої частини і площиною ОФ.

Перехід від нормативних значень тимчасових рухомих навантажень та їх дій до розрахункових здійснюється множенням перших на коефіцієнт надійності за навантаженням γf.

λ – довжина завантаження лінії впливу опорної реакції R одного знаку; для проміжних значень λ коефіцієнт надійності треба приймати за інтерполяцією.

2. Інші навантаження.

Нормативне горизонтальне поперечне вітрове навантаження, яке діє на елементи мосту (дія вітру на рухомий склад автодорожних мостів не враховується), визначається за формулою, кН:

де ωв – робоча вітрова поверхня елемента мосту, м²;

φ – коефіцієнт заповнення, φ = 0,2 для поручнів, для решти елементів φ = 1.

Робоча вітрова поверхня прогонової будови й поручнів мосту є добутком їх висоти на півсуму довжин прогонів, що прилягають до опори. Висота поручнів h_п = 1,2 м, висота балок h_б розрізної залізобетонної прогінної будови залежить від їх довжини ℓ.

Висота прогонової будови, м:

де 0,15 – товщина конструкції дорожнього одягу, м.

Робоча вітрова поверхня становитиме біля перил:

,

де h_П - висота перил;

l₁, l₂- фактична довжина балок прогонової будови, що прилягають до опори.

Біля балок прогонової будови:

де h_ПБ - будівельна висота балки.

Біля опори в межах ригеля:

= 1,3 · 1,6 = 2,08 ,

де в_р, h_р - відповідно ширина й висота ригеля, м.

Біля тіла опори під час високого льодоходу:

= 1,4 · 2,25 = 3,15(м²);

під час низького льодоходу:

= 1,4 · 3,75 = 5,25(м²);

- ширина площі проекції тіла опори на площину перпендикулярну до напрямку вітру;

- висота тіла опори від низу ригеля до РВЛ (РНЛ).

Коефіцієнт заповнення φ для поручнів можна брати φ = 0,2 , за інших випадків φ = 1.

Таким чином, діюча сила вітру:

- на поручні:

= W_n · · φ= (кН);

плече її прикладання відносно ОФ:

,

де h_ОП - висота опори від верху ригеля до ОФ;

- на балку прогонової будови:

= W_n · · φ=

плече її прикладання:

- на опору в межах ригеля:

= W_n · · φ

плече її прикладання

,

де h_Т - висота тіла опори від низу ригеля до ОФ;

- на тіло опори у період високого льодоходу:

у період високого льодоходу:

плече її прикладання:

Сумарний поперечний тиск вітру на прольотну будову і опору й згинаючий момент від нього в рівні ОФ.

- При РВЛ:

- При РНЛ:

Нормативне горизонтальне поздовжнє навантаження становить для наскрізних прогінних будов 60%, а для суцільностінчастих балок – 20% відповідного нормативного поперечного вітрового навантаження.

Розрахункова вітрова поверхня опори:

- у межах ригеля:

(м²);

- у межах тіла опори при високому льодоході:

(м²);

при низькому льодоході:

Сила вітру:

- на ригель:

Плече прикладання сили вітру відносно площини ОФ:

сили, яка діє на прямокутну частину,

сили, яка діє на трапецієвидну частину,

на тіло опори:

при РВЛ,

при РНЛ,

Сумарна поздовжня сила вітру на прогонову будову й опору:

при високому льодоході,

при низькому льодоході,

Момент від вітрового навантаження на рівні ОФ:

при високому льодоході,

при низькому льодоході,

Нормативне льодове навантаження від крижаних полів, що рухаються на опори мостів з вертикальною передньою гранню, визначають за меншим значенням, обчисленим за формулами:

- при прорізанні опорою льоду

;

- при зупинці крижаного поля

;

де і - коефіцієнти форми опори, які наведені в табл.;

- границя міцності льоду при роздроблюванні для відповідних районів будівництва, кПа; ;

- кліматичний коефіцієнт, який для України дорівнює 1;

- границя міцності льоду при роздроблювання, що дорівнює 735кПа на початку льодоходу (перше посування при рівні низького льодоходу РНЛ) і 441 кПа при рівні високого льодоходу РВЛ;

- ширина опори на рівні дії льодоходу, м;

- товщина льоду, м;

- швидкість руху крижаного поля, яку беруть такою, що дорівнює швидкості течії води при відповідному рівні (для рівнинних річок );

- площа крижаного поля, м², ;

Ψ₁ =1 і Ψ₂ = 2.7 – коефіцієнти форми опори з прямокутним окресленням носової частини;

- довжина прогону, м (якщо довжина прогонів різна, то приймають довжину меншого з них).

Таким чином,

при РНЛ:

при РВЛ:

при РНЛ:

при РВЛ:

Приймаємо найменше із значень:

при РНЛ = 720,3 кН

при РВЛ = 432,2 кН

Рівнодіюча льодового навантаження прикладається нижче відповідного рівня льодоходу на 0,3 t, тобто плече цієї сили відносно площини ОФ:

при першому посуванні льоду

=152,00 – 147,50 – 0,3 · 0,7 = 4,29 (м);

при найвищому рівні льодоходу

=153,5 – 147,50 – 0,3 · 0,7= 5,79 (м)

Згинаючий момент:

при першому посуванні льоду

= 720,3 ∙ 4,29 = 3091 (кН · м)

При найвищому рівні льодоходу

= 432,2 ∙ 5,79 = 2503 (кН · м).

Перехід від нормативних значень горизонтальних зусиль усіх видів до розрахункових виконується у табличному виді множенням перших на коефіцієнт надійності за навантаженням .