Отраслевой дорожный методический документ

1 Область применения 18

2 Нормативные ссылки. 18

3 Термины и определения 20

4 Основные положения 22

4.1 При проектировании висячих, вантовых, цепных и экстрадозных мостов при отсутствии требований настоящих рекомендаций следует выполнять требования СНиП 2.05.03-84* «Мосты и трубы». 23

4.2 При проектировании новых вантовых, висячих, цепных и экстрадозных мостов следует: 23

4.3 Основные технические решения, принимаемые при проектировании новых и реконструкции существующих мостов, следует обосновывать путем сравнения технико-экономических показателей конкурентоспособных вариантов. 24

4.4 Несущие конструкции и основания мостов и труб необходимо рассчитывать на действие постоянных и неблагоприятное сочетание временных нагрузок. Расчеты необходимо выполнять по предельным состояниям в соответствии с требованиями ГОСТ 27751-88 (СТ СЭВ 384-87). 24

5 Нагрузки и воздействия 24

5.1 Классификацию нагрузок на конструкции висячих, вантовых, и цепных и экстрадозных мостов и их сочетания следует принимать в соответствии с п. 2.1-2.3 СНиП 2.05.03-84* «Мосты и трубы». 24

5.2 Постоянные нагрузки на конструкции вантовых, висячих, цепных и экстрадозных мостов следует принимать в соответствии с п. 2.4-2.10 СНиП 2.05.03-84* «Мосты и трубы». 24

5.3 Временные нагрузки, не оговоренные в настоящем документе, следует принимать в соответствии с положениями СНиП 2.05.03-84* «Мосты и трубы» и ГОСТ Р 52748-2007. 24

5.4 . Нормативную временную вертикальную нагрузку от подвижного состава на автомобильных дорогах следует принимать в соответствии с ГОСТ Р 52748-2007. 25

5.5 Динамический коэффициент для элементов балки жесткости, пилонов, вант и кабелей вантовых, висячих, цепных и экстрадозных мостов к нагрузкам АК и НК от подвижного состава автомобильных дорог следует принимать равным 25

5.6 Коэффициент надежности по нагрузке к временным нагрузкам от подвижного состава на автомобильных дорогах следует принимать равным: 26

5.7 При проверке условий усталости главных растянутых элементов автодорожных мостов с использованием кривых усталостной прочности необходимо использовать подвижную нагрузку НК (ГОСТ Р 52748-2007). Класс нагрузки К следует принимать равным 6. Динамический коэфициент , коэффициент надежности по нагрузке . 26

5.8 Нормативную и расчетную нагрузку следует определять по нормативной и расчетной скорости ветра 26

5.9 Величина нормативной базовой скорости ветра определяется ветровым районом и типом местности. Ветровой район определяется обязательной картой 3 СНиП 2.01.07-85*. Для вантовых и висячих мостов ветровой район повышается на единицу. Тип местности определяется в соответствии с п. 6.5 СНиП 2.01.07-85* 26

5.10 За нормативную базовую скорость ветра следует принимать скорость ветра соответствующую 10-минутному интервалу осреднения и 5-летнему периоду повторяемости, или вероятности ежегодного превышения для типа местности A и соответствующего ветрового района. Нормативные базовые скорости ветра для различных ветровых районов для местности типа А приведены в таблице 1 27

5.11 За расчетную базовою скорость ветра принимают скорость ветра, соответствующую 10-минутному интервалу осреднения, с заданным расчетным периодом повторяемости, или вероятности ежегодного превышения для соответствующего ветрового района и для соответствующего типа местности. 27

5.12 Для определения расчетной базовой скорости ветра для годовой вероятности превышения, отличающейся от нормативной базовой, скорость необходимо умножить на коэффициент 27

5.13 Нормативные базовые скорости ветра для местностей типа B и C определяются по нормативной базовой скорости для местности типа А. 28

5.14 Вертикальный профиль скоростей ветра определяется степенной зависимостью 28

5.15 Расчетные периоды повторяемости следует принимать в соответствии со специальными техническими условиями на проектирование. При проектировании больших вантовых, висячих и экстрадозных мостов с одним из пролетов больше 200 м рекомендуется принимать следующие расчетные периоды повторяемости: 28

5.16 Максимальное среднее (статическое) скоростное давление на высоте , определяется по формуле 29

5.17 Максимальное скоростное давление от пульсаций ветрового потока вдоль направления ветра определяется по формуле 29

5.18 Для предварительных расчетов на стадии назначения основных параметров конструкции допускается принимать эквивалентную статическую ветровую нагрузку, действующую на единицу длины элемента конструкции, определяемую по формуле 29

5.19 Для детальных расчетов ветровую нагрузку от пульсационной составляющей необходимо определять по теории случайных динамических процессов. Энергетические спектры пульсаций и функции когерентности необходимо определять по данным натурных метеорологических наблюдений. При отсутствии данных по наблюдениям необходимо использовать известные модели турбулентности. Принятая расчетная модель турбулентности должна быть отражена в специальных технических условиях на проектирование и должна включать в себя: 30

5.20 Коэффициент надежности по ветровой нагрузке . 31

5.21 Конструкции висячих, вантовых и экстрадозных мостов должны быть рассчитаны на воздействия, вызванные: 31

5.22 Для предотвращения прогрессирующего разрушения при проектировании висячих, вантовых и экстрадозных мостов должна быть рассмотрена возможность обрыва одной из вант. Обрыв ванты необходимо моделировать двумя сосредоточенными силами, приложенными в анкерных узлах, и направленными в противоположные стороны по отношению к рабочим растягивающим усилиям в ванте. Величина сил берется равной усилию в ванте при действии постоянной нагрузки и временной нагрузки в размере : 32

5.23 Величина максимального ускорения сейсмического воздействия основания назначается в зависимости от сейсмичности района, ответственности сооружения и категории грунтов в соответствии со СНиП II-7-81* «Строительство в сейсмических районах». 33

6 Материалы 33

6.1 К конструкциям висячих, вантовых, цепных и экстрадозных мостов предъявляют следующие требования по материалам: 33

6.2 В качестве главных растянутых элементов для вантовых, висячих и экстрадозных мостов необходимо использовать материалы со следующими характеристиками: 34

6.3 Поставщик вант или кабелей должен выполнить квалификационные испытания, которые включают в себя: 36

6.4 В результате испытаний образцов отдельных проволок или стрендов должны быть определены: 36

6.5 Образцы вант (кабелей) и анкерных устройств должны отвечать следующим условиям: 36

6.6 При проведении испытаний на усталость образы должны быть подвержены 2 миллионам циклам нагрузки и разгрузки. Схема испытаний должна соответствовать рисунку 2. Условия испытаний должны отвечать требованиям таблицы 3. 36

6.7 Образцы, испытанные на усталость, должны быть испытаны на разрывную прочность. Для этого после проведения испытаний на усталость должны быть проведены испытания на разрывную прочность с теми же анкерными устройствами. 39

6.8 Конструкции защитных заполнений и покрытий вант и кабелей должны быть испытаны на водонепроницаемость для проверки надежности принятых мер по предотвращению инфильтрации и конденсата. 39

6.9 Для висячих, вантовых, цепных и экстрадозных мостов канаты принимают партиями. Партия должна состоять из каната одного типоразмера в одной единице упаковки, оформленной одним документом о качестве, в котором указывают: товарный знак или наименование и товарный знак предприятия-изготовителя; наименование организации, в систему которой входит предприятие-изготовитель; номер каната в системе нумерации предприятия-изготовителя; условное обозначение каната; длину каната или каждого отрезка; массу брутто каната; результаты механических испытаний; суммарное разрывное усилие всех проволок в канате или разрывное усилие каната в целом; материал органического сердечника; дату изготовления каната; тип смазки каната; номер барабана; штамп технического контроля. 39

7 Расчетные положения 40

7.1 Расчет вантовых, висячих, цепных и экстрадозных мостов необходимо производить с учетом геометрической нелинейности главных растянутых элементов. При уровне напряжений в главных растянутых элементах больше 700 МПа допускается использовать приближенные модели гибких элементов для учета геометрической нелинейности, с использованием касательного модуля упругости, определяемого по формуле 40

7.2 НДС вантовых, висячих и экстрадозных следует определять с учетом стадийности возведения (генетической нелинейности). 41

7.3 Для пологих гибких элементов с малыми стрелами провиса основные параметры определяются по формулам: 41

7.4 При определении частот и форм свободных колебаний вантовых, висячих и экстрадозных мостов необходимо учитывать геометрическую жесткость элементов конструкции. 42

7.5 Частота собственных колебаний вант определяется по формуле 42

7.6 Максимальная амплитуда волн в кабеле при поперечном возмущении одного из концов определяется по формуле 42

7.7 Частота возмущающего воздействия (частота колебания моста) не должна находиться в 20% интервале частот и вант. Для предотвращения явления параметрического и линейного резонанса вант, необходимо принять меры, чтобы 43

7.8 Динамический расчет вантовых, висячих и экстрадозных мостов на воздействие ветровой нагрузки с учетом динамического воздействия пульсаций (бафтинг) следует выполнять в соответствии с теорией динамического воздействия на конструкцию случайной, зависящей от времени, нагрузки. Спектральные плотности отклика конструкции (перемещения, скорости, ускорения и усилия) требуется определять расчетом конструкции на случайное стационарное воздействие с учетом аэродинамической жесткости и аэродинамического демпфирования. 43

7.9 Предварительное натяжение гибких растянутых элементов должно обеспечивать оптимальную работу конструктивных элементов: 44

7.10 Регулирование усилия в ванте включает в себя контроль усилия, назначенного проектировщиком, сопровождаемый геодезическим контролем положения элементов балки жесткости. 44

7.11 При отсутствии данных по интенсивности движения вантовые элементы должны быть рассчитаны на 100 миллионов циклов проезда нагрузки НК (п.5.7). Для обеспечения этого требования размах напряжений при проезде нагрузки НК (п. 5.7) не должен превышать 70 МПа. 45

7.12 При наличии данных по интенсивности движения при заданном количество циклов нагружения необходимо пользоваться зависимостью [11] (рисунок 3). 45

7.13 При проверке усталости остальных элементов конструкции необходимо руководствоваться требованиями СНиП 2.05.03-84* «Мосты и трубы» 46

7.14 Расчет главных растянутых элементов по первой группе предельных состояний необходимо выполнять по формуле 46

7.15 Все анкерные элементы (анкерные блоки, клинья, кожухи и т.д.), а также элементы соединения конструкции с анкером должны выдерживать усилия большие, чем усилие . Запроектированные анкерные устройства должны быть проверены на прочность при стандартном испытании ванты на предельное разрывное усилие. Элементы анкера не должны иметь значительных пластических деформаций или трещин после испытания. 48

7.16 Анкерные узлы должны быть рассчитаны на усилие 0,9 от закрепленной в данном узле ванты. Под анкерным узлом понимается конструкция, непосредственно воспринимающая нагрузку от анкерного элемента. 48

7.17 При условии, что все необходимые меры по ограничению изгибных напряжений по концам вантовых элементов приняты и выполнены условия всех рекомендуемых квалификационных тестов проверку по второй группе предельных состояний необходимо выполнять по формуле 48

7.18 Для стадии строительства, при условии, что все необходимые меры по ограничению изгибных напряжений по концам вантовых элементов приняты и выполнены условия всех рекомендуемых квалификационных тестов проверку по второй группе предельных состояний необходимо выполнять по формуле 49

7.19 Для экстрадозных предварительно-напряженных пучков проверка усилий по первой группе предельных состояний осуществляется по формуле. 49

7.20 Для экстрадозных мостов при расчетах по второй группе предельных состояний для сочетаний с редко возникающей временной нагрузкой для экстрадозных предварительно-напрягаемых пучков должно быть выполнено условие 49

7.21 Расчет на сейсмическое воздействие, как правило, необходимо производить по динамической теории сейсмостойкости на акселерограммы, инструментально записанные или искусственно сгенерированные с учетом: 50

7.22 Допускается учитывать возможность повреждения конструкции при пластическом деформировании, введением коэффициентом учета повреждений СНиП II-7-81* «Строительство в сейсмических районах». Величина коэффициента зависит от типа конструктивного элемента, материала и уровня ответственности данного элемента в общей работе конструкции. Величина коэффициента должна быть оговорена в специальных технических условиях на проектирование моста по согласованию с заказчиком. 50

7.23 Используемые в расчетах акселерограммы должны быть отмасштабированы в соответствии с заданным уровнем ускорений . Спектр отклика акселерограммы для всех возможных периодов <1,2Tmax должен быть не менее 90% коэффициента динамичности по графику, приведенному в СНиП II-7-81* «Строительство в сейсмических районах». 50

7.24 Расчет моста необходимо выполнять на воздействие не менее трех двухкомпонентных акселерограмм (включающих продольную и поперечную компоненты). При этом корень квадратный из суммы квадратов спектров отклика каждой из компонент должен не меньше чем 1,3 нормативного коэффициента динамичности для всего спектра собственных периодов. 50

7.25 Допускается приближенное определение усилий по ЛСМ (СНиП II-7-81* «Строительство в сейсмических районах») с коэффициентом , определяемым для каждой формы колебаний. 51

7.26 При расчете по ЛСМ, величину усилия, вызываемого колебаниями по разным формам, следует вычислять по правилу корня квадратного из суммы квадратов (SRSS): 51

7.27 Воздействия землетрясения на конструкцию могут быть уменьшены установкой специальных антисейсмических устройств: 52

8 Аэродинамика 53

8.1 Причиной значительных амплитуд колебаний конструкции, находящейся в ветровом потоке, может служить явление срыва вихрей. Наибольшие амплитуды колебаний возникают при равенстве частоты срыва вихрей и собственной частоты конструкции [7]. Влияние срыва вихрей необходимо учитывать при 53

8.2 При невыполнении условий, описанных ниже, требуются специальные аэродинамические исследования в соответствии со специальными техническими условиями на проектирование моста. 55

8.3 Критические скорости флаттера, дивергенции и галопирования должны быть выше расчетной скорости ветра, задаваемой в расчетах по аэродинамической устойчивости п.п. 5.12- 5.15. 56

8.4 Критическая скорость дивергенции конструкции с поперечным сечением, изображенным на рисунке 4 [7], определяется по формуле 56

8.5 Аэродинамические свойства моста могут быть улучшены путем устройства обтекателей, дефлекторов и других конструктивных мер. Необходимость устройства обтекателей и их конструкция определяется для каждого объекта индивидуально по результатам аэродинамических исследований. 57

9 Моделирование 57

9.1 Аэродинамические испытания необходимы для проверки поведения запроектированной конструкции при воздействии ветра или в случае использования при проектировании недостаточно обоснованных данных. 57

9.2 При проектировании больших вантовых и висячих мостов на стадии назначения основных параметров конструкции необходимо выполнить аэродинамические испытания модели отсека балки жесткости. Модель отсека должна быть выполнена в масштабе не крупнее 1:100. Отношение длины отсека к ширине должно быть не менее 5-6. В отдельных случаях допускается использовать модели с меньшим отношением длины к ширине. Модель отсека должна находиться в условиях двумерного обтекания. 58

9.3 По результатам аэродинамических испытаний при жестком закреплении торцов должны быть определены статические аэродинамические коэффициенты лобового сопротивления, подъемной силы, момента тангажа, а также их производные по углу атаки. В качестве характерного линейного размера при определении аэродинамических коэффициентов необходимо принимать полную ширину отсека. 59

9.4 Для исследования явления возникновения ветрового резонанса и аэродинамической устойчивости модель должна быть испытана как минимум в условиях невозмущенного ламинарного потока. 59

9.5 Аэродинамические испытания модели всего моста должны быть выполнены для уточненного исследования: 60

9.6 В результате аэродинамических испытаний должны быть определены: 60

9.7 Результаты математического аэродинамического моделирования обтекания воздушным потоком конструкций моста могут быть использованы для предварительного анализа взаимодействия ветрового потока и мостового сооружения . 61

10 Конструирование 61

10.1 Главные растянутые элементы мостов должны соответствовать таблице 6 : 61

10.2 Специальные устройства по концам вант называются анкерными устройствами, которые состоят из следующих частей: 63

10.3 Основные конструкции моста (пилоны и балка жесткости) должны обеспечить места для размещения людей и оборудования по натяжению вант (кольцевые домкраты, монострендные домкраты и т.д.). Основные конструкции не должны препятствовать геодезическому контролю положения анкерных плит. 68

11 Защита от коррозии 68

11.1 Главные растянутые элементы должны иметь два уровня защиты от коррозии и истирания. 68

12 Требования по изготовлению и монтажу 70

12.1 Мостовые опоры, пролетные строения больших и сложных средних мостов (определения приняты по СНиП 2.05.03-84*) следует возводить силами специализированных мостостроительных организаций (СНиП 3.06.04-91 «Мосты и трубы» п. 1.4.). 70

12.2 Работы по устройству стальных и сталежелезобетонных пролетных строений мостов следует выполнять в соответствии с требованиями СНиП 3.03.01-87, СНиП3.01.01-85* и СНиП 3.06.04-91 «Мосты и трубы» раздел 7. 70

12.3 Работы по устройству железобетонных пролетных строений мостов следует выполнять в соответствии с требованиями СНиП 3.03.01-87, СНиП 3.09.01-85 и СНиП 3.06.04-91 «Мосты и трубы» раздел 6, включая обязательные приложения 2, 3,6-8 и рекомендуемые 4 и 5, отражающие особенности производства работ при сооружении мостов. 70

12.4 Конструкции СВСиУ изготавливаются в соответствии с требованиями ГОСТ 23118-99 "Конструкции стальные строительные. Общие технические условия" и раздела 3 СНиП 3.06.04-91 «Мосты и трубы». 70

12.5 Сооружение и приемку СВСиУ необходимо осуществлять в соответствии с требованиями СНиП 3.03.01-87 «Несущие и ограждающие конструкции», ГОСТ Р 52086-2003, ГОСТ Р 52085-2003 и раздела 3 СНиП 3.06.04-91 «Мосты и трубы». 70

12.6 При выполнении арматурных и бетонных работ для сооружения мостовых опор и пролетных строений следует соблюдать требования СНиП 3.03.01-87, СНиП 3.09.01-85 и СНиП 3.06.04-91 «Мосты и трубы» раздел 4. 71

12.7 Работы по устройству оснований и фундаментов опор следует выполнять в соответствии с требованиями СНиП 3.03.01-87, СНиП 3.02.01-87 и СНиП 3.06.04-91 «Мосты и трубы» раздел 5. 71

12.8 Метод монтажа вантовой системы зависит от используемого типа вант и их узлов крепления. Монтаж вант включает в себя следующие четыре стадии: 71

12.9 Операции по монтажу вант должны производиться поставщиком вант или подрядчиком при обязательном контроле представителем поставщика вантовой системы (супервайзер). 71

12.10 При доставке, разгрузке и складировании индивидуальных компонент вантовой системы должны быть осуществлены мероприятия по предотвращению их возможного повреждения. 71

12.11 Производитель вантовой системы должен обеспечить доступ для инспекции анкерных узлов вант на заводе изготовителе. При инспекции должны быть проверены: 72

12.12 Подготовка к монтажу вант типа PSC должна осуществляться следующим образом: 72

12.13 Подготовка к монтажу вант типа PWС осуществляется следующим образом: 72

12.14 Длина цельноготовой ванты перед установкой регулируется на строительной площадке. Поставщик вант и подрядчик должны предусмотреть средства для геометрического контроля. Длина должна измеряться с точностью равной точности регулировочного устройства. Длина должна находиться в пределах заданного коридора точности. 73

12.15 При монтаже внешней оболочки длина трубы определяется без возможности регулировки. Внешняя оболочка должна удовлетворять следующим требованиям: 73

12.16 При монтаже вантовой системы должны быть предусмотрены мероприятия по регулировке неточности установки направляющих труб и опорных плит. Если нет прямых указаний по точности установки опорных плит и направляющих труб в рабочей документации данные элементы конструкции должны быть установлены с точностью ± 5 мрад. При этом необходимо учитывать деформации конструкции и угол провисания ванты, чтобы при действии постоянных нормативных нагрузок угол отклонения был минимальным. 74

12.17 В зависимости от типа используемой вантовой системы не вся антикоррозионная система может быть установлена непосредственно после монтажа ванты. Если время установки окончательной антикоррозионной защиты превышает несколько месяцев, то должны быть приняты меры по временной антикоррозионной защите. 74

12.18 После окончания операций по установке анкерные узлы закрепляются и ванты натягиваются на заданное в проекте усилие. В зависимости от последовательности строительства ванты могут быть натянуты сразу на проектное усилие или в несколько этапов. Анкерная головка должна позволять регулировку натяжения ванта в диапазоне, учитывающем возможные неточности в монтаже, весе конструкции, жесткости конструкции и т. д. 74

13 Эксплуатация, содержание и мониторинг 75

13.1 Требования по долговечности вантовой системы устанавливаются в соответствии с характеристиками каждого конкретного объекта. Гарантированный срок службы вантовой системы, указываемый в договоре на поставку вантовой системы, должен учитываться при проектировании. 75

13.2 Периодические осмотры необходимы для определения срока начала проведения работ по содержанию или замене второстепенных элементов. Визуальный осмотр необходим для: 76

13.3 Детальные обследования и их периодичность должны быть отражены в Программе по содержанию и мониторингу. В дополнение к визуальному обследованию могут быть выполнены: 76

13.4 При проектировании необходимо предусмотреть возможность перетяжки вантовой системы после нескольких лет эксплуатации, так как возможны изменения в усилиях натяжения вследствие ползучести железобетонных конструкций или стабилизации модуля упругости вант. 77

13.5 При проектировании вантовой системы необходимо предусмотреть возможность для частичной, или полной замены любой одной ванты при ограничении интенсивности движения по мосту. 77

13.6 Организация мониторинга мостовых конструкций на стадии строительства и эксплуатации должна соответствовать требованиям ГОСТ Р 22.1.12–2005 «Структурированная система мониторинга и управления инженерными системами зданий и сооружений», РД 50-34.698-90 «Методические указания. Информационная технология. Комплекс стандартов и руководящих документов на автоматизированные системы. Автоматизированные системы. Требования к содержанию документов», №384-ФЗ от 30.12.2009 «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений». 78

13.7 Система мониторинга и управления инженерными системами должна осуществляться, как на этапе строительства, так и на этапе постоянной эксплуатации: 78

13.8 Структура системы мониторинга должна предусматривать следующий состав компонентов: 79

13.9 Система мониторинга инженерных конструкций (СМИК) предусматривает следующий порядок проведения работ на объекте: 79

13.10 Структура системы мониторинга и ее функционирование должны удовлетворять следующим требованиям: 80

13.11 Информационный обмен в системе мониторинга должен удовлетворять следующим основным принципам: 80

13.12 Оснащение объекта датчиками должно обеспечивать долгосрочный мониторинг и диагностику в местах, определенных проектом, по следующим параметрам: 81

13.13 В системе мониторинга должна быть предусмотрена система сбора и обработки информации: 81

13.14 «Инструкции по обследованию объекта и техническому обслуживанию системы мониторинга мостовых конструкций» 84

13.15 При проектировании и строительстве мостового полотна, водоотвода и эксплутационных обустройств выше обозначенных типов мостов следует выполнять требования СНиП 2.05.03-84* (п.1.59*-1.90) и СНиП 3.06.04-91(п.10.10-10.37). В целях выполнения требований Закона РФ «Об охране окружающей среды» (охраны водоемов, почв и биоты) сток поверхностных вод с пролетного строения осуществлять по подвешенным к конструкции пролетного строения обогреваемым коллекторам дождевой канализации в дальнейшем с подключением к городской канализации или в ЛОСы. 85

Библиография 86