Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Постановка целей и задач гармонизации. Выбор объекта исследования 9
1 Задачи и цели гармонизации. Концепция гармонизации. 9
2. Ретроспектива автодорожных отечественных нагрузок и подходов к их нормированию 18
3. Автодорожные нагрузки на мостах по нормам Еврокод 29
4. Основные результаты и выводы по Главе 1 34
Глава 2. Разработка методики построения и загружения поверхностей влияния 35
1. Формальное представление линий и поверхностей влияния 35
2. Построение поверхностей влияния 40
3. Методика загружения поверхности влияния отечественными нагрузками 49
4. Методика загружения поверхности влияния нагрузкой LM1 52
5. Пример расчета пролетного строения на временную нагрузку LM1 57
6 Основные результаты и выводы по Главе 2 65
Глава 3. Сопоставление отечественных и зарубежных временных подвижных нагрузок на автодорожные мосты 67
1. Выбор типов пролетных строений. Описание принятых расчетных моделей пролетных строений 67
2 Анализ значимости факторов, влияющих на нагрузочный эффект.. 73
3 Анализ результатов сопоставления нагрузочных эффектов от нагрузки А14 и LM1 74
4 Значения коэффициентов 80
5 Результаты и выводы по Главе 3 87
Глава 4 Сравнение результатов расчета пролетных строений мостов, выполненных по СП 35.13330.2011 «Мосты и трубы» и Еврокод 1990 Еврокод 1992-2 88
1 Рекомендации по пропуску европейской нагрузки LM1 по отечественным мостам 88
2. Определение полного нагрузочного эффекта согласно EN 1990 и EN 1991 94
3 Сравнение несущей способности железобетонных пролетных строений, вычисленных по СП 35.13330.2011 и Еврокод 1992-2 101
4 Выводы по Главе 4 109
Глава 5 Предложения, для внесения изменений в действующие нормативные документы 111
1 Предложения по гармонизации автомобильных моделей нагрузок АК и LM1. Оценка влияния на нагрузочный эффект. 111
2 Оценка экономического эффекта от предложенных изменений в модель нагрузки АК 139
Заключение 155
Список литературы
- Ретроспектива автодорожных отечественных нагрузок и подходов к их нормированию
- Методика загружения поверхности влияния отечественными нагрузками
- Определение полного нагрузочного эффекта согласно EN 1990 и EN 1991
- Оценка экономического эффекта от предложенных изменений в модель нагрузки АК
Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время Российская Федерация активно интегрируется в мировую экономическую систему. Интеграция осуществляется как в рамках Таможенного союза (Россия, Белоруссия, Казахстан), так и со странами, входящими в Европейский союз. Важнейшей составляющей указанного процесса является интеграция в области транспортного строительства, цель которой – преодоление организационно-технических барьеров в торговле и перемещении грузов, что, в свою очередь, способствует укреплению межгосударственных экономических связей и наращиванию товарооборота.
В федеральной целевой программе "Развитие транспортной системы России (2010 - 2015 годы)" важнейшее место занимает развитие транзитной составляющей автодорожной сети Российской Федерации. Данное развитие невозможно без гармонизации систем нормирования.
Требования к гармонизации нормативных документов России и Европейского союза установлены в Транспортной стратегии Российской Федерации до 2030 г и ряде стратегических правовых актов Российской Федерации.
Во всех государственных планах по актуализации нормативных документов в области транспортного строительства содержатся требования по гармонизации с европейскими стандартами. В частности, непременным условием при разработке нормативных документов в области проектирования, строительства и эксплуатации мостов является требование гармонизации этих документов с Еврокодами.
Ядром нормативных документов по мостам, определяющим надежность и функциональную пригодность мостовых сооружений, являются требования к расчетным моделям автомобильных нагрузок – их структуре, весовым и геометрическим параметрам, правилам нагружения и т.д.
Таким образом, исследование соотношений моделей временных подвижных нагрузок, применяемых при проектировании мостовых сооружений на территории России и Европейского Союза, с поиском путей их гармонизации является актуальной задачей.
Целью диссертационной работы является научное обоснование актуализации отечественных автомобильных моделей нагрузок на мосты путем их гармонизации с европейскими нагрузками (Еврокод 1991 часть 2) с учетом условий и особенностей функционирования отечественных мостовых сооружений.
Объект исследований – расчетные модели временных подвижных нагрузок на автодорожные мосты по схеме АК в соответствии со стандартом СП 35.13330.2011 и LM1 по общеевропейскому стандарту Еврокод 1 часть 2.
Предмет исследований - нагрузочные эффекты как результаты воздействий моделей автомобильных временных подвижных нагрузок на пролетные строения мостовых сооружений.
Методы исследований:
Настоящая работа выполнена на основе серии вычислительных экспериментов, включающих в себя свыше тысячи сопоставительных пространственных конечно-элементных расчетов распространенных типов пролетных строений мостов.
При выполнении исследований использовались программный комплекс NASTRAN for Windows, реализующий метод конечного-элементного анализа, и специально разработанные автором программные модули пре- и пост- процессоры к нему, позволяющие строить и загружать поверхности влияния нагрузками по схемам АК и LM1. Также в процессе исследования использованы разработанные в ЦНИИСе компьютерные программы -SPIKA, реализующая пространственный расчет пролетных строений мостов с помощью дискретно-континуальной разновидности конечно-элементного анализа (метод Улицкого), и KUBENA, позволяющая оценивать предельное состояние сечений элементов пролетных строений мостов с использованием диаграмм деформирования материалов.
Для достижения поставленной цели решены следующие задачи:
предложена концепция гармонизации моделей нагрузок;
выбран критерий сопоставления моделей нагрузок в виде нагрузочного эффекта (результат воздействия нагрузок), в качестве которого приняты критические компоненты напряженно-деформируемого состояния, определяющие несущую способность мостового сооружения;
в качестве объекта сопоставления выбраны наиболее распространенные типы пролетных строений мостов;
разработана методика и алгоритмы построения поверхностей влияния с использованием метода конечных элементов;
разработана методика и алгоритмы загружения поверхностей влияния нагрузкой LM1 (с поиском ее неблагоприятного расположения на пролетном строении) согласно правилам, регламентированным Еврокодом 1 часть 2;
получены соотношения расчетных нагрузочных эффектов от временных подвижных нагрузок по схемам А14 и LM1 с использованием разработанных методик и программных продуктов на основе многовариантных пространственных расчетов выбранной совокупности пролетных строений мостов;
выявлены основные факторы, влияющие на соотношения нагрузочных эффектов (коэффициент соответствия);
с целью объективного сопоставления отечественной и европейской моделей подвижных нагрузок произведено сравнение суммарных расчетных
нагрузочных эффектов (от постоянных и временных нагрузок) согласно СП 35.13330.2011 и Еврокодов;
выполнено сравнение несущих способностей пролетных строений мостов, определенных по правилам, регламентированным отечественными и европейскими нормами;
разработаны и обоснованы расчетным путем предложения по изменению правил загружения нагрузкой по схеме АК, установлены коэффициенты соответствия, позволяющие осуществлять переход от нагрузки А14 к нагрузке LM1.
Научная новизна:
впервые в отечественной практике разработаны методика, алгоритмы и компьютерные программы загружения поверхностей влияния расчетной моделью временной подвижной нагрузки LM1;
на основе выполненных вычислительных экспериментов установлены соотношения нагрузочных эффектов от моделей временных подвижных нагрузок для пролетных строений мостов массового применения, согласно требованиям российских и европейских стандартов.
Практическая значимость и реализация результатов исследований.
Полученные результаты проведенных исследований позволяют актуализировать современную отечественную нормативную базу в части моделей временных подвижных нагрузок на мостовые сооружения, а также гармонизировать их с европейскими схемами нагрузок.
Результаты исследований использованы в «Национальном приложении к Еврокод 1 часть 2 «Транспортные нагрузки на мосты», разработанном ОАО ЦНИИС НИЦ «Мосты» в 2012 г, а также в первой редакции проекта межгосударственного стандарта ГОСТ «Дороги автомобильные общего пользования. Нормативные нагрузки, расчетные схемы нагружения».
На защиту выносятся:
методические основы гармонизации нагрузок;
методика, алгоритмы и программные модули построения и загружения поверхностей влияния временной подвижной нагрузкой по схеме LM1;
результаты вычислительного эксперимента по определению коэффициентов соответствия нагрузочных эффектов, вычисленных от нагрузок А14 и LM1;
результаты вычислительного эксперимента по определению полного нагрузочного эффекта;
результаты вычислительного эксперимента по определению несущей способности пролетных строений мостов;
предложения по внесению изменений в правила загружения нагрузкой по схеме АК;
- полученные на основе вычислительного эксперимента коэффициенты соответствия, позволяющие осуществлять переход от отечественной нагрузки АК к нагрузке по схеме LM1.
Достоверность полученных результатов основывается на
использовании законов строительной механики, а также сходимостью
результатов расчетов, выполненных с применением различных методов
пространственных расчетов.
Апробация работы. Результаты исследований и основные положения
диссертационной работы докладывались и получили одобрение на
следующих научных конференциях:
международная научная конференция «Интеграция, партнерство и инновации в строительной науке и образовании» в МГСУ в 2011 г ;
71-я научно-методическая и научно-исследовательская конференция в МАДИ в 2013 г;
VI Всероссийская конференция «Актуальные проблемы проектирования автомобильных дорог и искусственных сооружений» в городе Санкт-Петербург в 2013 г.;
Первая международная конференция «Проектирование мостов с использованием Еврокодов» (Worked Examples on Bridge design with Eurocodes) в городе Санкт-Петербург в 2013 г.
Публикации. Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 7 печатных трудах, в том числе в двух статьях, опубликованных в журналах, входящих в перечень ВАК.
Структура и объем работы. Работа состоит из введения, пяти глав, заключения, библиографического списка из 94 наименования и одного приложения. Общий объем диссертации составляет 221 страницы печатного текста и содержит 70 таблиц и 41 рисунок.
Ретроспектива автодорожных отечественных нагрузок и подходов к их нормированию
Мостовые конструкции рассчитывались на следующие сочетания нагрузок: автомобильная нагрузка с учетом толпы на тротуарах и одиночная специальная нагрузка Т-20.
Резкий рост числа грузовых автомобилей и их массы привел к необходимости увеличить действующую нагрузку. Так, в 1938 г. были выпущены новые нормы [17], в которых наибольшая нагрузка принята была по схеме Н-13 пропорционально схеме Н-10. Так же появилась специальная нагрузка по схеме Т-60 в виде трактора на гусеничном ходу.
В послевоенный период происходит видоизменение грузового автопарка страны. Начинается широкая эксплуатация тяжелых грузовиков и специальных транспортных средств, что не могло не подтолкнуть к очередной корректировке нормативных документов в части расчетных схем нагрузок на мосты.
В 1953 г. были приняты новые нормы Н–106–53 [18]. В этом нормативном документе выделялось три группы подвижных нагрузок: автомобильная нагрузка по типу Н, нагрузка колесная НК-80 или гусеничная НГ-60 и нагрузка от толпы.
Нагрузки типа Н делились в свою очередь на 4 класса: Н18, Н13, Н10 и Н8. Схемы нагрузок Н13-Н8 оставались прежними, однако применение их было ограничено второстепенными дорогами 3 категории. Главной расчетной нагрузкой в нормах Н–106–53 являлась Н18 [19]. Видно, что ее схема, представленная на рисунке 4, сильно отличалась как по давлению на ось, так и по базе автомобилей от нагрузок Н-13 – Н-8. Такая же концепция сохранилась и в нормах 1955г. [20] , [21]. 10 1,6
В связи с введением методики расчетов мостов по предельным состояниям, нормы подверглись глубокой переработке. Действующим документом стал СН 200-62 [22]. Изменения затронули и нормы нагрузок. По этим нормам временная вертикальная нагрузка для расчета автодорожных мостов включала два типа нагрузки по схемам Н-30 и Н-10, а также два вида специальных нагрузок по схемам НК-80 и НГ-60.
Нормы СН 200–62 просуществовали до 1984 года. Им на смену пришел СНиП 2.05.03-84 [23]. Эти нормы в немного подкорректированной в 1991 г. форме являются действующими до сих пор. На смену данному стандарту разработан, но не является обязательным к применению, Свод Правил (СП) 35.13330.2011 [5], в котором остались те же схемы нагрузок, но изменилась система коэффициентов [24].
Автомобильная нагрузка по СНиП 2.05.03-84 имела параметры, отличные от всех ранее использовавшихся. Основной расчетной моделью стала полосовая нагрузка АК (Рисунок 6). Она состоит из одной двухосной тележки (тандема) с осевой нагрузкой P, равной 1К тс и равномерно распределенной нагрузки интенсивностью 0,1К тс/м. Здесь К – класс нагрузки.
В СНиП 2.05.03-84 «Мосты и трубы» для всех сооружений, кроме деревянных мостов и мостов на внутрихозяйственных дорогах, была принята нагрузка А 11 (К = 11). Класс нагрузки К является параметром, определяющим значения давлений на оси и интенсивность равномерно распределенной части нагрузки.
Для нагрузки АК принимаются два случая загружения проезжей части: первый случай – нормальное движение транспортных средств по мосту (количество полос загружения не превышает количество полос проезда) с загружением тротуаров нагрузкой от пешеходов; второй случай – временное стеснение габарита проезда (модель нагрузки придвигается к барьерному ограждению, проезжая часть загружается не более чем двумя полосами). СНиП 2.05.03-84 является действующим документом (был скорректирован в 1991г, однако нагрузок это не коснулось). Изменились только их весовые значения. Сегодня, согласно ГОСТ Р 57428-2007 [11] нагрузки для мостов имеют класс К = 14.
Позднее, в 2011 г, был выпущен Свод Правил СП 35.13330.2011 «Мосты и трубы. Актуализированная редакция СНиП 2.05.03-84 », где схемы нагрузок АК и НК были приняты без изменений их структуры. Изменениям подверглась система расчетных коэффициентов [25].
В работах по исследованию и нормированию транспортных нагрузок на мостовые сооружения в разные годы принимали участие многие известные отечественные ученые: Е.Е. Гибшман, Е.В. Тумас, Н.Б. Лялин, Б.И. Казиницкая, И.И. Казей, Н.Г. Парамонов, Н.М. Митропольский, А.И. Васильев, П.М. Саламахин, С.В. Боханова и другие.
Стоит пояснить причины возникновения модели нагрузки А11 и перехода к ней от нагрузки Н-30.
К 1984г автопарк СССР состоял из различных типов легких, тяжелых и сверхтяжелых транспортных средств. Поэтому проводить расчет по схеме Н-30, где все автомобили были однотипными, не корректно. Нужно было создавать экономико-статистическую модель совершенно нового вида, дающую возможность свести все многообразие транспорта к одной расчетной модели нагрузки.
Методика загружения поверхности влияния отечественными нагрузками
На основе выбранного критерия гармонизации в Главе 2 разработан инструмент гармонизации, в качестве которого выступает аппарат построения и загружения поверхностей влияния. При разработке инструмента гармонизации были решены следующие задачи: - Формализация и занесение в память компьютера поверхностей влияния, а также расчетных моделей временных подвижных нагрузок по схеме АК и LM1. - Разработаны алгоритмы и программы построения поверхности влияния с применением метода конечного элемента. - Разработана методика загружения поверхностей влияния нагрузкой LM1 с учетом правил загружения по Еврокод 1 часть 2. - Разработаны программы, позволяющие проводить загружение полученных поверхностей влияния нагрузками по схемам АК и LM1 Созданный инструмент гармонизации позволяет оперативно и достоверно вычислять нагрузочный эффект с учетом особенностей пространственной работы конструкции. Разработанные программные модули создают возможность проведения сопоставления отечественных и европейских моделей нагрузок по выбранному критерию гармонизации. Глава 3. Сопоставление отечественных и зарубежных временных подвижных нагрузок на автодорожные мосты
Для сопоставления расчетных моделей нагрузок по схемам АК и LM1 с применением разработанных в главе 2 методик, алгоритмов и программ, реализующих построение и загружение поверхностей влияния, необходимо определить типы конструкций наиболее распространенных пролетных строений мостов.
По статистическим данным [55] наибольшее распространение на дорожной сети имеют мосты с пролетами до 33м. Также по исследованиям д.т.н. Васильева А.И. [27] показано, что наибольшее распространение имеют разрезные железобетонные пролетные строения с пролетами до 33 м. Распределение объемов пролетных строений в зависимости от материала и схемы представлено в таблицах 6 - 7.
Исходя из представленного выше, следует, что настоящее исследование целесообразно проводить применительно к железобетонным разрезным пролетным строения с пролетами длиной до 33, выполненным по типовым проектам. Также для возможности сопоставления моделей нагрузок для длин более 33 м, следует рассмотреть сталежелезобетонные пролетные строения с пролетами 42 м, выполненные по типовым проектам, а также металлические пролетные строения с пролетами более 80 м со стандартными компоновками поперечного сечения.
Таким образом, в качестве объекта расчетов принимаются пролетные строения, выполненные по типовому проекту серии 3.503.1 – 81 «Пролетные строения сборные железобетонные длиной 12,15, 18, 21, 24 и 33м из балок двутаврового сечения с предварительно напрягаемой арматурой для мостов и путепроводов, расположенных на автомобильных дорогах общего пользования, на улицах и дорогах в городах».
Для типового проекта серии 3.503.1 – 81 к рассмотрению примем пролетные строения длиной 12,15, 18, 21, 24 и 33 метра с габаритами, приведенными в таблице 8. Таблица 8 – Габариты проезда для типового проекта по серии 3.503.1- № Габарит
Также для учета пролетных строений с пролетами более 33 метров примем к рассмотрению типовое сталежелезобетонное пролетное строение по схеме 3x42 м (серия 3.503.9-62 Выпуск 2), а также металлическое пролетное строение с пролетами 3 x84м, запроектированное ОАО «Институт Гипростроймост».
Серия 3.503.9-62 и ее модификации является одной из самых распространенных из существующих вариантов сталежелезобетонных пролетных строений на дорожной сети.
Металлическое пролетное строение по индивидуальному проекту ОАО «Институт Гипростроймост» имеет стандартную и отработанную для подобных конструкций компоновку поперечного сечения, что делает возможным рассмотрение данной конструкции как типовой.
Общий вид конечно-элементной модели сталежелезобетонного пролетного строения представлен на рисунках 21 и 22. Рисунок 21 – Общий вид модели сталежелезобетонного пролетного
Конечно-элементная модель сталежелезобетонного пролетного строения состоит из 13749 узлов и 13596 стержневых и пластинчатых элементов. В данной модели учтены поперечные связи и диафрагмы для адекватного представления пространственной работы пролетного строения. Модель была загружена сеткой из 387 единичных нагрузок. Для сталежелезобетонного пролетного строения рассматривать следующие габариты, представленные в таблице 9.
Конечно-элементная модель металлического пролетного строения состоит из 30006 узлов и 31270 пластинчатых элементов. Модель была загружена сеткой из 132 единичных нагрузок. Применительно к данной модели были рассмотрены следующие габариты, представленные в таблице 10.
Определение полного нагрузочного эффекта согласно EN 1990 и EN 1991
Исходя из изложенного выше, можно сделать вывод, что увеличение доли равномерно распределенной нагрузки АК в общем нагрузочном эффекте возможно путем увеличения ее интенсивности или за счет изменения системы коэффициентов.
Изменение интенсивности равномерно распределенной части нагрузки АК повлечет за собой возрастание как расчетного нагрузочного эффекта (экстремального значения), использующегося при проверках первого предельного состояния, так и нормативного значения нагрузочного эффекта, использующегося при проверках эксплуатационной пригодности сооружения. Принимая во внимание предложения по изменению правил загружения, возможно предположить что нагрузочный эффект от нормативной и расчетной нагрузки АК повысится, таким образом, изменение интенсивности равномерно распределенной части нагрузки АК является не вполне оправданной.
Приведенная выше система коэффициентов надежности и динамики показывает, что к равномерно распределенной части нагрузки вводятся пониженные относительно тандема (двухосной тележки) значения коэффициентов. Таким образом, наиболее рациональным шагом является увеличение коэффициента надежности по нагрузке к равномерно распределенной части нагрузки АК.
Увеличение коэффициента надежности к равномерно распределенной части нагрузки АК прежде всего будет способствовать повышению уровня безопасности большепролетных мостовых сооружений.
Следует обратить внимание и на различия в значениях коэффициентов полосности. Согласно СП 35.13330.2011 к полосам нагрузки АК вводится коэффициент 0,6. В Еврокоде данный коэффициент в явном виде отсутствует, однако каждой полосе соответствует своя интенсивность и нагрузки на оси. Анализ значений нагрузок на оси, 117 приведенных в Еврокоде 1 часть 2, показывает, что ко второй полосе вводится коэффициент 0,66, а к третьей 0,33. Как уже было отмечено ранее, интенсивность нагрузки от пешеходов согласно Еврокод 1 часть 2 составляет 3 кПа, что в 1,5 раза больше принятой по отечественным стандартам.
Исходя из изложенного выше, помимо изменения количества полос загружения нагрузкой АК, целесообразно оценить возможность введения дифференцированных значений коэффициентов полосности. Для сближения с Еврокодом следует оценить возможность принимать коэффициенты полосности для второй полосы 0,6, для остальных полос 0,3. Также следует дифференцировать значения интенсивностей равномерно распределенной нагрузки на тротуарах в зависимости от расположения мостового сооружения. При расположении мостового сооружения в населенном пункте принимать равномерно распределенную нагрузку на тротуары равную 3 кПа, унифицировав ее интенсивность с требованиями Еврокода. Вне населенного пункта нагрузку на тротуары предлагается снизить до 1 кПа.
Для оценки нагрузочного эффекта от нагрузки АК с учетом изменений правил загружения и изменений коэффициента надежности по нагрузке к равномерно распределенной части нагрузки АК воспользуемся методикой построения и загружения поверхностей влияния, изложенной в главе 3. Нагрузочные эффекты будем находить для пролетных строений массового применения, рассмотренных в главе 4. Также для установления перехода от нагрузки АК к нагрузке LM1 будем находить коэффициенты соответствия.
Рассмотрим пять вариантов изменения нагрузки АК. В первом варианте оценим нагрузочный эффект при изменении правил загружения (только изменение количества полос). Во втором варианте рассмотрим нагрузочный эффект от изменения правил загружения с коэффициентом надежности по нагрузке к равномерно распределенной составляющей 118 f=1,25. В третьем варианте рассмотрим нагрузочный эффект от изменения правил загружения с коэффициентом надежности по нагрузке к равномерно распределенной составляющей f=1,5. В четвертом варианте рассмотрим нагрузочный эффект при изменении правил загружения и изменении коэффициентов полосности при коэффициенте надежности по нагрузке к равномерно распределенной составляющей f=1,25 и нагрузке на тротуары 3 кПа. В пятом варианте оценим нагрузочный эффект при изменении правил загружения моделью нагрузки АК с учетом изменения коэффициентов полосности и коэффициенте надежности по нагрузке к равномерно распределенной составляющей f=1,25, а также нагрузке на тротуары 1 кПа. Нагрузочные эффекты будем получать в эквивалентных классах нагрузки АК согласно СП 35.13330.2011.
Результаты расчета пролетных строений мостов массового применения с длиной пролета до 33м с учетом изменения правил загружения нагрузкой АК приведены в таблице 30. В таблицах 31 и 32 представлены результаты расчетов неразрезных трехпролетных металлических и сталежелезобетонных пролетных строений с длиной загружения до 168м. Также в таблицах 33 и 35 приведены коэффициенты соответствия, полученные с учетом предложений об изменении правил загружения нагрузкой АК.
Оценка экономического эффекта от предложенных изменений в модель нагрузки АК
На примере моделей временных подвижных нагрузок по отечественным стандартам и по Еврокодам была проведена их гармонизация, результатом которой стали предложения по изменению правил загружения отечественной схемой нагрузки АК. Предложенные изменения умеренно повышают безопасность, надежность и долговечность сооружений.
В настоящей работе были получены следующие основные результаты и выводы:
1. Предложенная научная концепция гармонизации отечественных и европейских моделей автомобильных нагрузок на мосты, базирующаяся на сопоставлении и корректировке модели нагрузки А14, включает: - изучение и формализацию с занесением в память компьютера основных моделей нагрузок и правил нагружения; - выбор критерия сравнения моделей нагрузок и выполнение многовариантных сопоставительных расчетов мостовых сооружений с учетом их пространственной работы; - сопоставление моделей нагрузок путем анализа результатов выполненных сравнительных многовариантных компьютерных расчетов; - корректировка отечественной модели нагрузки по результатам расчетов с учетом нынешних и перспективных условий и особенностей функционирования отечественных мостовых сооружений.
2. Разработана методика, алгоритмы и компьютерные программы построения и загружения поверхностей влияния временной подвижной европейской нагрузкой LM1, состыкованные с программой конечно элементного анализа, позволившие обеспечить выполнение пространственных многовариантных расчетов пролетных строений с поиском неблагоприятного расположения временных нагрузок на мостах.
3. Выполнены вычислительные эксперименты (с помощью разработанных компьютерных программ) по определению нагрузочных эффектов от отечественных и европейских моделей нагрузок для распространенных конструктивных форм пролетных строений мостов. Путем анализа результатов многовариантных сравнительных пространственных конечно-элементных расчетов пролетных строений мостов установлено, что нагрузочные эффекты от европейской нагрузки LM1 в 1,5-2 и более раза выше эффектов от отечественной автомобильной нагрузки А14, применяемой в настоящее время в России и в странах Таможенного союза.
Проведена оценка влияния на нагрузочный эффект содержащихся в Еврокоде национально определяемых понижающих нагрузку коэффициентов . Установлено, что применение минимально рекомендуемых Еврокодом значений понижающих коэффициентов не приводит к существенному сближению нагрузочных эффектов от отечественных и европейских нагрузок.
4. Для получения объективной доказательной базы гармонизации нагрузок, кроме левой части основного неравенства методики предельных состояний (суммарный нагрузочный эффект) в диссертации проанализирована и сопоставлена правая часть предельного неравенства (несущая способность), оцениваемая по отечественным и европейским нормам.
5. Суммарные нагрузочные эффекты на пролетные строения мостов, вычисленные от постоянных и временных нагрузок согласно Еврокодам, превышают в 1,3-1,5 раза аналогичные величины, полученные в соответствии с отечественными нормами.
Установлено, что несущая способность сечений железобетонных элементов пролетных строений мостов массового применения, вычисленная по отечественным нормам и Еврокодам, различаются в пределах ±7%.
Различия в уровнях безопасности мостовых сооружений, запроектированных по отечественным и европейским нормам, обусловлены, главным образом, различиями в нагрузках на мосты. При проектировании по Еврокодам, в конструкции мостовых сооружений, закладывают более значительные (порядка 30%) запасы сопротивляемости наступлению предельных состояний.
6. На основе выполненных исследований по гармонизации нагрузок в диссертации разработаны предложения по изменению параметров временной подвижной нагрузки А14. Для пролетных строений мостов массового применения предлагаемые изменения приводят к увеличению нагрузочного эффекта от А14 в среднем на 15%. В тоже время предлагаемые изменения позволяют при проектировании мостов более объективно отражать особенности воздействия транспортных потоков на мостовые сооружения и повысить их безопасность. Кроме того, предлагаемые изменения снижают разброс в коэффициентах соответствия нагрузок АК и LM1, что целесообразно с позиции гармонизации, так как в этом случае коэффициент соответствия нагрузок для пролетных строений мостов массового применения практически не зависит от длины загружения и габарита проезда, что позволяет однозначно соотносить результаты расчетов на временные подвижные нагрузки АК и LM1 и осуществлять оценку соответствия продукции требованиям отечественных и европейских норм.
7. Результаты работы использованы при разработке проекта Национального приложения Российской Федерации к Еврокоду 1991 часть 2 и проекта межгосударственного стандарта Таможенного Союза ГОСТ «Автомобильные дороги общего пользования. Нормативные нагрузки, расчетные схемы нагружения».
