Общие понятия, задачи и структура эксплуатации мостов (стр. 6 )

Несущая способность – это величина нагрузки, при которой наступает потеря прочности или устойчивости исследуемой конструкции.

Испытания начинаются с составления программы. В программе формируют задачи испытания, намечают величину испытательной нагрузки, ее расположение и последовательность загружения. Последовательность загружения предусматривают такой, чтобы нагрузка перемещалась из одного положения в другое, двигаясь только вперед. В программе намечают число и места установки приборов, каждому прибору присваивают свой номер и, за группой приборов прикрепляется наблюдатель, который расставляет приборы и наблюдает за ними во время испытания. Все данные в ходе испытания записываются в журнале.

Испытания проводить в пасмурную (не дождливую) погоду или в утренние часы, пока солнце не сильно нагревает конструкцию моста и приборы.

Перед загружением моста записывают нулевые отсчеты по приборам, фиксирующие ненагруженное состояние. После каждого загружения снимают промежуточные показания приборов спустя 15 – 20 минут после установки нагрузки в расчетное положение с тем, чтобы перемещения и деформации наросли полностью. После проведения всех установок и вывода нагрузки с моста снимают второй нулевой отсчет после чего испытания заканчиваются.

В процессе испытания, особенно старых мостов, необходимо внимательно следить за приращением деформаций конструкций. При увеличении нагрузки деформации должны расти прямолинейно (по закону Гука), т. е. конструкция работает в упругой стадии. При резком, скачкообразном росте деформаций следует прекратить испытания, что указывает на ненормальную работу моста.

Следует выяснить причины ненормальной работы:

– поломка прибора;

– невыявлен опасный дефект или повреждение;

– неправильно определена величина испытательной нагрузки и т. д.

После испытания мост повторно обследуется.

8.2 Особенности проведения статических испытаний мостов

1)Расположение испытательной нагрузки в продольном направлении.

1.1) Балочно-разрезная система.

Для получения наибольшего прогиба и напряжений в середине пролета и опорных сечениях загружают весь пролет.

1.2) Балочно-неразрезная система.

Наиболее напряженные сечения – по середине центрального пролета (сечение № 1); на промежуточных опорах (сечение № 2), в крайних пролетах на расстоянии 0,3 – 0,4 его длины от крайних опор (сечение № 3), см. рис.8.2.

Рис.8.2.

Поэтому необходимо загружать по трем схемам:

I – центральный пролет.

II – центральный + крайний (один из них).

III – оба крайних пролетов.

2) Расположение испытательной нагрузки в поперечном направлении.

Нагрузка устанавливается так, чтобы получить наибольшие усилия в крайних несущих элементах. Нагрузка располагается вплотную к ограждению безопасности (0,55 м) и устанавливается по ширине проезжей части в зависимости от количества полос движения.

2.1) Прогибы замеряются во всех главных несущих элементах в середине и других характерных сечениях (опорные сечения).

2.2) Дополнительно замеряются горизонтальные перемещения подвижных опорных частей.

2.3) Напряжения (деформации) измеряются в наиболее напряженных сечениях, т. е. в крайних фибровых волокнах.

2.3.1) В железобетонных мостах. Напряжения замеряют в сжатой зоне только на бетоне. В растянутой зоне замеряют напряжения на бетоне, но рекомендуется на металле арматуры, предварительно удалив защитный слой бетона.

2.3.2) В сталежелезобетонных мостах. Напряжения замеряют в железобетонной плите около металла главных балок, но не на вуте, и на некотором удалении от главных балок для определения степени совместной работы плиты с металлом.

2.3.3) В металлических мостах. Напряжения измеряют в нижнем и верхнем поясах.

8.3 Анализ результатов статических испытаний

После проведения статических испытаний результаты обрабатываются и полученные фактические значения анализируемых параметров сравниваются с теоретическими значениями, вычисленными для каждого положения испытательной нагрузки.

Напряжения находятся по формуле

,

где – модуль упругости материала, характеризует жесткость материала при деформации, определяется экспериментально, нормативные значения приводятся в СП 35.13330.2011 с учетом условий эксплуатации;

– относительная деформация.

Значения относительных деформаций определяются по показаниям приборов (деформометров), а именно:

– показание прибора до загружения (первый нулевой отсчет).

– показание прибора после загружения (конечный отсчет).

– показание прибора после снятия нагрузки (второй нулевой отсчет).

– база прибора.

Полная деформация

.

Остаточная деформация

.

Упругая деформация

.

Значения остаточных деформаций должны быть минимальными, т. к. испытания проводятся в упругой стадии.

Значения прогибов в каждом сечении определяется по показаниям приборов (прогибомеров):

.

При вычислении прогибов в сечении на расстоянии a от опоры № 1 необходимо учитывать прогибы в опорных сечениях (рис.8.3).

Полный прогиб

.

Остаточный прогиб

.

Упругий прогиб .

Рис.8.3.

При определении фактического КПУ используются значения испытательных измерений полных прогибов всех главных несущих элементов

,

в случае если ось испытательной нагрузки совпадает с осью наиболее загруженной балки, у которой наибольший прогиб.

Для случая, когда ось испытательной нагрузки не совпадает с осями балок, то по данной формуле строится линия влияния КПУ, а под колесами нагрузки определяются ординаты, и уже по ним определяется значение КПУ для наиболее загруженной балки, у которой наибольший прогиб.

Результатом сравнения испытательных и теоретических величин исследуемых параметров статической работы мостов является определение конструктивного коэффициента :

или ,

где и – величина прогиба и напряжения, полученные в результате статических испытаний;

и – величины прогиба и напряжения, полученные в результате теоретического расчета.

3–В.4 СП 79.13330.2012 статическая работа моста считается нормальной, если значения конструктивных коэффициентов составляют 0,7–1,0. Если значения К больше 1, то это указывает на несоответствие действительной работы мостовой конструкции относительно принятой расчетной схемы. Необходимо выяснить причины отклонений и разработать рекомендации по их устранению.

5 СП 79.13330.2012 пространственная работа пролетного строения оценивается с помощью коэффициента адекватности Ка:

,

где fi , wi – соответственно фактические (измеренные) и теоретические (рассчитанные) прогибы i-й балки;

fmax, wmax – соответственно максимальные (по абсолютной величине) фактические и теоретические прогибы балки;

n – число несущих элементов пролетного строения, прогибы которых измерялись при испытании.

Значение коэффициента адекватности около единицы характеризует соответствие фактической и теоретической пространственной работы пролетного строения.

6 СП 79.13330.2012 дополнительным критерием оценки моста по результатам статических испытаний является показатель работы конструкции , который определяется как соотношение измеренных упругих и остаточных прогибов несущих элементов:

.

Показатель не должен превышать: для новых мостов – 0,15 (для деревянных мостов – 0,30); для мостов, находящихся в эксплуатации – 0,05 (для деревянных мостов – 0,10).

9 Динамические испытания мостов

В процессе эксплуатации мосты испытывают, помимо статических, и динамические нагружения, возникающие благодаря колебательным процессам, происходящим в элементах конструкций моста, причем наибольшие динамические воздействия испытывают пролетные строения.