Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Состояние вопроса в области оценки динамических воздействий подвижной нагрузки на пролетные строения автодорожных мостов 10
1.1. Сведения о методах учета динамических воздействий подвижной нагрузки на пролетные строения мостов 11
1.2. Существующие способы динамических испытаний 24
1.3. Динамические испытания конструкций с применением компьютерных измерительных систем 29
1.4. Основные виды приборов и датчиков, применяющихся для записи колебаний во время динамических испытаний 37
1.5. Выводы по главе. Цели и задачи исследования 41
Глава 2. Методика проведения динамических испытаний балочных пролетных строений автодорожных мостов с помощью компьютерных измерительных систем 43
2.1. Динамические характеристики пролетных строений мостов 43
2.1.1. Типы динамических воздействий подвижной нагрузки на пролетные строения мостов 47
2.2. Методика динамических испытаний 49
2.3. Выводы по главе 64
Глава 3. Методика оценки динамических воздействий подвижной нагрузки на пролетные строения автодорожных мостов .
3.1. Переход от величины динамического коэффициента к нормативной нагрузке АК по результатам динамических испытаний пролетных строений одиночными автосамосвалами 67
3.1.1. Имитационная модель нагрузки АК в виде колонн автомобилей КамАЗ-55111 68
3.1.2. Определение коэффициента перехода (Кп) от величины динамической добавки для одного автомобиля (//,) к динамической добавке от колонн автомобилей в соответствии с имитационной моделью (//„) 69
3.2. Результаты динамических испытаний неразрезного пролетного строения длиной 42 м нового мостового перехода через протоку Задонская в Ростовской области 73
3.2.1. Сопоставление фактического динамического воздействия на мост с нормативным 77
3.3. Выводы по главе 87
Глава 4. Предложения по нормированию динамических коэффициентов (1+/4 по результатам динамических испытаний для балочных пролетных строений автодорожных мостов 88
4.1. Оценка экономического эффекта от внедрения методики экспериментальной оценки динамического воздействия подвижной нагрузки на пролетные строения автодорожных мостов 101
4.2. Выводы по главе 105
Заключение. Основные результаты и выводы 106
Библиографический указатель 108
Приложение.1 122
- Динамические испытания конструкций с применением компьютерных измерительных систем
- Типы динамических воздействий подвижной нагрузки на пролетные строения мостов
- Результаты динамических испытаний неразрезного пролетного строения длиной 42 м нового мостового перехода через протоку Задонская в Ростовской области
- Оценка экономического эффекта от внедрения методики экспериментальной оценки динамического воздействия подвижной нагрузки на пролетные строения автодорожных мостов
Введение к работе
Актуальность проблемы. Современное развитие автомобильного транспорта характеризуется постоянным обновлением номенклатуры автомобилей, в том числе большегрузных, ростом интенсивности и скорости их движения, особенно в крупных мегаполисах и на федеральных дорогах. Это в определенной степени осложняет условия эксплуатации пролетных строений автодорожных мостов, приводит к их повреждениям и преждевременному износу. Ухудшение технического состояния конструкций пролетных строений в значительной мере обусловлено повышенным динамическим воздействием автомобилей на мосты.
Новые сооружения, на которых ограничения, как правило, не вводят, могут также получать значительные динамические воздействия от проходящей нагрузки, связанные с недостатками конструкций и статической схемы пролетного строения.
В связи с этим создание научно обоснованной современной методики оценки динамических воздействий подвижной нагрузки на пролетные строения автодорожных мостов является актуальной задачей.
Применявшиеся до последнего времени методы и технические средства, с помощью которых производилось определение динамических характеристик пролетных строений мостов, во многом устарели, и не позволяют в достаточной мере давать ответы на вопросы, возникающие при обследовании и испытаниях мостов.
Действующий СНиП [86] дает общие требования к работе, но не содержит конкретных методик по динамическим испытаниям как в части их проведения, так и в части оценки получаемых результатов.
Диссертационная работа направлена на восполнение этого пробела путем использования современных измерительных приборов, компьютерной техники и соответствующего программного обеспечения. Комплексное решение
поставленной задачи включает разработку методов измерений колебаний пролетных строений реальных объектов и методов оценки динамических воздействий подвижной нагрузки на пролетные строения балочных автодорожных мостов на основании сопоставления измеренных величин с нормативными. Эти методы позволят уточнить грузоподъемность сооружения. Кроме того, разработка методики перехода от измеренных значений динамического коэффициента к нормативным величинам дает возможность уточнения и обоснования последних.
Цель работы. Целью настоящей работы является создание научно обоснованной методики экспериментальной оценки динамических воздействий подвижной нагрузки на пролетные строения автодорожных мостов с учетом их фактического состояния.
Достижение поставленной цели требует решения следующих основных задач:
проведения аналитического обзора учета динамического воздействия подвижной нагрузки на пролетные строения автодорожных мостов, способов динамических испытаний пролетных строений с применением компьютерных измерительных систем;
разработки методики проведения динамических испытаний мостов с помощью компьютерных измерительных систем;
разработки методики оценки динамических воздействий подвижной нагрузки на пролетные строения балочных автодорожных мостов по результатам динамических испытаний пролетных строений на основе моделирования нормативной нагрузки АК колоннами автомобилей КамАЗ-55111;
обобщения результатов теоретических и натурных исследований и разработки предложений по нормированию динамических коэффициентов.
Научная новизна работы состоит в следующем:
Разработана методика проведения динамических испытаний пролетных строений автодорожных мостов с помощью компьютерных измерительных систем, позволяющих вести запись колебаний в реальном масштабе времени;
Разработана методика оценки динамических воздействий подвижной нагрузки на пролетные строения автодорожных мостов по результатам динамических испытаний на основе моделирования нормативной нагрузки АК колоннами реальных автомобилей КамАЗ-55111, используемых во время динамических испытаний;
Сформулированы предложения по нормированию динамических коэффициентов к нормативной нагрузке АК на основе статистического анализа экспериментальных данных.
Достоверность полученных положений и результатов подтверждена фактическими данными обследования и испытаний пролетных строений более 25 автодорожных мостов.
Практическая ценность. На основании выполненного автором исследования разработана методика динамических испытаний пролетных строений автодорожных мостов с использованием компьютерных измерительных систем, которая позволяет определить все необходимые динамические характеристики исследованных пролетных строений.
Разработана методика экспериментальной оценки динамических воздействий подвижной нагрузки на пролетные строения автодорожных мостов, которая дает возможность получить новые данные, используемые проектными и эксплуатационными организациями при обосновании грузоподъемности пролетных строений и оптимальных режимов эксплуатации.
Обе методики используются специализированными организациями при разработке программ испытаний мостов, оценке измеренных динамических
характеристик пролетных строений и их сопоставлении с нормативными значениями.
Результаты диссертационной работы рекомендованы к использованию в нормативных и методических документах.
Апробация работы. Основные результаты работы отражены в полной мере в 5 печатных работах и неоднократно (в течение 2002-2006 годов) докладывались на заседаниях секции «Строительство и реконструкция искусственных сооружений (мосты, путепровода, виадуки и т.п.)» Ученого совета ОАО ЦНИИС.
Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 5 работ.
На защиту выносятся:
Методика проведения динамических испытаний пролетных строений автодорожных мостов с использованием компьютерных измерительных систем.
Методика оценки динамического воздействия на пролетные строения мостов нормативной нагрузки от автотранспортных средств по результатам динамических испытаний.
Предложения по нормированию динамических коэффициентов к нормативной нагрузке АК на основе статистического анализа экспериментальных данных.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и библиографического указателя. Полный объем диссертации составляет 197 стр., включая 97 рисунков, 15 таблиц и 3 приложения. Основной текст (без оглавления, библиографического указателя, рисунков, таблиц и
приложений) излагается на 107 страницах. Библиографический указатель включает 139 источников, в том числе и 11 за рубежом.
Динамические испытания конструкций с применением компьютерных измерительных систем
А. В конце 1970 начале 80-х годов в научно-исследовательском институте инженерного строительства в г. Братиславе была разработана аппаратура, с помощью которой удалось автоматизировать получение динамических характеристик во время проведения динамических испытаний мостовых сооружений, тем самым полностью отказаться от использования прогибомера Гейгера [135]. Основным критерием при этом был выбран прогиб середины пролетного строения. Прогибы измерялись в 3-6 точках с помощью индуктивных датчиков типа Novotechnik с диапазоном измерения ±5 мм или с датчиками типа VUIS с диапазоном измерения ±10 мм. Перемещения конструкции передаются к сердечникам датчиков посредством тросиков, прикрепленных одним концом непосредственно к пролетному строению, другим концом к спиральной пружине. Полученные данные в напряжениях фиксировались в магнитографе, преобразовывались в дискретные коды и проходили предварительную обработку на специальной аппаратуре. Устройство для регистрации подвижных нагрузок передает принятые сигналы на ЭВМ через устройство дискретного ввода. Преобразованием в цифровую форму и записью на магнитную ленту дискретных значений прогибов управляет программа, работающая в системе реального времени RTS-8. Считывание данных с магнитной ленты, расчет прогиба в миллиметрах в соответствии с установленной чувствительностью датчика, выбор требуемой части данных и запись данных в соответствующем формате на диск осуществляется программой, написанной на алгоритмическом языке FORTRAN-2 и функционирующей в стандартной операционной системе OS/8.
Б. В 90-х годах XX века на кафедре «Мосты и сооружения на дорогах» Томского государственного архитектурно-строительного университета на основании метода обобщенных координат и уравнения Лагранжа второго рода применительно к движению автомобильной нагрузки по разрезному пролетному строению моста разработана математическая модель для определения прогибов, динамических коэффициентов и частот собственных и вынужденных колебаний при заданных скоростях и интервалах движения между транспортными средствами с уточненными начальными параметрами, характеризующими работу балок пролетных строений и нагрузки [44].
Для реализации математической модели на ЭВМ разработана программа VEL, в которой использован метод последовательных приближений для системы интегро-дифференциальных уравнений. Данная программа позволяет определять все необходимые динамические характеристики пролетных строений.
Непосредственно для проведения динамических испытаний применяется аппаратно-программный виброизмерительный комплекс. Основой этого комплекса является пьезокерамический вибродатчик-акселерометр, служащий для регистрации ускорения исследуемой конструкции. Измерение ускорения позволяет определить скорость и перемещение путем одно- или двукратного интегрирования. Вибродатчик имеет нижний предел регистрируемых сигналов по частоте 0,1 Гц и по чувствительности к амплитуде 8 мкм.
Предложенный аппаратно-программный комплекс для оценки динамических характеристик пролетных строений мостов обеспечивает реализацию испытаний автодорожных мостов, сопровождающихся как приостановкой транспортного потока, так и без нарушения естественного движения автотранспорта. В. Под руководством к.т.н. А.Н. Звягинцева в лаборатории ВДИ ИЦ ЦНИИС-ТЕСТ совместно с к.т.н. Ю.В. Новаком и к.т.н. Е.И. Павловым разработана методика вибродиагностики мостовых сооружений, применяемая также для статических и динамических испытаний построенных и реконструируемых мостов [28, 64, 68]. Эта методика основана на применении метода активной вибродиагностики. Применение динамической диагностики не требует вывода моста из эксплуатации, для проведения нагружения и серии измерений требуется перерыв в движении 10-15 минут, все остальные подготовительные работы проводятся без перерыва автомобильного движения.
Методика динамической диагностики основана на сочетании расчетного и экспериментального анализа отклика (реакции) сооружения на гармоническое динамическое воздействие в низкочастотном диапазоне собственных форм колебаний.
Динамическая диагностика осуществляется в три этапа, первые два из которых осуществляются в полевых условиях, а третий на стадии камеральной обработки результатов: 1. Возбуждение колебаний и регистрация сигналов отклика конструкций. 2. Получение в реальном времени результатов инструментальных измерений, необходимых для получения анализа колебаний. Как правило, этими результатами являются амплитудо-фазо-частотные характеристики динамических прогибов для информационно значимых точек конструкции. 3. Передаточные функции отклика конструкций на гармоническое нагружение, которые определяются следующим образом: - измеряются и регистрируются входной сигнал и сигнал-отклик; - проводится анализ сигналов с использованием преобразования Фурье; определяется отношение преобразованных сигналов отклика конструкции к входному сигналу силового воздействия. Вторичная обработка инструментальных замеров, включающая анимацию форм колебаний, определение собственных частот и коэффициентов демпфирования, статистический анализ. На этом же этапе проводится обследование, целью которого является выявление причин появления аномалий в отклике сооружения на динамическое воздействие.
Комплекс базируется на 2-х автомобилях, представляющих собой: источник возбуждения колебаний - мощный сейсмовибратор типа СВ5-150М1А, на базе автомобиля УраЛ-4320, и виброизмерительная лаборатория на базе автомобиля ЗиЛ-13Ш, в состав которой входит бортовая персональная электронно-вычислительная машина (ПЭВМ), совместимая с компьютерами IBM.
На вооружении виброизмерительной лаборатории находятся современные высокоточные пьезокерамические датчики - измерители видроскорости GZ410, акселерометры AZ005, измерители перемещений SZ102, тензометрические усилители TZ103 и двухосновные тензорезисторные датчики. Для работы с этими датчиками создана универсальная многоканальная измерительная система. Точность измерения датчика GZ410 в диапазоне частот 06-30 Гц от 1 мкм, динамический диапазон акселерометра AZ005 - бОдБ, прецизионность датчика TZ103 составляет на металле 0,2 кг/см2, а на бетоне 0,02 кг/см2.
Типы динамических воздействий подвижной нагрузки на пролетные строения мостов
Обычно при динамических испытаниях пролетных строений проявляются следующие два типа колебаний. Первый тип - колебания, возникающие в результате воздействий при проезде автомобилем неровностей проезжей части. Величина этих колебаний зависит от следующих факторов: - формы неровностей покрытия ездового полотна, особенно от их ритмичности; - схемы автомобиля (наибольшие колебания возникают от двухосных автомобилей (МАЗ, ЗИЛ и проч.)). Можно привести пример, когда в результате неблагоприятного сочетания всех этих параметров динамическая составляющая на пролетном строении длиной 18 м в Ярославской области намного превысила статическую. Другим типом колебаний на мостах является воздействие колебаний кузова автомобилей на рессорах и скатах. В частности, для автомобиля КамАЗ-55111 общим весом 20 т эти колебания характеризуются низкой стабильной частотой колебаний в интервале 2-4 Гц, определяемой собственной частотой колебаний кузова. Часто колебания от кузова автомобиля возникают еще на подходе к мосту и проявляются в самом начале диаграммы [7]. Колебания пролетных строений автодорожных мостов, вызываемые временной нагрузкой в зависимости от состояния покрытия автопроезда, можно разделить на три вида: - колебания пролетного строения, вызванные проездом временной колесной нагрузкой по покрытию проезжей части с глубокими одиночными выбоинами, расположенными примерно в середине пролета (это явление называется - ударом). Ударное воздействие, как правило, создается на балочных пролетных строениях малых мостов. Это, как правило, железобетонные пролетные строения, обладающие большой жесткостью; - колебания пролетного строения, вызванные проездом нагрузки по покрытию автопроезда с чередующимися выбоинами или волнами (колейность), способными раскачать пролетное строение и привести к резонансным явлениям. Такое воздействие преобладает на пролетах средней длины (до 63 м); - колебания пролетного строения, создаваемые при проезде автомобиля на определенной скорости по пролетному строению большой длины, порядка 100 метров, где существует вероятность навязывания автомобилем своих собственных колебаний пролетному строению. Такие пролетные строения имеют низкую первую собственную частоту (1,0 Гц), не совпадающую с собственной частотой подрессоренной массы автомашины, поэтому к резонансным явлениям по первой форме колебаний это не приводит. Типы колебаний пролетных строений автодорожных мостов, способные возбудиться от проезда испытательной нагрузки, зависят в основном от состояния (ровности) покрытия автопроезда. Методика проведения динамических испытаний балочных пролетных строений автодорожных мостов с помощью компьютерных измерительных систем позволяет определить все необходимые динамические характеристики пролетных строений независимо от состояния покрытия проезжей части моста. 2.2. Методика динамических испытаний Существует много приемов, с помощью которых производятся измерения динамических характеристик мостовых сооружений. Однако большинство известных методик, применяемых сегодня для динамических испытаний сооружений, имеют те или иные недостатки. В СНиП [86] требования по проведению динамических испытаний излагаются весьма кратко. Анализ опыта динамических испытаний автодорожных мостов, накопленного в лаборатории испытания мостов ОАО ЦНИИС, выполненный автором, позволяет предложить следующую методику таких испытаний. Итак, цель динамических испытаний - выяснение характера работы пролетного строения моста в диапазоне возможных скоростей движения эксплуатационных нагрузок. Для этого необходимо определить динамические характеристики пролетного строения. Для определения точных и достоверных динамических характеристик пролетного строения предлагается пользоваться компьютеризированными измерительными системами, позволяющими вести записи колебаний конструкций в реальном масштабе времени. Испытания следует проводить только после обследования сооружения в полном объеме и при условии, что в результате обследования не выявлено дефектов и повреждений конструкций, снижающих его несущую способность, так как во время проведения динамических испытаний можно нанести ущерб ранее поврежденным элементам моста [86].
В качестве испытательной нагрузки целесообразно использовать тяжелые автомашины, которые могут нормально передвигаться по данному сооружению и способны вызывать в конструкциях колебания, амплитуда которых достаточна для проведения измерений. В настоящее время самой распространенной тяжелой нагрузкой являются груженые автосамосвалы марки КамАЗ-55111 полной массой порядка 20 т (с нагрузкой на оси 5,0 т; 2x7,5 т) или КамАЗ-65115 полной массой 25 т (с нагрузкой на оси 6,5 т; 2x9,25 т). [76]. На рисунке 2.3 представлены габаритные размеры автосамосвала КАМаЗ-55111.
Проезды автосамосвала рекомендуется производить со скоростями, кратными 10 км/ч, до максимально возможной скорости, которая определяется положением сооружения в плане и профиле, а также состоянием покрытия (включая подходы). При каждом проезде нагрузки строится диаграмма усилий (прогибов или напряжений), пример которой приведен на рисунке 2.4.
Отметим, что по записи диаграммы колебаний испытываемого пролетного строения можно определить фактическую скорость движения нагрузки достаточно точно. На рисунке 2.4 показана диаграмма прогибов середины пролета 4 металлического неразрезного пролетного строения, имеющего схему пролетов 4x42 м. Зная длину пролета и время, за которое автомобиль его проезжает, можно точно определить скорость автомобиля по формуле
Результаты динамических испытаний неразрезного пролетного строения длиной 42 м нового мостового перехода через протоку Задонская в Ростовской области
По методике динамических испытаний (см. главу 2) был испытан крайний пролет длиной 1=42 м неразрезного сталежелезобетонного пролетного строения 42+63+42 м с соотношением усилий нагрузок с первой и второй полос (1:а)=1:0,5.
В качестве испытательной нагрузки при испытаниях было использовано шесть гружёных автосамосвалов КамАЗ-55111 с полной массой около 20 т (общая максимальная масса - 120 т).
Динамические испытания были проведены путем пропуска по мосту одиночных автомобилей со скоростями 10, 20, 30, 40, 50 и 60 км/ч. Автосамосвал марки КамАЗ-55111 двигался по проезжей части с постоянной скоростью от опоры 8, уезжая за деформационный шов опоры 1. После нескольких заездов в середине крайнего пролета был устроен порожек высотой 5 см, также имитирующий неровности проезжей части, которые могут иметь место во время эксплуатации сооружения. Автомобиль проезжал его с прыжком без остановки.
Регистрация характеристик вертикальных колебаний пролетного строения осуществлялась методом тензометрии с использованием системы «СТКМ-ИС». При этом записывались диаграммы напряжений в нижней фибре главной балки.
Характеристики мостового перехода и диаграммы напряжений при проезде одиночных самосвалов с различными скоростями представлены на рисунках и в таблице П.3.1. приложения П.З настоящей работы. В результате обработки данных испытаний с помощью программы «Спектр» были получены экспериментальные значения динамических коэффициентов. Для имитации нормативной нагрузки All по пролетному строению был произведен пропуск двух колонн автомобилей КамАЗ-55111 по три автомобиля в каждой колонне беспрепятственно и с прыжком через порожек (6 автомобилей общим весом порядка 120 т). Расстояния между одноименными осями автомобилей находились в пределах 12-15 м. В таблице 3.1 представлены динамические добавки, определенные как при беспрепятственных заездах испытательной нагрузки, так и с прыжком через порожек. Средняя динамическая добавка при беспрепятственных проездах одиночного автомобиля равна // =0,058, а при проездах автомобиля с прыжком через порожек рі1іПор=0,\9. При проездах двух колонн из трех автомобилей - / =0,025, а /лб_пор=0,093. Коэффициент Кб,поР определялся из условия, что на каждой полосе один автомобиль (N1) преодолевает порожек, а два остальных {N2 и N3) следуют по гладкой поверхности (рисунок.3.2). Соответствующие выкладки для определения приведенного динамического коэффициента при езде без порожка дают результат / =0.027. Как видно, значения динамических добавок от 6 автомобилей, полученные с помощью коэффициентов перехода близки к измеренным как для гладкого проезда, так и для проезда через неровности. Относительная погрешность составляет менее 1%. С помощью конструктивного коэффициента (3.2) оценим фактическую работу пролетного строения моста с точки зрения динамики: что меньше 1. Следовательно, грузоподъемность пролетного строения с позиций динамики обеспечена. Сопоставление фактического динамического воздействия на мост с нормативным Измеренное значение junop относится к тележке нагрузки АК, а измеренное значение // к распределенной составляющей этой нагрузки. Совместно с заведующим лабораторией методов расчетов мостов Филиала ОАО ЦНИИС НИЦ «Мосты» к.т.н. Егорушкиным Ю. М автором была разработана специальная компьютерная программа для классификации имитационной модели по эталонной нагрузке АК. Программа формирует для выбранных длин пролетов линии влияния и загружает их произвольными системами сосредоточенных сил и распределенных нагрузок. По разработанной программе построенные в памяти компьютера линии влияния загружались нормативной нагрузкой АН и системой грузов имитирующих колонны грузовых автомобилей КамАЗ-55111 весом 20 тонн каждый, состоящие из разного количества экипажей. Для определения фактического количества автомобилей на пролетном строении, в соответствии с имитационной моделью нормативной нагрузки АН, была выполнена серия расчетов. Результаты расчетов, выполненные по данной программе, представлены в таблицах 3.2-3.4 и на рисунках 3.3 и 3.4. По результатам расчетов установлена зависимость количества автомобилей КамАЗ-55111 массой 20 т каждый с расстоянием между одноименными осями 12 м от длины пролета.
Оценка экономического эффекта от внедрения методики экспериментальной оценки динамического воздействия подвижной нагрузки на пролетные строения автодорожных мостов
Разработанная в диссертации методика оценки динамических воздействий подвижной нагрузки на пролетные строения автодорожных мостов дает возможность адекватно интерпретировать результаты натурных испытаний для оценки фактической грузоподъемности мостов. Экономический эффект от внедрения методики оценки динамических воздействий на пролетные строения автодорожных мостов можно оценить по двум вариантам по методике, изложенной в [57].
Вариант 1. Использование в оценке технического состояния мостовых сооружений завышенных значений динамических коэффициентов, измеренных от проезда одиночной нагрузки, приводит к занижению грузоподъемности мостов, что вынуждает эксплуатирующие организации ограничивать массу транспортных средств и скорость их движения по сооружению. Из-за этого пропускная способность автомобильной дороги, на которой расположены такие мосты, существенно снижается.
В связи с использованием завышенных значений динамических коэффициентов эксплуатирующие организации зачастую необоснованно ограничивают скорость проезда до 20 км/ч. Как показано в диссертации, наибольшее динамическое воздействие от проезда одиночной нагрузки происходит, как правило, при малых скоростях, что в ряде случаев приводит к ускоренному износу элементов мостового сооружения.
Ограничение массы автотранспортных средств применяется к проблемным мостам по результатам расчетов с учетом повреждений пролетных строений, при этом динамический коэффициент, вводимый к нормативной нагрузке, вычисляется по СНиП [85]. Практика показывает, что динамический коэффициент по результатам испытаний мостов из сборного железобетона в среднем на 15-20% превышает расчетные значения - в случае поврежденного покрытия проезжей части, и на 10-15% меньше расчетных значений - в случае удовлетворительного состояния покрытия. Если при определении фактического класса пропускаемой нагрузки по сооружению принимать динамический коэффициент, подсчитанный по предложенной методике, то фактическая грузоподъемность моста может увеличиться, либо существенно снизиться.
Экономический эффект от внедрения результатов диссертации может быть подсчитан на примере данных маршрутных обследований балочных автодорожных мостов в Камчатской, Магаданской и Читинской областях. Общее число обследованных сооружений - 97, что составляет около 60% от всех мостовых сооружений на автодорогах трех областей. Анализ данных обследования показывает, что из 97 мостов к 15 применен экспертный коэффициент 0,9, снижающий грузоподъемность. Если грузоподъемность моста обеспечена, то он может пропускать нагрузку АН, при этом общая масса одиночного автомобиля в потоке составляет 30 т с нагрузкой на ось 12 т. При определении грузоподъемности моста с учетом экспертного коэффициента 0,9 класс нагрузки может быть снижен до А10, при этом масса одиночного автомобиля в потоке составит 27 т с нагрузкой на ось Ют. Если провести аналогичный расчет и ввести динамический коэффициент, рассчитанный по методике оценки динамических воздействий, который окажется меньше указанного в СНиП [85], грузоподъемность моста будет обеспечена. Следовательно, можно определить экономию в пропускной способности автомобильной дороги. где РА11- вес одиночного автомобиля в потоке при пропуске нагрузки АН, РА10 - вес одиночного автомобиля в потоке при пропуске нагрузки А10. Таким образом, экономия по пропускной способности составит Л=(30т-27т)/27тх100%=11%. Предположим, что на участке автодороги длиной 1, =50 км расположен мост, на котором введены ограничения массы транспортного средства. Если интенсивность проезда автомобилей, перевозящих Q=20 тонн груза составит 7=50 000 автомобилей в год, то грузооборот на этом участке дороги составит Gy4=IxQxL=50000Q0Q т км. По данным транспортной компании ООО «Си-Транс» перевозка 6=20т груза на маршруте длиной L=2200KM стоит С=57200 рублей. Грузооборот компании составляет G=Z,x 2=44000 т км, а стоимость одной тонны груза на километр пути Ci=C/G= 1,3 руб./т км. Таким образом, Экономический эффект на участке автодороги длиной 50 км может составить Э, = G A = 7150000 рублей в год. Вариант 2. Использование заниженных нормативных динамических коэффициентов при проектировании пролетных строений может в процессе эксплуатации привести к появлению повреждений и снижению грузоподъемности сооружения, вследствие чего расчетный срок службы моста существенно снижается и возрастает необходимость проведения ремонтно-восстановительных мероприятий. Чаще всего пролетные строения мостов с поврежденным покрытием проезжей части испытывают значительные динамические воздействия от проходящего автотранспорта, что при длительной эксплуатации может нанести серьезные повреждения пролетному строению, вплоть до необходимости его замены. Допустим, что железобетонная балка длиной 12 м запроектирована с учетом заниженного динамического коэффициента, следовательно, при эксплуатации ее срок службы будет меньше и потребуется ее ремонт. Если подобная балка будет запроектирована с учетом динамического коэффициента подсчитанного по формуле (4.11) срок службы значительно увеличится, однако возрастет цена на ее изготовление. Например, стоимость одной железобетонной балки длиной 12 м из каркасной арматуры на Батайском заводе МЖБК составляет Q;=135000 рублей и она запроектирована с учетом заниженного динамического коэффициента. Примем, что при сроке службы балки 30 лет потребуется ее ремонт каждые 10 лет. Стоимость такой балки, но запроектированной с учетом динамического коэффициента по (4.11) составит примерно Сб2=200000 рублей, при этом ремонт в течение 30 лет не потребуется. Экономический эффект рассчитывается по формуле Э2 = К С -ЛСб, где Крем - количество ремонтов балки, запроектированной с учетом заниженного динамического коэффициента; Среи - стоимость одного ремонта балки; ЛСб - разница в стоимости балок, запроектированных с учетом заниженного динамического коэффициента и по формуле (4.11). Если принять стоимость ремонта балки - 50000 рублей, экономический эффект может составить 32=85000 рублей.
Похожие диссертации на Методика экспериментальной оценки динамических воздействий подвижной нагрузки на пролетные строения автодорожных мостов
