Основные принципы расчета искусственных сооружении

Несущие конструкции и основания мостов и труб необходимо рассчитывать на действие постоянных нагрузок и неблагоприятное сочетание воздействий временных нагрузок с обеспечением необ­ходимых запасов прочности и надежности.

До 1963 г. искусственные сооружения в СССР рассчитывали, сравнивая напряжения и деформации (определяемые расчетом в отдельных элементах сооружения) от силовых воздействий соглас­но действующим нормам с допускаемыми напряжениями и дефор­мациями, установленными для выбранного материала конструк­ций или вида грунта в основании сооружения. Коэффициент запа­са по прочности элемента принимали один и его определяли отно­шением возникающих напряжений при разрушении материала кон­струкций к допускаемым напряжениям от расчетной нагрузки. Для металлических мостов этот коэффициент запаса, например, принимали равным 2,2—3,0.

В настоящее время применяют более прогрессивный способ расчета мостов и труб — по методу предельных состояний. Этот метод установлен с 1976 г. для социалистических стран Советом Экономической Взаимопомощи в виде стандарта СЭВ 384-76. Стандарт устанавливает основные положения по расчету конструк­ций из разных материалов и оснований сооружений по предель­ным состояниям.

Предельными называют такие состояния, при которых конст­рукция искусственного сооружения или его основание перестает удовлетворять заданным эксплуатационным требованиям или тре­бованиям безопасного производства работ.

Предельные состояния подразделяют на две группы. К предель­ным состояниям первой группы относят следующие показатели: потеря устойчивости положения конструкции, разрушение любого характера, переход конструкции в изменяемую систему, когда воз­никает необходимость прекращения эксплуатации сооружения в результате текучести материала, сдвига в соединениях, ползучес­ти или чрезмерного раскрытия трещин, наблюдаются сдвиг или выпирание грунта в основании сооружения, большие просадки опор.

Предельному состоянию второй группы соответствуют возник­новение чрезмерно больших деформаций, затрудняющих нормаль­ную эксплуатацию сооружения из-за значительных упругих или остаточных прогибов, осадок, смещений, углов поворота, появле­ние трещин, по своим размерам опасных для эксплуатации и сни­жающих срок службы сооружения.

Методы расчета искусственных сооружений по предельным сос­тояниям имеют целью не допускать с определенной обеспечен­ностью наступления предельного состояния при эксплуатации в течение всего срока службы сооружения, а также при производ­стве работ по его строительству.

Расчет сооружений заключается в сравнении нагрузок в эле­ментах сооружения и основаниях и возникающих усилий и напря­жений, а также деформаций, перемещений, раскрытия трещин и т. п. Эти значения не должны превышать предельных значений, установленных нормами проектирования конструкций и оснований.

Основное отличие расчета сооружений по методу предельных состояний от ранее действующего по допускаемым напряжениям состоит в том, что создаваемые в конструкции запасы принимают различными, дифференцированными в зависимости от расчетных нагрузок, возможного сопротивления материала элемента или грунта основания и других условий.

Расчет искусственных сооружений по предельным состояниям позволяет проектировать их более экономично и надежно, чем по старому методу.

При расчете конструкций искусственного сооружения в первую очередь устанавливают согласно данным СНиП расчетные значе­ния внешних нагрузок (поезда, колонны автомобилей, толпы пе­шеходов и Др.), а также расчетные сопротивления материала, ко­торые применяются в данной конструкции. Эти величины получа­ют умножением нормативных данных на соответствующие коэф­фициенты: у; — коэффициент надежности по отношению к нор­мативным постоянным и временным нагрузкам или создаваемым ими условиями; т — коэффициент условия работы, учитывающий точность расчета и условия строительства и эксплуатации соору­жения; и — коэффициент надежности или безопасности, относи­мый к нормативным сопротивлениям материалов или оснований по грунту; ц — коэффициент сочетания одновременно действую­щих различных нагрузок. При одновременном действии на соору­жение двух или более временных нагрузок следует умножать ра­счетные нагрузки на коэффициент, меньший единицы.