СП 453.1325800.2019 Действует

Коэффициенты надежности по нагрузке при вычислении сдвигающих Qr и удерживающих Qz сил следует принимать по таблицам 6.15–6.17 и 6.19.

Примечания

1 При расчете по плоскому сдвигу в качестве удерживающей горизонтальной силы, создаваемой грунтом, следует принимать силу, значение которой не превышает активного давления грунта.

2 Силы трения в основании определяют по коэффициентам трения, указанным в СП 35.13330.2011 (раздел 11). Коэффициент трения между блоками кладки следует принимать равным 0,55.

6.5.3 Расчеты прочности и устойчивости

6.5.3.1Расчеты по устойчивости положения, а также по прочности и устойчивости элементов отражают случаи экстремальных нагрузок, возможных на стадии эксплуатации сооружения, вероятности появления которых отражаются коэффициентами надежности по нагрузкам γf > 1,0 с учетом ответственности сооружения γn.

6.5.3.2При расчетах прочности и устойчивости следует учитывать динамический характер нагрузок от поездов в полном объеме.

В случаях выполнения расчетов по сочетаниям с ВСП по упрощенной методике А динамический характер воздействий учитывается коэффициентами динамики (1 + μ1 + μ2) к статическим составляющим нагрузок (см. приложение Ж); при расчетах по методике Б – прямыми динамическими расчетами, как экстремальные (пиковые) значения с учетом коэффициента динамики (1 + μ2).

При выполнении расчетов на нагрузки поездов обычных скоростей движения (СК) динамические воздействия поездов учитываются коэффициентом динамики (1 + μ) по Ж.10 (приложение Ж).

6.5.4 Расчеты выносливости

6.5.4.1Расчеты выносливости (усталости, износа) отражают вероятность отказа сооружения по признаку снижения физико-механических свойств материала, а также появления дефектов в соединениях (стыках, сварных швах).

6.5.4.2Вероятность отказов по признаку выносливости оценивают на интервале срока службы сооружения (100 лет).

6.5.4.3Величина снижения прочностных характеристик материалов и стыков зависит от следующих факторов:

- уровня напряженного состояния (близость к предельным значениям или к пластической зоне и параметры асимметрии циклов приложения нагрузок (амплитуды и скорости возрастания нагрузок));

- деградации свойств материалов или изменения геометрии сечений, связанные с «возрастом» элементов (деградация бетона, коррозия стали и др.).

При отсутствии данных по конкретному набору поездов, эксплуатируемых на участке магистрали, характеристик этих поездов и интенсивности их обращения, а также данных по зависимостям снижения свойств материалов и расстройству стыков от динамических воздействий, характерных для поездов ВСП, следует учитывать снижение прочностных характеристик материалов по методикам разделов 7 и 8, а также СП 35.13330.2011 (раздел 9):

- для арматуры и бетона – коэффициентами mas1, map1 и mb1 (см. СП 35.13330.2011 (пункты 7.39, 7.26)) и учетом n1 согласно СП 35.13330.2011 (пункт 7.48);

- для стали – согласно положениям разделов 8, 9 и приложения Н.

6.5.4.4Расчеты выносливости выполняются только от регулярно проходящих по сооружению ВСП. Влияние нагрузки СК (поезда обслуживания) на выносливость элементов конструкции не учитывается.

6.5.4.5 В отличие от расчетов прочности, где расчет производится на случаи экстремальных нагрузок (один раз на срок службы), при расчетах выносливости принимаются во внимание средние, значимые для выносливости, интенсивности воздействий от обращающейся нагрузки.

При отсутствии данных эксплуатации на линии конкретного набора поездов, их характеристик, а также интенсивности их обращения по участкам магистрали следует учитывать средний характер нагрузок при расчетах по выносливости следующим образом:

- учитывать нагрузки только с одного пути;

- рассматривать нормативные значения интенсивностей нагрузок от ВСП, принимая коэффициент надежности по ответственности γn = 1,0 и коэффициент надежности по нагрузкам γf = 1,0;

- учитывать средний характер динамических воздействий от ВСП снижением:

- при расчетах по методике А.1 (см. 6.3.10 и Ж.4 приложения Ж) – коэффициента динамики 1 + 1/2 μ1 + μ2;

- при расчетах по методикам А.2 и Б (см. 6.3.10) – пиковых откликов силовых факторов в элементах сооружения (см. Ж.5 и Ж.6 приложения Ж).

При вычислении интенсивностей вертикальных воздействий, а также при определении асимметрии циклов следует учитывать максимальные и минимальные значения соответствующего фактора, учитывая в том числе «разгружающую» динамику в соответствии с Ж.3 (приложение Ж).

6.5.4.6При расчетах по методикам А.2 и Б (см. 6.3.10) динамические расчеты следует проводить в диапазоне скоростей от 120 км/ч до проектной максимальной скорости на участке (6.3.5).

6.5.4.7 Расчету на выносливость подлежат несущие элементы пролетных строений (включая плиты проезда), опоры и опорные части.

На выносливость не рассчитывают:

- фундаменты всех видов;

- трубы);

- бетон растянутой зоны;

- арматуру, работающую только на сжатие.

Нагрузки и воздействия

6.6.1 Постоянные нагрузки и воздействия

6.6.1.1Нормативную вертикальную нагрузку от собственного веса конструкций, а также постоянных смотровых приспособлений, опор и проводов линий электрификации и связи, трубопроводов и т. д. следует определять по проектным объемам.

6.6.1.2Для балочных пролетных строений нагрузку от собственного веса допускается принимать равномерно распределенной по длине пролета, если величина ее на отдельных участках отклоняется от среднего значения не более чем на 10 %.

6.6.1.3Вес сварных швов, а также выступающих частей высокопрочных болтов с гайками и двумя шайбами допускается принимать в процентах к общему весу металла по таблице 6.21.

Т а б л и ц а 6.21 – Учет веса сварных швов и метизов

Металлическая конструкция | Сварные швы, % | Выступающие части высокопрочных болтов, гайки и две шайбы, % Болтосварная Сварная | 1,0 2,0 | 4,0 –

6.6.1.4Нормативное воздействие предварительного напряжения (в том числе регулирования усилий) в конструкции следует устанавливать по предусмотренному

(контролируемому) усилию с учетом нормативных величин потерь, соответствующих рассматриваемой стадии работы.

В железобетонных и сталежелезобетонных конструкциях кроме потерь, связанных с технологией выполнения работ по напряжению и регулированию усилий, следует учитывать также потери, вызываемые усадкой и ползучестью бетона.

6.6.1.5Нормативное давление грунта от веса насыпи на опоры мостов и звенья труб следует определять по формулам, кПа:

а) вертикальное давление:

- для опор мостов и подпорных стен

(6.9)

- для звеньев труб

(6.10)

б) горизонтальное (боковое) давление

(6.11)

гдеh– высота засыпки, м, определяемая для устоев мостов по СП 35.13330.2011 (приложение Е), для звеньев труб по СП 35.13330.2011 (приложение Ж);

ρn– нормативный удельный вес грунта, кН/м³;

Сν– коэффициент вертикального давления, определяемый по СП 35.13330.2011 (приложение Ж);

cn – нормативное значение сцепления;

τn– коэффициент нормативного бокового давления грунта засыпки береговых опор мостов, определяемый по формуле

(6.12)

где φn – нормативный угол внутреннего трения грунта, градусы.

Примечание – Формулы (6.11) и (6.12) не применимы при расчетах:

- опор мостов, а также звеньев труб, смещение которых в сторону от насыпи на величину более 1/1000H невозможно кинематически или приводит к нарушению работоспособности опоры (жесткие рамы, распорные системы, основания с большой горизонтальной жесткостью и др.);

- устоев мостов с «положительным» наклоном задней грани (все углы призмы обрушения < 90°);

- оголовков и крыльев труб, а также элементов устоев и опор, расположенных на склонах насыпей;

- насыпей из армированного грунта.

6.6.1.6При определении давления от укрепленных участков насыпи (см. 5.2.5 и 5.7.2) следует рассматривать два случая:

- случай максимального воздействия грунта – давление определяется по 6.6.1.5; характеристики грунта принимают соответствующими засыпке, используемой для укрепленного участка (например, щебень); влияние связующих растворов или других способов укрепления не учитывают;

- случай отсутствия воздействий со стороны насыпи.

Допускается проводить специальные расчеты, учитывающие характеристики грунтов укрепленной зоны, а также производство работ по ее устройству, обосновывающие предельно возможный диапазон давлений с обеспеченностью, соответствующей требованиям подраздела 6.1.

6.6.1.7Значения ρn и φn следует, как правило, принимать на основании лабораторных исследований образцов грунтов, предназначенных для засыпки опор мостов, подпорных стен и труб (при доверительной вероятности нормативных значений 0,90).

При типовом проектировании и только для грунта песчаной насыпи при определении нормативного давления грунта допускается принимать:

а) удельный нормативный вес грунта засыпки ρn = 17,7 кН/м³;

б) нормативный угол внутреннего трения φn = 35° (для устоев при засыпке песчаным дренирующим грунтом);

в) нормативное значение сцепления грунта cn = 0.

Для предварительных расчетов допускается определять нормативные значения характеристик грунтов по СП 22.13330.2016 (см. таблицы А.1–А.8 приложения А).

6.6.1.8 Методика определения равнодействующей нормативного и расчетного горизонтального (бокового) давления на опоры мостов от собственного веса грунта приведена в СП 35.13330.2011 (приложение Е).

При определении давления грунтов в случаях, не попадающих под ограничения применимости формул (6.9)–(6.12), следует пользоваться указаниями СП 22.13330.2016 (раздел 9).

6.6.1.9 Нормативное гидростатическое давление (взвешивающее действие воды) следует определять в соответствии с указаниями раздела 10.

6.6.1.10 Нормативное воздействие усадки и ползучести бетона следует принимать в виде относительных деформаций и учитывать при определении перемещений и усилий в конструкциях.

Ползучесть бетона определяется только от действия постоянных нагрузок.

Значения нормативных деформаций усадки и ползучести для рассматриваемой стадии работы следует определять по значениям предельных относительных деформаций усадки бетона εn и удельных деформаций ползучести бетона сn в соответствии с указаниями разделов 7 и 9.

6.6.1.11 Нормативное воздействие от осадки грунта в основании опор мостов следует принимать по результатам расчета на смещения от осадок фундаментов.

6.6.1.12 Коэффициенты надежности по нагрузке γf для указанных в 6.6.1.1–6.6.1.4, 6.6.1.9–6.6.1.11 постоянных нагрузок и воздействий следует принимать по таблице 6.15, расчетные давления грунта – по 6.6.1.13 и 6.6.1.14. При этом на всех загружаемых нагрузкой участках линий влияния (в одном расчетном случае) значения γf для каждой из нагрузок следует принимать одинаковыми во всех случаях, за исключением расчетов по устойчивости положения, в которых γf для разных загружаемых участков принимается в соответствии с указаниями 6.5.2.5, и расчетов на разницу осадок грунта в основании соседних опор моста.

6.6.1.13 При расчетах по первой группе предельных состояний расчетные нагрузки от вертикального и горизонтального давления грунтов на опоры мостов и трубы следует определять при расчетных значениях характеристик грунтов.

Давление грунтов следует принимать по формулам (6.9)–(6.12), подставляя в них расчетные характеристики грунтов. При этом расчетные значения характеристик грунтов принимают при доверительной вероятности 0,98. Расчетные характеристики грунтов следует определять по формуле

X = Xn / g, (6.13)

где Xn – нормативное значение данной характеристики;

g – коэффициент надежности по грунту.

Примечание – Расчетные значения характеристик грунтов, соответствующие различным значениям доверительной вероятности (для расчетов по первой и второй группам предельных состояний), должны приводиться в отчетах по инженерно-геологическим изысканиям.

6.6.1.14 Для предварительных расчетов и при определении нормативных значений характеристик грунтов по СП 22.13330.2016 (приложение А) следует принимать коэффициенты надежности по грунту по таблице 6.22.

Т а б л и ц а 6.22 – Коэффициенты надежности по грунту

Характеристика грунта | Коэффициенты надежности по грунту γg Объемный вес грунта (плотность) | 1,1 (0,9) Угол внутреннего трения | 1,2 (0,8) Сцепление | 1,5 (0,5)

При типовом проектировании допускается принимать расчетные характеристики грунтов песчаной насыпи равными:

a) расчетный удельный вес грунта засыпки ρI = 19,7 кН/м³ (максимальный);

б) расчетные минимальные углы внутреннего трения φI = 29° (для устоев при засыпке песчаным дренирующим грунтом);

в) расчетное значение сцепления грунта насыпи cI = 0.

6.6.1.15При вычислении масс элементов конструкции следуют указаниям 6.3.8.

6.6.1.16В расчетах на сочетания с особыми воздействиями (сейсмические воздействия) и аварийными нагрузками (сход поезда и наезд транспорта снизу, навал судов) коэффициенты надежности к постоянным нагрузкам следует принимать равными 1,0.

6.6.2 Временные подвижные нагрузки

Вертикальные нагрузки от подвижного состава

6.6.2.1При проектировании искусственных сооружений на ВСМ следует учитывать возможность появления на них двух типов временных нагрузок, соответствующих двум видам поездов:

- нагрузки от высокоскоростных поездов, имеющих скорости движения ≤ 350 км/ч;

- нагрузки от поездов со скоростями движения ≤ 200 км/ч, все многообразие воздействий от которых описывается эквивалентными нагрузками СК класса 8 и набором соответствующих коэффициентов.

Примечание – Пропуск нагрузки ВТ по искусственным сооружениям не допускается.

6.6.2.2Расчеты, связанные с воздействиями высокоскоростных поездов, следует выполнять на возможное воздействие любого поезда из указанных в приложении Г:

2) 11 поездов Б1–Б11.

Поезда, указанные в приложении Г, и эквивалентные нагрузки от этих поездов, приведенные в приложении Д, следует принимать в том случае, если в техническом задании на проектирование не указаны параметры поездов. В противном случае в расчетах следует использовать воздействия от поездов, приведенных в техническом задании.

Параметры этих поездов могут быть или заданы явно (нагрузки на оси и цепочки расстояний по осям поездов), или приведены в виде эквивалентных нагрузок.

В зависимости от типа применяемой методики (типа конструктивных решений) для выполнения расчетных обоснований требуются различные характеристики этих поездов.

При расчетах по методике А необходимы лишь наборы осевых нагрузок и расстояния по осям этих поездов (аналогично поездам, указанным в приложении Г).

При расчетах по методике Б параметры поездов должны содержать данные, полнота которых определяется приложением У.

Кроме того, независимо от типа расчета, в задании на проектирование должен быть указан перечень учитываемых поездов из списка А1–А10 приложения Д.

6.6.2.3При определении факторов напряженно-деформированного состояния элементов расчетных моделей и определении статического воздействия от наборов поездов ВСП возможно загружение линий влияния этих факторов огибающими эквивалентными нагрузками, приведенными в приложении Д.

6.6.2.4Загружение линий влияния или элементов расчетной модели эквивалентными нагрузками от ВСП, приведенными в приложении Д, возможно только для треугольных линий влияния. В других случаях следует загружать линии влияния группами сосредоточенных сил, соответствующих расчетным поездам, указанным в 6.6.2.2, проводя поиск наиболее опасного их положения на линии влияния.

При загружении линий влияния эквивалентными нагрузками следует принимать длину поезда ВСП, не превышающую 300 м.

При расчете массивных устоев мостов с разрезными балочными пролетными строениями загружение пролета, призмы обрушения и устоя следует проводить в соответствии с указаниями СП 35.13330.2011 (пункт К.6, рисунок К.4 и таблица К.2 приложения К), принимая эквивалентные нагрузки от высокоскоростных поездов по приложению Д.

6.6.2.5Нормативную временную вертикальную нагрузку СК следует принимать согласно приложению Е, принимая класс нагрузки СК равным 8 и длину поезда не более 300 м. При определении эквивалентных нагрузок для сложных линий влияния следует использовать методику СП 35.13330.2011 (приложение К).

С точки зрения динамических расчетов нагрузка от поездов обслуживания является тестовой (эталонной). Проверку прогибов, углов перелома и углов скручивания пути выполняют при действии этой нагрузки.

При расчетах взаимодействия пути и сооружения нагрузку на служебных проходах не учитывают.

Примечание – На ВСМ не следует учитывать перспективу увеличения нагрузок и появление тяжелых транспортеров или нагрузок новых схем, движущихся на обычных скоростях (до 200 км/ч). Во всех расчетах на нагрузку СК следует учитывать понижающий коэффициент ε ≤ 1 (приведен в приложении Е).

6.6.2.6При расчетах основных конструкций мостов, а также элементов проезжей части и плит следует учитывать эксцентриситеты eq и es приложения распределенной или осевой нагрузки поперек пути (см. рисунок 6.6).

| s | – расстояние по головкам рельсов – 1,6 м; | eq | – эксцентриситет нагрузки относительно оси пути; | es | – эксцентриситет пути относительно пролетного строения; | Q | – распределенная или сосредоточенная нагрузка; | Q1 | – максимальное давление на нитку рельсов; | Q2 | – минимальное давление на нитку рельсов.

Рисунок 6.6 – Эксцентриситеты приложения нагрузки поперек оси пути

Эксцентриситет нагрузки относительно оси пути eq, вызванный возможным смещением груза, следует принимать равным:

eq = 1/18 s. (6.14)

Эксцентриситет es возможного смещения оси пути относительно проектной оси на пролетном строении на прямолинейных и криволинейных участках пути в плане назначается при проектировании из конструктивных соображений (радиуса кривой, ширины балластного корыта), но не менее 5 см.

Эти эксцентриситеты необходимо учитывать совместно с центробежными силами и поперечными ударами подвижного состава.

6.6.2.7При расчетах местных воздействий от осей железнодорожной нагрузки следует считать, что давление от оси распределяется на три шпалы при устройстве пути на балласте (см. рисунок 6.7) или на три рельсовые подкладки – при безбалластном основании пути. При этом на шпалу под осью (или подкладку) приходится 1/2 часть давления, а на две соседние – по 1/4 части. При устройстве пути на балласте следует полагать, что распределение давления под шпалой происходит под углом 4:1.

| Q | – сила давления от оси поезда: - СК – 24,5К кН (2,5К тс), - ВСП – см. приложение Г; | hb | – толщина балласта под шпалой.

Рисунок 6.7 – Распределение давления от одиночной оси вдоль пути

6.6.2.8Во всех расчетах элементов конструкций, воспринимающих временную нагрузку с нескольких путей, нагрузку от подвижного состава следует принимать в соответствии с указаниями 6.6.5.1.

Давление грунта со стороны насыпи от подвижного состава

6.6.2.9Нормативное горизонтальное (боковое) давление грунта на устои мостов от подвижного состава, находящегося на призме обрушения, следует принимать по СП 35.13330.2011 (приложение М). Нагрузку от подвижного состава ВСП на призме обрушения допускается определять по приложению Д, выбирая один расчетный поезд, дающий максимальное значение нагрузки. Нагрузку от поездов СК следует принимать по приложению Е.

Примечания

1 Горизонтальное (боковое) давление грунта от подвижного состава, находящегося на призме обрушения, не учитывается совместно с сейсмическим воздействием на устои.

2 При определении давления грунта со стороны насыпи подходов следует учитывать характеристики уплотненных грунтов переходной зоны, а также производство работ по ее устройству (см. 6.6.1.6).

6.6.2.10Нормативное давление грунта от подвижного состава на опоры мостов и на звенья труб (на соответствующую проекцию внешнего контура трубы) следует определять с учетом распределения давления нагрузки в грунте по формулам:

а) вертикальное давление

(6.15)

б) горизонтальное давление

ph = pv τn, (6.16)

гдеv– интенсивность временной вертикальной нагрузки от подвижного состава, принимаемая согласно 6.6.2.5, для длины загружения λ = d + h и положения вершины линии влияния α = 0,5, но не более 19,6К кН/м пути;

d– диаметр (ширина) звена (секции) по внешнему контуру, м;

h– расстояние от подошвы рельса до верха звена при определении вертикального давления или до рассматриваемого горизонта при определении горизонтального (бокового) давления, м;

τn– коэффициент бокового давления, определяемый по формуле (6.12) и в соответствии с указаниями 6.6.1.6–6.6.1.9 и примечанием к 6.6.1.5.

Примечание – Формулы (6.15) и (6.16) применимы при толщине засыпки:

- более 2,5 м (1,5 м) (см. 5.2.5) – от поездов С8 согласно 6.6.2.5;

- при меньшей толщине – давление определяется по результатам динамических расчетов.

Поперечная нагрузка от центробежной силы

6.6.2.11Интенсивность нормативной горизонтальной поперечной нагрузки от центробежной силы для мостов, расположенных на кривых, следует принимать с каждого пути в виде равномерно распределенной нагрузки интенсивностью vh, а при расчетах местных воздействий от осей железнодорожной нагрузки – силы Fh. Значения vh и Fh необходимо принимать: