12 видов нагрузок, учитываемых при проектировании мостовых конструкций

При проектировании мостовых сооружений учитываются различные виды нагрузок. Эти нагрузки и их комбинации определяют безопасность мостового сооружения во время его эксплуатации при любых обстоятельствах. Для идеального проектирования моста необходимо правильно учитывать расчетные нагрузки. Ниже приведены различные расчетные нагрузки, действующие на мосты.

Виды нагрузок для проектирования мостовых конструкций

При проектировании мостов необходимо учитывать различные расчетные нагрузки:

1. Мертвая нагрузка

Мертвая нагрузка – это не что иное, как собственный вес элементов моста. Различными элементами моста являются настил, покрытие, перила, парапет, ребра жесткости и другие инженерные коммуникации. Это первая расчетная нагрузка, которая должна быть рассчитана при проектировании моста.

2. Живая нагрузка

Живая нагрузка на мост – это движущаяся нагрузка на мост по всей его длине. Движущимися нагрузками являются транспортные средства, пешеходы и т.д., но трудно выбрать одно транспортное средство или группу транспортных средств для проектирования безопасного моста.
Поэтому IRC рекомендует использовать некоторые воображаемые транспортные средства в качестве живой нагрузки, которая обеспечит безопасные результаты против любого типа транспортных средств, движущихся по мосту. Нагрузки от транспортных средств делятся на три типа, а именно

• Нагрузка IRC класса АА
• Нагрузка IRC класса A
• Нагрузка IRC класса B

Нагрузка IRC класса АА

Этот тип нагрузки учитывается при проектировании новых мостов, особенно мостов с большой нагрузкой, таких как мосты на автомагистралях, в городах, промышленных районах и т.д. В классе нагрузки АА обычно рассматриваются два типа транспортных средств, а именно

Нагрузка класса А IRC

Этот тип нагрузки используется при проектировании всех постоянных мостов. Он рассматривается как стандартная нагрузка моста под напряжением. Если мы проектируем мост с использованием нагрузки класса АА, то его необходимо проверить и на нагрузку класса А.

Нагрузка IRC класса B

Этот тип нагрузки используется для проектирования временных мостов, таких как деревянные мосты и т.д. Он считается легкой нагрузкой. Он считается легкой нагрузкой. Класс А и класс В IRC показаны на рисунке ниже.

3. Ударные нагрузки

Ударная нагрузка на мост возникает из-за внезапных нагрузок, возникающих при движении автомобиля по мосту. Когда колесо находится в движении, действующая нагрузка будет периодически меняться от одного колеса к другому, что приводит к возникновению ударной нагрузки на мост.
Для учета ударных нагрузок на мосты используется коэффициент воздействия. Ударный коэффициент – это множитель, который зависит от многих факторов, таких как вес транспортного средства, пролет моста, скорость транспортного средства и т.д. Факторы воздействия для различных нагрузок IRC приведены ниже.

Для нагрузки IRC класса AA и нагрузки 70R

Пролет
Тип транспортного средства
Ударный фактор
Менее 9 метров
Гусеничный транспорт
25% до 5 м и линейное снижение до 10% от 5 м до 9 м.
Колесное транспортное средство
25% до 9 м
Более 9 метров
Гусеничное транспортное средство (мост RCC)
10% до 40 м
Колесное транспортное средство (мост RCC)
25% до 12 м
Гусеничное транспортное средство (стальной мост)
10% для всех пролетов
Колесное транспортное средство (стальной мост)
25% до 23 м
Если длина превышает любой из вышеуказанных пределов, следует учитывать коэффициент воздействия по графику, приведенному IRC, который показан ниже.

Для нагрузок IRC класса A и класса B

Коэффициент воздействия If = A/(B+L)
Где L = пролет в метрах
A и B – константы
Тип моста
A
B
RCC
4.5
6.0
Сталь
9.0
13.50
Помимо суперструктуры коэффициент влияния учитывается также для подконструкций

4. Ветровые нагрузки

Ветровая нагрузка также является важным фактором при проектировании моста. Для короткопролетных мостов ветровая нагрузка может быть незначительной. Но для среднепролетных мостов ветровая нагрузка должна учитываться при проектировании подконструкции. Для длиннопролетных мостов ветровая нагрузка учитывается при проектировании надстроек.

5. Продольные силы

Продольные силы возникают при торможении или ускорении транспортного средства на мосту. Когда транспортное средство внезапно останавливается или резко ускоряется, это вызывает продольные силы на конструкцию моста, особенно на подконструкцию. Поэтому IRC рекомендует 20% живой нагрузки рассматривать как продольную силу на мостах.

6. Центробежные силы

Если мост должен быть построен на горизонтальных кривых, то движение транспортных средств по кривым вызовет центробежную силу на надстройку. Следовательно, в этом случае проектирование должно быть выполнено с учетом центробежных сил.
Центробежная сила может быть рассчитана по формуле C (кН/м) = (WV2)/(12.7R).
Где
W = живая нагрузка (кН)
V = расчетная скорость (км/ч)
R = радиус кривой (м).

7. Эффект плавучести

Эффект плавучести учитывается для субструктур больших мостов, погруженных под глубокие водоемы. Если глубина погружения меньше, то им можно пренебречь.

8. Силы под действием течения воды

Когда мост строится через реку, часть конструкции находится под водой. Течение воды вызывает горизонтальные силы на погруженную часть. Силы, вызванные течением воды, максимальны в верхней части уровня воды и равны нулю в нижней части уровня воды или на уровне дна.
Давление водного течения равно P = KW [V2/2g].
Где P = давление (кН/м2)
K = константа (значение зависит от формы пирса)
W = удельный вес воды
V = скорость течения воды (м/с)
G = ускорение под действием силы тяжести (м/с2)

9. Тепловые напряжения

Тепловые напряжения возникают под воздействием температуры. Когда температура очень высокая или очень низкая, они вызывают напряжения в элементах моста, особенно в опорах и стыках настила. Эти напряжения имеют растягивающий характер, поэтому бетон не выдерживает их, и образуются трещины.
Чтобы противостоять этому, необходимо установить дополнительную стальную арматуру перпендикулярно основной арматуре. Также предусмотрены деформационные швы.

10. Сейсмические нагрузки

Если мост должен быть построен в сейсмической зоне или зоне землетрясений, необходимо учитывать сейсмические нагрузки. Во время землетрясения они вызывают как вертикальные, так и горизонтальные силы. Величина действующих сил зависит в основном от собственного веса конструкции. Если вес конструкции больше, то и силы будут больше.

11. Деформационные и горизонтальные воздействия

Деформационные напряжения возникают из-за изменения свойств материала как внутри, так и снаружи. Изменениями могут быть ползучесть, усадка бетона и т.д. Аналогично горизонтальные силы возникают из-за изменения температуры, торможения транспортных средств, землетрясений и т.д. Следовательно, они также должны рассматриваться как расчетные нагрузки при проектировании мостов.

12. Напряжения при монтаже

Напряжения при монтаже возникают в результате работы строительного оборудования во время строительства моста. Им можно противостоять, обеспечив соответствующие опоры для элементов.

• Концептуальный сейсмический проект моста с вантовой опорой и его компоненты.
• Типы мостов по пролетам, материалам, конструкциям, функциям, полезности и т.д..
• Виды нагрузок, действующих на конструкции – здания и другие сооружения.
• Кривые при выравнивании автомобильных дорог – типы кривых.
• Характеристики мостов на вантовых опорах во время землетрясений.
• Центробежный насос – компоненты, работа, типы и применение.
• Катастрофа моста Пойнт Плезант: Обрушение подвесного моста с цепью для глаз.