Delist.ru

ОБОСНОВАНИЕ НОРМАТИВНОЙ АВТОМОБИЛЬНОЙ НАГРУЗКИ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ МОСТОВ В УСЛОВИЯХ ВЬЕТНАМА (17.10.2011)

Автор: НГУЕН ВЬЕТ ФЫОНГ

Сравнительный анализ нагрузок на автодорожные мосты по нормам России, США и Еврокодам показал, что нормативы России и США достаточно близки, в то время как Еврокоды регламентируют более высокий уровень нормативных нагрузок (рис. 1).

Рис. 1. Сравнение нормативных усилий от нагрузок А14, LM1 и HL 93 (100%)

при загружении треугольной линии влияния с вершиной в середине и соотношении коэффициентов поперечной установки от двух полос нагрузки К1:К2 = 1:0,5

В главе даётся аналитический обзор методов нормирования строительных конструкций, и в частности, мостовых сооружений. Отмечается ведущая роль теоретических работ советских учёных Н.С. Стрелецкого, А.Р. Ржаницына, В.В. Болотина в развитии вероятностных методов нормирования.

Вероятностно-статистический подход при исследовании мостовых конструкций развит в работах: Васильева А.И., Иосилевского Л.И., Павлова Ю.А., Потапкина А.А., Чиркова В.П., и др. За рубежом исследованию вероятностно-статистических методов посвящены труды: Аугусти Г., Капур К., Cornell C.A., Ellingwood B.M., Moses F. и др.

Во Вьетнаме теория надёжности и методы вероятностного расчета строительных конструкций используются с начала 80 годах ХХ века. Можно перечислить ученых: Нгуен Ван Фо, Фан Ван Хой, Фан И Тхуан, Чан Дык Ньем, и др. Их исследовательские работы о применении теории надёжности строительных конструкций во Вьетнаме опубликованы и преподаются в институтах.

Во второй главе анализируются параметры эксплуатационных нагрузок на автодорожные мосты. Эти параметры имеют ярко выраженную вероятностную природу и должны исследоваться статистическими методами.

В диссертации выполнены статистические исследования структуры автомобильного движения и построены модели случайных колонн, следующих через мост.

Для этого весь автопарк был разделен на группы в зависимости от полных масс и числа осей, и для каждой из этих групп подобраны схемы условных автомобилей (С - массой до 25 т, Т – массой до 45 т и А – массой выше 45 т) (рис. 2). В результате анализа статистики наблюдений за автомобильным движением на дорогах Вьетнама установлены соотношения между группами: на настоящий момент - С:Т:А = 65:31:4%. Планы развития транспортной отрасли и имеющиеся прогнозы позволяют принять схемы условных автомобилей (рис. 3) и соотношение между их группами на отдалённую перспективу - С:Т:А = 60:34:6%.

Группа С Группа Т

Группа А

Рис. 2. Схемы условных автомобилей группы С, Т, А в 2011 г.

Группа С Группа Т

Группа А

Рис. 3. Схемы условных автомобилей группы С, Т, А в отдалённой перспективе

Надёжных экспериментальных данных по численности автомобильных колонн на дорогах Вьетнама, к сожалению, нет. Автор не сумел также выявить наличие соответствующей статистики в других странах. Поэтому моделирование этого параметра выполнено из логических соображений.

Поскольку сегодня грузовое движение составляет во Вьетнаме не более 50% в потоке, для расчётов приняты следующие значения вероятностей Р(k) появления на мосту колонны из «k» автомобилей:

Р(0)=0,5; Р(1)=0,08; Р(2)=Р(3)=Р(4)=Р(5)=Р(6)=Р(7)=Р(?8)=0,06.

С учётом тенденции опережающего увеличения интенсивности грузового движения на отдалённую перспективу аналогичный ряд принят в следующем виде:

Р(0)=0,35; Р(1)=0,09; Р(2)=Р(3)=Р(4)=Р(5)=Р(6)=Р(7)=Р(?8)=0,08.

Расстояние между соседними автомобилями можно определять как длину тормозного пути (S), который в свою очередь зависит от времени торможения до остановки (t) и величины замедления (а): S = аt2/2.

По литературным данным и наблюдениям эти величины с округлением можно принять равными:

- для автомобилей группы С – t = 2 с; a = 4 m/c2; S = 10 м;

- для автомобилей группы T – t = 3 с; a = 3,5 m/c2; S = 15 м;

- для автомобилей группы A – t = 4 с; a = 3 m/c2; S = 25 м.

В третьей главе представлена методика нормирования автомобильных нагрузок на мосты, которая базируется на следующих основных принципах.

Вероятностный подход к назначению нормативной нагрузки.

Поскольку воздействия на мосты реальных автомобильных нагрузок носят случайный характер, выбор величины нормативной автомобильной нагрузки должен быть сделан на основе статистического анализа этих воздействий и определённых критериев надёжности (обеспеченности).

Учёт сроков службы мостов.

В соответствии с принятой в мире, и в том числе во Вьетнаме, методикой расчета мостов по предельным состояниям величина нормативной нагрузки должна учитывать рост реальных автомобильных нагрузок в течение всего срока службы моста. Поэтому определение сроков службы (Т) мостовых сооружений является необходимым элементом нормирования нагрузок.

На основе анализа нормативов и исследований по срокам службы мостов разных странах, в частности, в России, с учетом условий эксплуатации мостовых сооружений во Вьетнаме определен рациональный срок службы новых мостов – 80 лет. При реконструкции существующих мостов их остаточный срок службы должен, как правило, составлять 25-30 лет.

Вероятностная модель автомобильной нагрузки.

Исследовать всё многообразие автотранспортных средств и их воздействий на мосты практически невозможно. Поэтому необходимо формализовать эту процедуру.

Все автотранспортные средства подразделяются на группы в зависимости от общей массы и числа осей, и для каждой группы формируется схема обобщённого условного автомобиля или автопоезда (см. рис. 2 и 3). Из этих условных автомобилей составляются случайные колонны.

Случайными параметрами каждой такой колонны являются:

- численность колонны;

- появление в колонне условного автомобиля из той или иной группы;

- расстояние между соседними автомобилями в колонне.

Вероятность появления конкретной колонны определяется вероятностями её случайных параметров.

Вероятностная модель автомобильной нагрузки строится как для условий автомобильного движения на сегодняшний день, так и на перспективу в соответствии со сроком службы мостов (Т).

загрузка...