Нагрузка с14 что это

Нагрузки, принимаемые при проектировании железнодорожных мостов Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Рупасова И.В., Кондратов В.В.

Приведены исторические сведения об изменениях нормативных нагрузок при проектировании железнодорожных мостов в России и за рубежом. Внесены предложения по выбору оптимальной нормативной нагрузки.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Loads Proposed for Designing Railway Bridges

The authors present the information on the history of changing the standard loads for designing railway bridges both in the Russian Federation and abroad and give the proposals for the choice of the standard load for designing railway bridges.

Текст научной работы на тему «Нагрузки, принимаемые при проектировании железнодорожных мостов»

Техника и технологии

ООО «Мостовые сооружения и путь»

НАГРУЗКИ, ПРИНИМАЕМЫЕ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ МОСТОВ

железнодорожный мост, поездная нагрузка, нормативная нагрузка.

В Российской Федерации новые железнодорожные мосты проектируются под нагрузку С14. Указанная нагрузка была разработана более 50 лет назад с учетом тенденций изменения параметров подвижного железнодорожного состава в первой половине XX в. и планов развития промышленности и транспорта СССР в 1960-2000 гг. Прошедшие годы показали ошибочность прогнозов развития железнодорожного подвижного состава. Темпы роста осевых и погонных нагрузок от подвижного состава существенно снизились. При этом наиболее тяжелые нагрузки обращаются, как правило, по определенным замкнутым маршрутам. Вследствие этого целесообразно изменить нормативную нагрузку при проектировании железнодорожных мостов, поставив её величину в зависимость от категории железнодорожной линии.

1 Из истории нормативных нагрузок, принимаемых при проектировании железнодорожных мостов

Железнодорожный транспорт в нашей стране стал развиваться во второй половине

XIX в. При проектировании мостов расчетные схемы нормативных нагрузок с 1875 г. и по настоящее время изменялись девять раз: в 1875, 1884, 1896, 1907, 1921, 1923, 1925, 1931 и 1962 гг. До 1921 г. нормы предусматривали единую для всех железных дорог нормативную схему нагрузки, которая представляла собой реальный поезд, оказывающий максимальное воздействие на мосты. Такая нагрузка не учитывала перспективу развития подвижного состава. Расчетные нормы, введенные после 1907 г, отличались, во-первых, тем, что в них вместо одной расчетной схемы нормативной нагрузки предусматривался ряд различных схем в зависимости от категории дороги, на которой должен был располагаться проектируемый мост; во-вторых, тем, что все они вплоть до 1962 г. предназначались как для проектирования новых, так и для усиления эксплуатируемых мостов.

Нормами 1925 г. нормальная нагрузка Н признавалась основной для расчета мостов всех магистральных линий. Такая нагрузка требовала значительных вложений металла в главные фермы пролетных строений, а проезжая часть оставалась сравнительно легкой и лимитировала грузоподъемность мостов, определяемую прямым расчетом. В 1931 г. введена нормативная нагрузка НК, в основу которой положена объемлющая кривая, соответствующая неблагоприятно-

ISSN 1815-588Х. Известия ПГУПС

Техника и технологии

му воздействию на мосты обращавшихся в то время отечественных и американских тяжелых паровозов (табл. 1).

Нагрузка НК состояла из двух 5-осных паровозов с давлением от оси на рельсы 3,5К тс, 4-осных тендеров с давлением от оси на рельсы 3,0К тс и вагонной нагрузки интенсивностью 1,0К тс/м. Нормами предусматривалось принимать класс нагрузки К = 8 для расчета мостов, находящихся на участках с интенсивными перевозками или тяжелым профилем пути (где требовалось обращение тяжелых паровозов). Для основной массы мостов магистральных линий нормами 1931 г: регламентировалось принимать К = 7, а для второстепенных линий — К = 6. Наибольшей расчетной нагрузкой в виде исключения была предусмотрена нагрузка Н10 для железнодорожных линий специального назначения, на которых предполагалось обращение вагонов с нагрузкой в 10,0-12,0 тс на погонный метр пути. Прогрессивность нормативной вертикальной нагрузки НК заключалась в том, что ее расчетная схема, представляющая традиционную структуру нагрузки в виде системы сосредоточенных грузов, являлась в то же время условной, учитывающей воздействие не только обращающегося, но и перспективного подвижного состава. К недостаткам схемы НК можно отнести то, что все расстояния между осями этой нормативной нагрузки имеют фиксированную величину, соответствующую расстоянию между осями колесных пар паровоза и равную 1,6 м. Обращающиеся сейчас на наших железных дорогах поездные нагрузки имеют расстояния между осями различной величины — от 1,1 м до 3,2 м. Воздействие на мосты экипажей, расстояния между осями которых варьируются в таком широком диапазоне, приводит при малых длинах загру-жения линий влияния к существенным различиям в значениях эквивалентных нагрузок и их классов. Кроме того, нагрузка НК не учитывает воздействие транспортеров, так как они появились позже и их количество в настоящее время достаточно велико.

В нормах 1962 г. нормативная нагрузка для проектирования новых мостов задана

уже не схемой, а эмпирической формулой. Нагрузка СК представляет объемлющую равномерно распределенных эквивалентных нагрузок от групп сосредоточенных грузов с максимальным значением 2,5К тс и равномерной нагрузки интенсивностью 1,0К тс/м пути. Нагрузка учитывает воздействие на мосты обращающегося и перспективного подвижного состава, в том числе вагонов-транспортеров. В этом состоит решающее ее преимущество по сравнению с нормативными нагрузками прежних норм. В то же время для нагрузки СК характерна одинаковая погонная нагрузка от локомотивов и вагонов, что в настоящее время не соответствует действительности.

В странах Западной Европы в конце XIX и в начале ХХ в. нормативная нагрузка для расчета мостов состояла из ряда сосредоточенных грузов, расположенных аналогично осям паровоза. С развитием подвижного состава, появлением электровозов, тепловозов, вагонов большой грузоподъемности и транспортеров схемы нормативных нагрузок менялись. Они были, как правило, условными и состояли из сосредоточенных грузов и участков распределенной нагрузки, одинаковой или разной интенсивности, различным образом расположенных относительно группы сосредоточенных грузов. В некоторых схемах сосредоточенные грузы отсутствовали.

В США до настоящего времени используется схема Купера, состоящая из 5-осного паровоза, 4-осного тендера и равномерно распределенной вагонной нагрузки. Давление от оси на рельсы в этой схеме принято пропорционально некоторому постоянному коэффициенту К. В 1922 г. в США проектировали мосты под нагрузку Е 10, в 1935 г. — Е 72, а в настоящее время проектируют новые мосты под нагрузку Е 80. Кроме США, нагрузку Купера используют при проектировании мостов в Мексике, Австралии. Аналогичные схемы вертикальных нормативных нагрузок подвижного состава, состоящие из сосредоточенных грузов и равномерно распределенной вагонной нагрузки, применялись в Бельгии, Франции,

Proceedings of Petersburg Transport University

Техника и технологии

ТАБЛИЦА 1. Схемы отечественных нормативных нагрузок для проектирования

Схема нормативного поезда

Состав нормативного поезда

Нагрузка с14 что это

4. Мосты старых лет постройки, на которых произведена замена про летных строений на новые металлические или железобетонные, рассчитанные под нагрузку Н8 или С14, при удовлетворительном состоянии опор следует относить ко II категории, а в случае, если по имеющимся расчетам опоры удовлетворяют расчетной нагрузке Н8 или С14 — к I категории.

При наличии в опорах дефектов или повреждений категория мостов устанавливается по состоянию опор в соответствии с указаниями п. 8.

1 Настоящее Руководство; Руководство по определению грузоподъемности железобетонных пролетных строений железнодорожных мостов, СНиП 2.05.03 — 84 «Нормы проектирования. Мосты и трубы».

5. Металлические мосты, рассчитанные под нагрузку Н7, в случае отсутствия в них дефектов и повреждений, снижающих их грузоподъемность, следует относить ко II категории, кроме мостов с пролетными строениями длиной более 100 м, грузоподъемность которых должна проверяться расчетом, при необходимости с привлечением научно-исследовательских организаций.

При наличии дефектов или повреждений, снижающих грузоподъемность, категории мостов устанавливаются расчетом.

6. Категории металлических мостов старых лет постройки по состоянию пролетных строений устанавливаются но данным классификации их в соответствии с Руководством по определению грузоподъемности металлических пролетных строений железнодорожных мостов (до проведения классификации пролетных строений по настоящему Руководству разрешается использовать данные расчета по Руководству 1965 г.) путем сравнения
классов элементов пролетных строений по прочности и устойчивости с учетом коррозии и других дефектов или повреждений с классами эталонной нагрузки соответствующей категории (см. табл. П. 25.2 — П. 25.4).

Сравнение необходимо производить по всем элементам главных ферм (для сквозных пролетных строений отдельно по поясам, раскосам, подвескам и стойкам, для сплошных балок — по характерным сечениям) и проезжей части (продольным и поперечным балкам), а также их прикреплений.

Сравнение следует начинать с эталонной нагрузки, соответствующей мостам II категории (см. табл. П. 25. 2).

Если классы всех элементов окажутся равными или выше соответствующих классов эталонной нагрузки, то мост относится ко II категории. В противном случае необходимо произвести аналогичное сравнение с нагрузкой, соответствующей III категории (см. табл. П. 25. 3) и при необходимости — IV категории (см. табл. П. 25.4).

СП 35.13330.2011 Мосты и трубы. Актуализированная редакция СНиП 2.05.03-84* (с Изменениями N 1, 2, 3)

Нагрузкой АК загружаются также трамвайные пути при их расположении на необособленном полотне.

Класс нагрузки надлежит принимать равным 14 для всех мостов и труб, кроме деревянных и расположенных в рекреационных и природоохранных зонах городов, для которых класс нагрузки следует принимать равным 11.

При реконструкции и капитальном ремонте сооружений класс нагрузки следует принимать в задании на проектирование (не менее 11 при реконструкции).

Классы нагрузок АК и НК допускается принимать:

для мостов на дорогах с низкой интенсивностью движения — в соответствии с СП 243.1326000;

для мостов в условиях плотной городской застройки — в соответствии с СП 259.1325800;

б) от тяжелых одиночных нагрузок НК (рисунок 6.1, б) для мостов и труб, проектируемых:

под нагрузку А14 — в виде четырехосной тележки Н14 с нагрузкой на ось 18(кН);

под нагрузку А11 — то же, в виде тележки Н11 с нагрузкой на ось 196 кН;

в) от подвижного состава метрополитена с каждого пути — в виде поезда расчетной длины, состоящего из четырехосных вагонов (рисунок 6.1, в) общим весом каждого загруженного вагона 588 кН. При загружении линий влияния, имеющих два или более участков одного знака, разделяющие их участки другого знака следует загружать порожними вагонами весом каждый 294 кН;

г) от трамваев (при расположении трамвайных путей на самостоятельном огражденном или обособленном полотне) с каждого пути — в виде поездов из четырехосных вагонов (рисунок 6.1, г) общим весом каждого загруженного вагона 294 кН и порожнего — 147 кН; число вагонов в поезде и расстояние между поездами должны соответствовать самому неблагоприятному загружению при следующих ограничениях: число вагонов в одном поезде — не более четырех; расстояния между крайними осями рядом расположенных поездов — не менее 8,5 м.

Загружения моста указанными нагрузками должны создавать в рассчитываемых элементах наибольшие усилия, в установленных нормами местах конструкции — максимальные перемещения (деформации). При этом для нагрузки АК во всех случаях должны быть выполнены условия:

при наличии линий влияния, имеющих три или более участков разных знаков, тележкой загружается участок, дающий для рассматриваемого знака наибольшее значение усилия (перемещения), равномерно распределенной нагрузкой (с необходимыми ее перерывами по длине) загружаются все участки, вызывающие усилие (перемещение) этого знака;

По ширине моста можно располагать любое число полос нагрузки АК при условии, что расстояние от оси крайней полосы до ограждения должно составлять не менее 1,5 м, а расстояние между осями смежных полос — не менее 3 м. Если нагрузка от пешеходов на тротуары создает неблагоприятное воздействие, ее следует учитывать совместно с нагрузкой АК.

При определении в рассматриваемом сечении совместного воздействия нескольких силовых факторов допускается для каждого фактора нагрузку АК устанавливать в самое неблагоприятное положение.

Мосты под пути метрополитена (несовмещенные) при расчетах по предельным состояниям первой группы должны быть проверены на загружение одного из путей поездом, не создающим динамического воздействия, но имеющим длину, превышающую (до 2 раз) длину расчетного поезда. При этом на двухпутных мостах второй путь должен быть загружен поездом расчетной длины.

Тяжелую одиночную нагрузку НК следует располагать вдоль направления движения на любом участке проезжей части моста (в которую не входят полосы безопасности). Ось нагрузки НК должна быть расположена не ближе 1,75 м от кромки проезжей части. Также следует проводить проверку на воздействие сдвоенных нагрузок НК, устанавливаемых на расстоянии 12 м (между последней осью первой и передней осью второй нагрузки), с учетом понижающего коэффициента 0,75.

1 Если на мосту предусмотрена разделительная полоса шириной 3 м и более без ограждений, то при загружении моста временными вертикальными нагрузками следует учитывать возможность использования в перспективе разделительной полосы для движения.

2 Нагрузку НК не учитывают совместно с временной нагрузкой на тротуарах, с сейсмическими нагрузками, а также при расчетах конструкций на выносливость. При расчетах по второму предельному состоянию нагрузка НК принимается с коэффициентом 0,8. Сдвоенную нагрузку НК не следует учитывать в расчетах по второму предельному состоянию.

3 При загружении трамвайных путей временной нагрузкой от автотранспортных средств (6.12, а) оси полос нагрузки АК следует совмещать с осями трамвайных путей.

4 Распределение давления в пределах толщины одежды проезжей части следует принимать под углом 45°.

6.13 Нормативную вертикальную нагрузку от подвижного состава на автомобильных дорогах промышленных предприятий, где предусмотрено обращение автомобилей особо большой грузоподъемности и на которые не распространяются ограничения весовых и габаритных параметров автотранспортных средств общего назначения, следует принимать в виде колонн двухосных автомобилей АБ с параметрами, приведенными в таблице 6.6.

Сравнительный анализ моделей железнодорожных нагрузок С14 и lm71 для балочных мостов Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫЕ МОСТЫ / БАЛОЧНЫЕ МОСТЫ / ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНАЯ НАГРУЗКА / ДИНАМИЧЕСКИЙ КОЭФФИЦИЕНТ / НАЦИОНАЛЬНЫЕ СТАНДАРТЫ УКРАИНЫ / САНИТАРНЫЕ НОРМЫ И ПРАВИЛА / ГОСТ / СНИП / RAILWAY BRIDGES / BEAM BRIDGES / RAILWAY LOAD / DYNAMIC COEFFICIENT / NATIONAL STANDARDS OF UKRAINE

Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Артемов В. Е., Распопов А. С.

Цель. В статье выполнен анализ железнодорожной нагрузки LM71 с целью ее применения в национальных проектах балочных железнодорожных мостов . Целью исследования является гармонизация национальных норм проектирования искусственных сооружений с европейскими стандартами (Еврокодами). Методика. В работе используются аналитические методы расчета мостов (методика линий влияния), матричный анализ и компьютерное программирование. Результаты. Параметры напряженно-деформированного состояния балочных железнодорожных мостов под воздействием нагрузок С14 и LM71 имеют определенные отличия. Степень этих отличий зависит от длины и материала пролетных строений, а также от особенностей определения динамических коэффициентов. Полученные в работе зависимости следует учитывать при использовании национальных норм проектирования и гармонизированных с Еврокодами стандартов. В дальнейших исследованиях планируется определить соотношения между нагрузкой С14 и моделями SW, HSLM с учетом различных динамических эффектов и скорости движения поездов. Научная новизна. Представленные в работе результаты, в частности параметры напряженно-деформированного состояния пролетного строения моста с учетом соответствующих динамических коэффициентов , получены впервые. Практическая значимость. Результаты исследования использованы при разработке Национального приложения к Национальному стандарту Украины ДСТУ-Н Б EN 1991-

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

COMPARATIVE ANALYSIS OF MODELS OF RAILWAY LOADS C14 AND LM71 FOR GIRDER BRIDGES

Purpose. The article analyzes the railway load LM71 for the purpose of its application in national design projects of the railway girder bridges. Purpose of the article is harmonization of national design codes of enginnering structures with the European standards (Eurocodes). Methodology. Analytical calculation methods (influence lines), the matrix analysis and computer programming are used in the article. Findings. Deflected mode parameters of the railway bridges under the influence of loads C14 and LM71 have certain differences. The extent of these differences depends on length, material of drift structures and also on dynamic coefficients. These dependences should be considered in national design codes and in harmonized with Eurocodes standards. In the further researches relationships between load C14 and models SW, HSLM taking into account various dynamic effects and trains speed is planned to determine. Originality. The presented results, in particular deflected mode parameters (including loads with dynamic coefficients), obtained for the first time. Practical value. Results of research are used in National Annex to the National Standard of Ukraine NSTU-N EN 1991-2:2010. Eurocode 1. Actions on structures. Part 2. Traffic loads on bridges (EN 1991-2:2003).

Текст научной работы на тему «Сравнительный анализ моделей железнодорожных нагрузок С14 и lm71 для балочных мостов»

Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету залiзничного транспорту, 2014, № 1 (49)

В. Е. АРТЕМОВ1*, А. С. РАСПОПОВ2*

1 Каф. «Мосты», Днепропетровский национальный университет железнодорожного транспорта имени академика В. Лазаряна, ул. Лазаряна, 2, Днепропетровск, Украина, 49010, тел. +38 (050) 457 68 19, эл. почта v.artomov@gmail.com 2*Каф. «Мосты», Днепропетровский национальный университет железнодорожного транспорта имени академика В. Лазаряна, ул. Лазаряна, 2, Днепропетровск, Украина, 49010, тел. +38 (0562) 47 19 88, эл. почта raspopov@rr.diit.edu.ua

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ МОДЕЛЕЙ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ НАГРУЗОК С14 И ЬМ71 ДЛЯ БАЛОЧНЫХ МОСТОВ

Цель. В статье выполнен анализ железнодорожной нагрузки ЬМ71 с целью ее применения в национальных проектах балочных железнодорожных мостов. Целью исследования является гармонизация национальных норм проектирования искусственных сооружений с европейскими стандартами (Еврокодами). Методика. В работе используются аналитические методы расчета мостов (методика линий влияния), матричный анализ и компьютерное программирование. Результаты. Параметры напряженно-деформированного состояния балочных железнодорожных мостов под воздействием нагрузок С14 и ЬМ71 имеют определенные отличия. Степень этих отличий зависит от длины и материала пролетных строений, а также от особенностей определения динамических коэффициентов. Полученные в работе зависимости следует учитывать при использовании национальных норм проектирования и гармонизированных с Еврокодами стандартов. В дальнейших исследованиях планируется определить соотношения между нагрузкой С14 и моделями ЖЬМ с учетом различных динамических эффектов и скорости движения поездов. Научная новизна. Представленные в работе результаты, в частности параметры напряженно-деформированного состояния пролетного строения моста с учетом соответствующих динамических коэффициентов, получены впервые. Практическая значимость. Результаты исследования использованы при разработке Национального приложения к Национальному стандарту Украины ДСТУ-Н Б БМ 19912:2010. Еврокод 1.Часть 2. «Подвижные нагрузки на мосты» (БМ 1991-2:2003).

Ключевые слова: железнодорожные мосты; балочные мосты; железнодорожная нагрузка; динамический коэффициент; национальные стандарты Украины; санитарные нормы и правила; ГОСТ; СНиП

Развитие национальной нормативной базы Украины неразрывно связано с евроинтеграци-онными процессами, в том числе с внедрением европейских норм проектирования — Евроко-дов. Еврокоды представляют собой своды правил, сочетающие опыт проектирования строительных конструкций, зданий и сооружений многих стран Европы (Англии, Германии, Франции и др.). На данный момент в Украине проектирование строительных конструкций допустимо вести по одной из двух альтернативных схем — на основе национальной базы

нормативных документов (например [2]) и на основе гармонизированных с Еврокодами стандартов [4, 5, 6].

Отметим, что в СНГ национальные нормы проектирования мостов [2, 8] по большей части основаны на СНиП 2.05.03-84* [9] и существенно отличаются от европейских. Процесс гармонизации стандартов состоит не только в их языковой адаптации, но также в учете различных параметров и факторов, специфических для данной территории: геологических, гидро© В. Е. Артемов, А. С. Распопов, 2014

логических, погодных условии, эксплуатируемой техники, оборудования, строительных материалов и пр. Применительно к железнодорожным мостам, одним из ключевых вопросов внедрения Еврокодов в Украине является вопрос учета железнодорожных нагрузок, обращающихся на железных дорогах с шириной колеи 1 520 мм.

Целью данной работы является сравнение параметров напряженно-деформированного состояния, которые возникают в элементах мостовых конструкций, от воздействия нагрузок по схемам ЬМ71 [5] и С14 [2, 9].

Документ [5] регламентирует определение железнодорожной нагрузки со стандартной и широкой колеей европейских магистралей, кроме узкоколейных дорог, линий трамвая, горных зубчатых фуникулеров. В разделе 6 [5] указано, что в общем случае при проектировании железнодорожных мостов следует учитывать не только весовые характеристики подвижного состава, но также его динамику, центробежные силы, удары колес, тяговые и тормозные усилия, аэродинамические эффекты. Всего в Еврокоде 1991-2 представлены четыре модели железнодорожных нагрузок: ЬМ71, порожний поезд, И8ЬМ. Железнодорожная нагрузка ЬМ71 моделирует воздействие нормального железнодорожного транспорта на мосты при движении по магистральным линиям. Эта нагрузка является статической и представляет собой комбинацию равномерно распределенной нагрузки интенсивностью = 80 кН/м и четырех сосредоточенных сил Qvk = 250 кН (рис. 1). В терминологии Еврокодов эти нормативные значения имеют название «характеристических».

Qvk Qvk Qvk Qyk

Рис. 1. Модель железнодорожной нагрузки ЬМ71 (Еврокод 1)

Длина равномерно распределенной нагрузки принимается в зависимости от длины загружаемой конструкции для достижения наиболее неблагоприятного воздействия на сооружение. Следуя [5], динамическое воздействие подвиж-

ного состава учитывается динамическим коэффициентом (фактором) Ф. Предполагается, что коэффициент Ф учитывает динамическое увеличение напряжений и амплитуд колебаний конструкции, но не учитывает явления резонанса. Непосредственно в расчетах динамический коэффициент учитывается в виде коэффициента Ф2 или Ф3, в зависимости от технического состояния железнодорожных путей, по которым предполагается движение поездов:

где ЬФ — расчетная длина конструктивного элемента, м.

Коэффициент Ф2 (1) используется в расчетах, если техническое обслуживание железнодорожного пути проводится достаточно часто и качественно. При обычном качестве эксплуатации в расчет вводится коэффициент Ф3. Отметим, что в нормах СНГ [2, 5, 7] динамический коэффициент зависит от типа и материала проектируемой конструкции. Так, для балочных железобетонных пролетных строений железнодорожных мостов динамический коэффициент определяется по формуле

1 + р = 1 + 10/(20 + Х),

где X — длина загружения линии влияния временной нагрузкой, м.

Проанализируем значения динамических коэффициентов по нормам [2, 5, 8]. Как видно из рис. 2, значения динамических коэффициентов 1 + р для пролетных строений длиной до 9 м (как правило, плитных) примерно в 1,1.. .1,4 раза ниже соответствующих значений Ф. Для пролетных строений длиной 9.18 м (как плитных, так и балочных) коэффициент 1 + р выше коэффициента Ф для случая обычного обслуживания железнодорожного пути. В случае более качественного обслуживания пути коэффициент Ф превышает 1 + р примерно в 1,1 раза для пролетных строений длиной 9 м и почти экспоненциально приближается к значению 1 + р до расчетной длины 18 м. Для пролетных строе-

ний длиной 18. 33 м динамический коэффициент 1 + ц во всех случаях превышает Ф в 1,1.1,3 раза.

мент начала движения, правая часть равномерно распределенной нагрузки загрузит весь пролет, а далее на мосту последовательно будут появляться сосредоточенные силы Qvk и вторая часть распределенной нагрузки (рис. 3).

Рис. 2. Графики динамических коэффициентов Ф, 1 + ц в зависимости от расчетной длины I

Кроме динамического коэффициента, европейские нормы проектирования мостов [5] регламентируют также вводить в расчет коэффициент а (меньше или больше единицы), с помощью которого осуществляется переход от «характеристической» нагрузки к «классифицированной»:

а = 0,75; 0,83; 0,91; 1,00; 1,21; 1,33; 1,46 . (3)

Также в документе [5] указывается, что для международных железнодорожных линий, согласно Национальному приложению, рекомендуется принимать а> 1. С целью определения величины а для железных дорог Украины, проведем серию тестовых расчетов по определению параметров напряженно-деформированного состояния балочных пролетных строений железнодорожных мостов.

Рис. 4. Графики максимальных изгибающих моментов в пролетных строениях длиной 6, 12, 18, 24, 27, 33 м от нагрузки ЬМ71

На рис. 4 показаны кривые, отражающие изменения изгибающего момента в сечениях разрезных пролетных строений разной длины от нагрузки ЬМ71. Применяя к полученным кривым функцию поиска максимума, получим кривую максимальных изгибающих моментов для всего диапазона рассматриваемых длин пролетных строений, которую также сравним с аналогичной кривой от нагрузки С14 (рис. 5).

Рис. 3. К определению изгибающего момента от нагрузки ЬМ71

Модель ЬМ71 предполагает больше вариантов и комбинаций расположения нагрузки на пролетном строении моста, чем модель С14.

Рассмотрим процесс движения нагрузки ЬМ71 по пролетному строению моста. В мо-

Рис. 5. Максимальные изгибающие моменты в пролетных строениях длиной 0.33 м от нагрузок С14, ЬМ71

Как видно из рис. 5, железнодорожная нагрузка С14 приводит к появлению в расчетной схеме изгибающих моментов, превышающих моменты от нагрузки ЬМ71 примерно в 1,5 раза (пунктирная кривая соответствует коэффициенту а = 1,46). Таким образом, эту величину можно рассматривать как рекомендуемое зна-

чение коэффициента а для перехода от характеристической нагрузки ЬМ71 к классифицированной нагрузке от подвижного состава на железных дорогах Украины, согласно Национальному приложению [5]:

Учет соответствующих динамических коэффициентов Ф [3] и 1 + ц [2, 8, 9] не оказывает принципиального влияния на соотношение между изгибающими моментами от нагрузок С14, ЬМ71 (рис. 6).

Рис. 6. Максимальные изгибающие моменты в пролетных строениях длиной 0.. .33 м от нагрузок С14, ЬМ71 с учетом динамических коэффициентов

Научная новизна и практическая значимость

Исследованию влияния на мосты различных типов нагрузок также посвящены работы [1, 3, 7, 10-15]. Результаты сравнительного анализа нагрузок С14 и ЬМ71, изложенные в настоящей статье, учтены при разработке Национального приложения к гармонизированному с Евроко-дами стандарту [5] и публикуются впервые.

Параметры напряженно-деформированного состояния балочных железнодорожных мостов под воздействием нагрузок С14 и ЬМ71 имеют определенные отличия. Степень этих отличий зависит от длины и материала пролетных строений, а также от особенностей определения динамических коэффициентов. Полученные в работе зависимости следует учитывать при использовании национальных норм проектирования и гармонизированных с Еврокодами стандартов.

В дальнейших исследованиях планируется определить соотношения между нагрузкой С14 и моделями И8ЬМ с учетом различных

динамических эффектов и скорости движения поездов.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Артемов, В. Е. К вопросу учета скорости движения поезда при проектировании балочных мостов / В. Е. Артемов, А. С. Распопов // Мости та тунелт теорш, дослвдж., практика : зб. наук. праць Дншропетр. нац. ун-ту залiзн. трансп. — Д., 2012. — Вип. 2. — С. 5-8.

2. Державш будiвельнi норми Украши ДБН В.2.3-14:2006 «Споруди транспорту. Мости та труби. Правила проектування». — К. : Мш буд-ва, архгг. та житлово-ком. госп., 2006. — 359 с.

3. Нагрузки на конструкции мостов в странах СНГ [Электронный ресурс] // Железные дороги мира. — Режим доступа: http://1430mm.ru/ node/203. — Загл. с экрана.

4. Нацюнальний стандарт Украши ДСТУ-НБВ.1.2-13:2008. Система надшносп та безпеки у будiвництвi. Основи проектування конструкцш (БМ 1990:2002). Техшчш умови : затв. та введ. в дш наказом № 710 ввд 30.12.2008. — К. : Мшрегюнбуд Укра1ни, 2009. — 101 с.

5. Нацюнальний стандарт Укра1ни ДСТУ-НБ БМ 1991-2:2010. Сврокод 1. Ди на конструкци. Ча-стина 2. Рухомi навантаження на мости (БМ 1991-2:2003). — Надано чинносп 2013-07-01. -К. : М^егюнбуд Украши, 2003. — 217 с.

6. Про затвердження Порядку застосування будь вельних норм, розроблених на основi нацюна-льних технолопчних традицш, та будiвельних норм, гармошзованих з нормативними документами £вропейського Союзу : Постанова Каб. Мiнiстрiв Украши ввд 23 травня 2011 р. № 547.

7. Распопов, А. С. Исследование динамической работы железобетонных мостов с эксцентриситетом рельсового пути / А. С. Распопов, В. Е. Артемов, С. П. Русу / Вюн. Дшпропетр. нац. ун-ту залiзн. трансп. — Д., 2010. — Вип. 35.

8. Свод правил СП 35.13330.2011 «Мосты и трубы. Актуализированная редакция СНиП 2.05.03-84*». — М. : ОАО «ЦНИИС», 2011. -340 с.

9. Строительные нормы и правила СНиП 2.05.0384 «Мосты и трубы». — М. : Госстрой СССР, 1985. — 200 с.

10. Cho, T. Reliability analysis for the uncertainties in vehicle and high-speed railway bridge system based on an improved response surface method for nonlinear limit states / T. Cho, M.-K. Song, D. H. Lee // Nonlinear Dynamics. — 2010. -Vol. 59. — Iss. 1-2. — P. 1-17.

11. Effects of the diaphragm at midspan on static and dynamic behaviour of composite railway bridge: A case study / Y. Sieffert, G. Michel, D. Martin et al. // Engineering Structures. — 2006. — Vol. 28. -Iss. 11. — P. 1543-1554.

12. Notkus, A. J. Analysis and comparison of Eurocode and SNiP traffic load models for railway bridges / A. J. Notkus, Z. Kamaitis // Modern building materials, structures and techniques

В. е. АРТЬОМОВ1*, О. С. РАСПОПОВ2*

1 Каф. «Мости», Днтропетровський нацюнальний утверситет зал1зничного транспорту 1меш академжа В. Лазаряна, вул. Лазаряна, 2, Дшпропетровськ, Украша, 49010, тел. +38 (050) 457 68 19, ел. пошта v.artomov@gmail.com 2*Каф. «Мости», Дшпропетровський нацюнальний утверситет зал1зничного транспорту 1меш академжа В. Лазаряна, вул. Лазаряна, 2, Дшпропетровськ, Украша, 49010, тел. +38 (0562) 47 19 88, ел. пошта raspopov@rr.diit.edu.ua

ПОР1ВНЯЛЬНИЙ АНАЛ1З МОДЕЛЕЙ ЗАЛ1ЗНИЧНИХ НАВАНТАЖЕНЬ С14 ТА ЬМ71 ДЛЯ БАЛКОВИХ МОСТ1В

Мета. У статп виконано аналiз залiзничного навантаження ЬМ71 1з метою його застосування в нацюнальних проектах балкових залiзничних моспв. Метою дослвдження е гармошзащя нацюнальних норм проектування штучних споруд з европейськими стандартами (еврокодами). Методика. У роботi використовуються аналггичш методи розрахунку мостiв (методика лшш впливу), матричний аналiз та комп’ютерне програмування. Результати. Параметри напружено-деформованого стану балкових залiзничних мостiв пiд впливом навантажень С14 та ЬМ71 мають певнi вiдмiнностi. Ступiнь цих вщмшностей залежить вiд довжини й матерiалу прогонових будов, а також ввд особливостей визначення динамiчних коефiцiентiв. Отримаш в роботi залежностi слiд ураховувати шд час використання нацiональних норм проектування та гармошзованих iз еврокодами стандарпв. У подальших дослiдженнях плануеться визначити спiввiдношення мiж навантаженням С14 i моделями SW, ЖЬМ з урахуванням динамiчних ефектiв i швидкосп руху поiздiв. Наукова новизна. Представлен в роботi результати, зокрема параметри напружено-деформованого стану прогоновоi будови моста з урахуванням ввдповщних динамiчних ко-ефiцiентiв, отриманi вперше. Практична значимкть. Результати дослiдження використанi пiд час розробки Нацiонального додатка до Нацюнального стандарту Украши ДСТУ-Н Б БМ 1991-2:2010. еврокод 1. Частина 2. «Рухомi навантаження на мости» (БМ 1991-2:2003).

Ключовi слова: залiзничнi мости; балковi мости; залiзничне навантаження; динамiчний коефiцiент; наць ональнi стандарти Украши; сангтарш норми i правила; ДСТУ; СНШ

(19.05 — 21.05. 2010) : 10th Intern. Conf. proc. -Vilnius, 2010. — P. 720-724.

13. Notkus, A. J. Tiltu irazu, paskaiciuotu pagal SNiP ir ENV, palyginimas [Comparison of bridge internal forces defined by the SNiP and the ENV codes] / A. J. Notkus // Statyba ir architektura : Konferencijos pranesimu medziaga. — Kaunas, 1998. — P. 271-276.

14. O’Connor, C. Bridge Loads / C. O’Connor, P. A. Shaw. An Intern. Perspective. — New York : Spon Press, 2000. — 358 p.

15. Rolling stock analysis of various railway bridges in Austria / M. Heiden, M. Pircher, H. Pircher, D. Janjic // Structures of High-Speed Railway Transportation (August 27-29) : Proc. of Intern. IABSE Symp. — Belgium : Antwerpen, 2003. — 7 p.

V. ARTOMOV1*, A. RASPOPOV2*

1 Dep. «Bridges», Dnipropetrovsk National University of Railway Transport named after Academician V. Lazaryan, Lazaryan St., 2, Dnipropetrovsk, Ukraine, 49010, tel. +38 (050) 457 68 19, e-mail v.artomov@gmail.com 2*Dep. «Bridges», Dnipropetrovsk National University of Railway Transport named after Academician V. Lazaryan, Lazaryan St., 2, Dnipropetrovsk, Ukraine, 49010, tel. +38 (0562) 47 19 88, e-mail raspopov@rr.diit.edu.ua

COMPARATIVE ANALYSIS OF MODELS OF RAILWAY LOADS C14 AND LM71 FOR GIRDER BRIDGES

Keywords: railway bridges; beam bridges; railway load; dynamic coefficient; national standards of Ukraine; sanitary norms and rules; GOST; SNR

1. Artomov V., Raspopov A. K voprosu ucheta skorosti dvizheniya poyezda pri proyektirovanii balochnykh mo-stovz [To the question of train speed accounting in the design of girder bridges]. Zbirnyk naukovykh prats Dni-propetrovskoho natsionalnoho universytetutu zaliznychnoho transporta «Mosty ta tuneli: teoriia, doslidzhen-nia, praktyka» [Proc. of Dnipropetrovsk National University of Railway Transport «Bridges and tunnels: theory, research. Practice»], 2012, issue 2, pp. 5-8.

2. Derzhavni budivelni normy Ukrainy DBN ¥.2.3-14:2006 «Sporudy transportu. Mosty ta truby. Pravyla proek-tuvannia» [State building codes Ukraine DBN V.2.3-14: 2006 «Transport facilities. Bridges and pipes. Design rules]. Kyiv, Min. bud-va, arkhit. ta zhytlovo-kom. hosp. Publ., 2006. 359 p.

3. Nagruzki na konstruktsii mostov v stranakh SNG (Loads on the bridges structures in CIS). Zheleznyye dorogi mira — Railways of the world. Available at: http://1430mm.ru/node/203 (Accessed 03 December 2013).

4. DSTU 1.2-13:2008. Systema nadiinosti ta bezpeky u budivnytstvi. Osnovy proektuvannia konstruktsii [State Standard 1.2-13:2008. System reliability and safety in construction. Fundamentals of structural design]. Kyiv, Minrehionbud Ukrainy Publ., 2009. 101 p.

i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

5. DSTU-N B EN 1991-2:2010. Yevrokod l.Chastyna 2. Rukhomi navantazhennia na mosty [State Standard 1991-2:2010. Eurocode 1. Part 2. Polling loads on bridges]. Kyiv, Minrehionbud Ukrainy Publ., 2003. 217 p.

6. Pro zatverdzhennia Poriadku zastosuvannia budivelnykh norm, rozroblenykh na osnovi natsionalnykh tekhnolohichnykh tradytsii, ta budivelnykh norm, harmonizovanykh z normatyvnymy dokumentamy Yev-ropeiskoho Soiuzu : Postanova Kabinetu Ministriv Ukrainy [On approval of building regulations usage developed on the basis of national and technological traditions and building regulations, harmonized with the regulations of the European Union: Decree of the Cabinet of Ministers in Ukraine]. Kyiv, 2011. 1 p.

7. Raspopov A., Artomov V., Rusu S. Issledovaniye dinamicheskoy raboty zhelezobetonnykh mostov s ekstsen-trisitetom relsovogo puti [Study of dynamic performance of concrete bridges with the eccentricity of the track]. Visnyk Dnipropetrovskoho natsionalnoho universytetu zaliznichnoho transportu [Bulletin of Dniprop-erovsk National University], 2010, issue 35, pp. 168-171.

8. Svodpravil SP 35.13330.2011 «Mosty i truby. Aktualizirovannaya redaktsiya SNiP 2.05.03-84*» [Set of rules SR 35.13330.2011 «Bridges and pipes. Updated edition SNR 2.05.03-84*»]. Moscow, OAO «TsNIIS» Publ., 2011. 340 p.

9. Stroitelnyye normy i pravila SNiP 2.05.03-84 «Mosty i truby» [Building regulations SNR 2.05.03-84 «Bridges and pipes»]. Moscow, Gosstroy SSSR Publ., 1985. 200 p.

10. Cho T., Song M.-K., Lee D.H. Reliability analysis for the uncertainties in vehicle and high-speed railway bridge system based on an improved response surface method for nonlinear limit states. Nonlinear Dynamics, 2010, vol. 59, issue 1-2, pp. 1-17.

11. Sieffert Y., Michel G., Martin D., Keller D., Jullien J.-F. Effects of the diaphragm at midspan on static and dynamic behaviour of composite railway bridge: A case study. Engineering Structures, 2006, vol. 28, issue 11, pp. 1543-1554.

12. Notkus A.J., Kamaitis Z. Analysis and comparison of Eurocode and SNiP traffic load models for railway bridges. Proc. of 10th Int. Conf. «Modern building materials, structures and techniques». Vilnius, 2010, pp. 720-724.

13. Notkus A.J. Tiltu irazu, paskaiciuotu pagal SNiP ir ENV, palyginimas [Comparison of bridge internal forces defined by the SNiP and the ENV codes]. Konferencijos pranesimu medziaga «Statyba ir architektura». Kaunas: Technologija Publ., 1998, pp. 271-276.

14. O’Connor C., Shaw P.A. Bridge Loads. An International Perspective. USA: New York, Spon Press, 2000. 358 p.

15. Heiden M., Pircher M., Pircher H., Janjic D. Rolling stock analysis of various railway bridges in Austria. Proc. of Int. IABSE Symp. «Structures of High-Speed Railway Transportation». Belgium: Antwerpen, 2003. 7 p.

Статья рекомендована к публикации д.т.н., проф. В. В. Кулябко (Украина); д.т.н.,

проф. В. Д. Петренко (Украина)

Поступила в редколлегию 20.11.2013.

Принята к печати 09.01.2014

Нагрузка с14 что это

Нагрузки, принимаемые при проектировании железнодорожных мостов Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Рупасова И.В., Кондратов В.В.

Похожие темы научных работ по строительству и архитектуре , автор научной работы — Рупасова И.В., Кондратов В.В.

Loads Proposed for Designing Railway Bridges

Текст научной работы на тему «Нагрузки, принимаемые при проектировании железнодорожных мостов»

Нагрузка с14 что это

СП 35.13330.2011 Мосты и трубы. Актуализированная редакция СНиП 2.05.03-84* (с Изменениями N 1, 2, 3)

Сравнительный анализ моделей железнодорожных нагрузок С14 и lm71 для балочных мостов Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Артемов В. Е., Распопов А. С.

Похожие темы научных работ по строительству и архитектуре , автор научной работы — Артемов В. Е., Распопов А. С.

COMPARATIVE ANALYSIS OF MODELS OF RAILWAY LOADS C14 AND LM71 FOR GIRDER BRIDGES

Текст научной работы на тему «Сравнительный анализ моделей железнодорожных нагрузок С14 и lm71 для балочных мостов»

Добавить комментарий Отменить ответ