Общие сведения о методах расчета мостовых сооружений

Группы предельных состояний.

Необходимость выполнения расчетов у инженера-мостовика возникает при решении следующих задач: а) при определении необходимых размеров элементов создаваемой конструкции для пропуска заданной нагрузки — задача проектирования конструкции;

  • б) при определении возможности пропуска заданной нагрузки по имеющейся конструкции — задача проверки прочности элементов конструкции;
  • в) при определении максимально возможного значения нагрузки на существующую конструкцию с учетом ее действительного состояния — задача определения грузоподъемности конструкции.

Мосты и другие искусственные сооружения рассчитывают по методу предельных состояний, созданному российскими учеными в 50-е гг. XX в. под руководством профессоров Н.С. Стрелецкого, А.А. Гвоздева, В.М. Келдыша, Г.Г. Карлсена, Г.К. Евграфова.

Под предельными понимаются состояния, при которых конструкция перестает удовлетворять предъявляемым к ней в процессе эксплуатации требованиям, заданным в соответствии с назначением и ответственностью сооружения. Различают две группы предельных состояний:

  • первая — по несущей способности или непригодности к эксплуатации,
  • вторая — по непригодности к нормальной эксплуатации.

К предельным состояниям первой группы относятся: общая потеря устойчивости формы сооружения, потеря устойчивости ее положения; вязкое, хрупкое, усталостное или иного характера разрушение, разрушение под совместным воздействием силовых факторов и неблагоприятного влияния внешней среды, резонансные колебания, приводящие к невозможности эксплуатации.

К предельным состояниям второй группы относятся состояния, затрудняющие нормальную эксплуатацию конструкций или снижающие долговечность их вследствие появления недопустимых перемещений (прогибов, осадок, углов поворота), колебаний, трещин.

Нормальной считается эксплуатация, осуществляемая без ограничений и без внеочередного ремонта в соответствии с условиями, предусмотренными в задании на проектирование.

Расчет конструкций должен гарантировать их от возможности наступления любого из двух групп предельных состояний.

Для любого элемента конструкции любое из первой группы предельное состояние не наступает, если наибольшее возможное усилие в нем 7Vmax не будет превосходить наименьшее значение его несущей способности Omin:

Левая часть неравенства (6.8Л) зависит от нагрузки, действующей на конструкцию, расчетной схемы и размеров конструкции, а правая часть — от прочности материала, формы и геометрических размеров поперечного сечения элемента конструкции.

Нагрузки, действующие на конструкцию, характеристики прочности материала, из которого изготовлена конструкция, геометрические размеры элементов конструкции не являются строго определенными величинами, им свойственна статистическая изменчивость.

К учету статистической изменчивости нагрузок и прочности материалов

Рис. 6.8.1. К учету статистической изменчивости нагрузок и прочности материалов:

а — вид кривых плотности распределения нагрузок или прочности материалов; б — к выбору уровня нормативного сопротивления материалов; 1 — кривая, вытянутая вдоль оси ординат; 2 — пологая кривая; 3 — гистограмма; 4 — плотность распределения

Степень их изменчивости наиболее полно можно характеризовать кривыми распределения, показанными на рис. 6.8.1, а. Ось ординат на этом рисунке — число случаев (или их частота), при которых наблюдались рассматриваемые нагрузка или прочность, отложенные на оси абсцисс. При определенной частоте рассматриваемые нагрузки или прочность имеют некоторое среднее значение. От этого среднего значения имеются отклонения как к большим, так и к меньшим значениям этих величин. По характеру кривой судят о степени изменчивости рассматриваемых величин: если кривая вытянута вдоль оси ординат (кривая 7), то соответствующая величина обладает малой изменчивостью, если кривая пологая (кривая 2), то рассматриваемая величина имеет большую изменчивость.

Статистический характер значений прочности материалов и нагрузок на сооружения учитывается на основе анализа соответствующих кривых распределения путем введения нормативных и расчетных их значений.

Нормативные значения временных нагрузок на мосты устанавливаются СНиП2.05.03—84*. Они были рассмотрены выше. Для постоянных нагрузок они принимаются по проектным размерам конструкции и средним значениям удельного веса материала. Действительные постоянная и временные нагрузки принимают значения, отличающиеся от нормативных их значений. В связи с этим расчетные нагрузки Р определяют умножением их нормативного значения Рп на коэффициент надежности по нагрузке уу, учитывающий возможные отклонения нагрузки в неблагоприятную сторону (большую или меньшую): Р — Рп у/.

Коэффициент надежности по нагрузке у/ при расчете мостов устанавливается СНиП 2.05.03—84* с учетом ее изменчивости (для постоянных нагрузок в п. 2.10, для временных нагрузок в п. 2.23, для прочих временных нагрузок в п. 2.32).

При одновременном действии нескольких расчетных нагрузок расчет производят с учетом их неблагоприятных сочетаний. Коэффициенты сочетаний р, учитывающие уменьшение вероятности одновременного появления расчетных нагрузок, принимают по справочному приложению 2 СНиП 2.05.03—84*.

Расчет по первой группе предельных состояний производят на действие расчетных нагрузок, а по второй — на действие нормативных нагрузок, т.е. при if — 1.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >