Document 237976
advertisement
ОДМ 218.2.005-2010 ОТРАСЛЕВОЙ ДОРОЖНЫЙ МЕТОДИЧЕСКИЙ ДОКУМЕНТ ПРОЕКТИРОВАНИЕ, СТРОИТЕЛЬСТВО И ЭКСПЛУАТАЦИЯ ВИСЯЧИХ (ВАНТОВЫХ, ЦЕПНЫХ И ЭКСТРАДОЗНЫХ) МОСТОВЫХ СООРУЖЕНИЙ (МОСТОВ, ПУТЕПРОВОДОВ, ЭСТАКАД, ВИАДУКОВ) ФЕДЕРАЛЬНОЕ ДОРОЖНОЕ АГЕНТСТВО (РОСАВТОДОР) МОСКВА 2010 4 ОТРАСЛЕВОЙ ДОРОЖНЫЙ МЕТОДИЧЕСКИЙ ДОКУМЕНТ Введены в действие распоряжением Росавтодора «___ »___________________ 2010 №____________________________ ПРОЕКТИРОВАНИЕ, СТРОИТЕЛЬСТВО И ЭКСПЛУАТАЦИЯ ВИСЯЧИХ (ВАНТОВЫХ, ЦЕПНЫХ И ЭКСТРАДОЗНЫХ) МОСТОВЫХ СООРУЖЕНИЙ (МОСТОВ, ПУТЕПРОВОДОВ, ЭСТАКАД, ВИАДУКОВ) ФЕДЕРАЛЬНОЕ ДОРОЖНОЕ АГЕНТСТВО (РОСАВТОДОР) МОСКВА 2010 1 ОДМ 218.2.005-2010 Предисловие 1 РАЗРАБОТАНЫ специалистами ЗАО «Институт Гипростроймост СанктПетербург» (Колюшев И.Е., Шапиро С.Л., Гильбурд С.В., Скорик О.Г., д-р техн. наук, проф. Сливкер В.И., канд. техн. наук Гузеев Р.Н, Осадчий Г.В.). 2 ВНЕСЕНЫ Управлением научно-технических исследований, информационного обеспечения и ценообразования Федерального дорожного агентства Министерства Транспорта РФ. 3 ИЗДАН на основании распоряжения Федерального дорожного агентства от «___» _____________2010 г. №______________ 4 ВВЕДЕНЫ ВПЕРВЫЕ 5 ИМЕЮТ РЕКОМЕНДАТЕЛЬНЫЙ ХАРАКТЕР Настоящий документ не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован или распространен в качестве официального издания без разрешения национального органа Российской Федерации по стандартизации. ОДМ 218.2.005-2010 Содержание 1 Область применения .......................................................................................... 2 2 Нормативные ссылки. ........................................................................................ 2 3 Термины и определения..................................................................................... 4 4 Основные положения. ........................................................................................ 7 5 Нагрузки и воздействия ..................................................................................... 8 6 Материалы ......................................................................................................... 18 7 Расчетные положения ...................................................................................... 24 8 Аэродинамика ................................................................................................... 37 9 Моделирование ................................................................................................. 41 10 Конструирование ............................................................................................. 45 11 Защита от коррозии ......................................................................................... 52 12 Требования по изготовлению и монтажу ..................................................... 54 13 Эксплуатация, содержание и мониторинг .................................................... 59 Библиография ........................................................................................................ 70 1 ОДМ 218.2.005-2010 1 Область применения Отраслевой дорожный методический документ «Проектирование, строительство и эксплуатация висячих (вантовых, цепных и экстрадозных) мостовых сооружений (мостов, путепроводов, эстакад, виадуков)» рекомендуется к применению дорожным строительным организациям, проектным комплекса, и научно-исследовательским образовательным организациям учреждениям, а строительного также другим заинтересованным лицам. 2 Нормативные ссылки. В настоящем методическом документе использованы ссылки на следующие стандарты: СНиП 2.05.03-84* «Мосты и трубы» СНиП 2.01.07-85* «Нагрузки и воздействия» СНиП 3.01.01-85* «Организация строительного производства» СНиП 3.02.01-87 «Земляные сооружения, основания и фундаменты» СНиП 3.03.01-87 «Несущие и ограждающие конструкции» СНиП 3.06.04-91 «Мосты и трубы» СНиП 3.09.01-85 «Производство сборных железобетонных конструкций и изделий» СНиП СНиП II-7-81* «Строительство в сейсмических районах». ГОСТ 3241-91 «Канаты стальные. Технические условия» ГОСТ 5781-82 «Сталь горячекатаная для армирования железобетонных конструкций. Технические условия» ГОСТ 6727-80 «Проволока из низкоуглеродистой стали холоднотянутая для 2 ОДМ 218.2.005-2010 армирования железобетонных конструкций. Технические условия» ГОСТ 7348-81 (СТ СЭВ 5728-86) «Проволока из углеродистой стали для армирования предварительно напряженных железобетонных конструкций. Технические условия» ГОСТ 10884-94 «Сталь арматурная термомеханически упроченная для железобетонных конструкций. Технические условия» ГОСТ 23118-99 "Конструкции стальные строительные. Общие технические условия» ГОСТ 26633-91 «Бетоны тяжелые и мелкозернистые. Технические условия» ГОСТ 27006-86 «Бетоны. Правила подбора состава» ГОСТ 27751-88 (СТ СЭВ 384-87) «Надежность строительных конструкций и оснований» ГОСТ Р 52085-2003 «Опалубка. Общие технические условия» ГОСТ Р 52086-2003 «Опалубка. Термины и определения» ГОСТ Р 52398-2005 «Классификация автомобильных дорог. Основные параметры и требования.» ГОСТ Р 52748-2007 Нормативные нагрузки, «Дороги автомобильные расчетные схемы общего нагружения пользования. и габариты приближения» ГОСТ Р 22.1.12–2005 «Безопасность в чрезвычайных ситуациях. 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». 3 ОДМ 218.2.005-2010 3 Термины и определения 3.1 GUTS ; (guaranteed ultimate tensile strength): Гарантированное предельное разрывное усилие гибкого растянутого элемента, определяемое нормами. 3.2 AUTS; (actual ultimate tensile strength): Фактическое предельное разрывное усилие гибкого растянутого элемента. 3.3 MTE; (main tensile element): Главный растянутый элемент – основной несущий элемент ванты (кабеля), воспринимающий растягивающее усилие. 3.4 PSC; (parallel strand cable): Ванта, состоящая из параллельных семипроволочных стрендов. 3.5 PWC; (parallel wire cable): Ванта, состоящая из параллельных высокопрочных проволок. 3.6 SLS; (serviceability limit state): Вторая группа предельных состояний. 3.7 ULS; (ultimate limit state): Первая группа предельных состояний. 3.8 Балка жесткости: Пролетное строение вантовых, висячих и экстрадозных мостов, обеспечивающее необходимую жесткость проезжей части моста. 3.9 Вантовые мосты: Мосты, у которых балка жесткости подвешена на наклонных вантах, закрепленных на пилоне. 3.10 Ветровой резонанс (вихревой резонанс): Резонансные явления, вызванные воздействием периодической возмущающей силы, обусловленной срывом вихрей с задних граней поперечного сечения элемента конструкции, и направленной поперек потока. 4 ОДМ 218.2.005-2010 3.11 Висячие мосты: Мосты, у которых главным несущим элементом являются гибкие, свободно провисающие нити, цепи и кабели, поддерживающие при помощи подвесок балку жесткости. 3.12 Галопирование: сопровождающееся Явление изгибными динамической колебаниями неустойчивости, с нарастающими амплитудами. Причиной галопирования является отрицательное суммарное конструкционное и аэродинамическое демпфирование. 3.13 Гибкий растянутый элемент: Элемент конструкции с малой изгибной жесткостью, воспринимающий, главным образом, только растягивающие усилия и обеспечивающий необходимую жесткость и прочность конструкции (ванта, кабель, подвеска). 3.14 Девиатор: Устройство для изменения направления главных растянутых элементов и гашения изгибных напряжений в анкерной зоне. 3.15 Дивергенция: Явление аэродинамической неустойчивости, сопровождающееся увеличением перемещений без колебательного процесса. 3.16 Длина заготовки: Длина гибкого растянутого элемента в недеформированном состоянии при заданной температуре. 3.17 ИСПР: Интеллектуальная система принятия решений. 3.18 ЛСМ: Линейно-спектральная методика расчета на сейсмическое воздействие. 3.19. НДС: Напряженно-деформированное состояние. 3.20 Пилон: Высокая опора моста, предназначенная для крепления вант или кабелей. 3.21 СМИК: Система мониторинга инженерных конструкций. 3.22 СМИС: Система мониторинга инженерных систем. 3.23 Стренд: Высокопрочный предварительно напрягаемый пучок, состоящий из шести проволок, навитых на сердечник (седьмая проволока). 5 ОДМ 218.2.005-2010 3.24 вызванное Флаттер: Явление аэроупругими аэродинамической силами и неустойчивости, сопровождающееся растущими амплитудами колебаний. Различают флаттер с 1 степенью свободы (крутильный) и с 2 степенями свободы (изгибно-крутильный). 3.25 Цепные мосты: Висячие мосты, у которых в качестве несущего кабеля используется шарнирно-звеньевая цепь. 3.26 Экстрадозные мосты: Мосты, занимающие промежуточное положение между вантовыми мостами и балочными предварительно напряженными мостами. Ванты в экстрадозных мостах обеспечивают предварительное напряжение балки жесткости и воспринимают вертикальную нагрузку. 6 ОДМ 218.2.005-2010 4 Основные положения 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». 4.2 При проектировании новых вантовых, висячих, цепных и экстрадозных мостов следует: - выполнять требования по обеспечению надежности, долговечности и бесперебойной эксплуатации сооружений, а также безопасности и плавности движения транспортных средств, безопасности для пешеходов и охраны труда рабочих в периоды строительства и эксплуатации; - предусматривать безопасный пропуск возможных паводков и ледохода на водотоках, а кроме того, на водных путях – выполнение требований судоходства и лесосплава; - принимать проектные решения, обеспечивающие экономное расходование материалов, экономию топливных и энергетических ресурсов, снижение стоимости и трудоемкости строительства и эксплуатации; - предусматривать простоту, удобство и высокие темпы монтажа конструкций; - учитывать перспективы развития транспорта и дорожной сети, реконструкции имеющихся и строительства новых подземных и наземных коммуникаций, интересы благоустройства и планировки населенных пунктов, перспективы освоения земель в сельскохозяйственных целях; 7 ОДМ 218.2.005-2010 - предусматривать меры по охране окружающей среды (в том числе предотвращение наледных и заболачивания, других вредных термокарстовых, процессов), по эрозионных, поддержанию экологического равновесия и охране рыбных запасов. 4.3 Основные технические решения, принимаемые при проектировании новых и реконструкции существующих мостов, следует обосновывать путем сравнения технико-экономических показателей конкурентоспособных вариантов. 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). 5 Нагрузки и воздействия Общие положения. 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». 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». 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. 8 ОДМ 218.2.005-2010 Временные нагрузки от подвижного состава 5.4 . Нормативную временную вертикальную нагрузку от подвижного состава на автомобильных дорогах следует принимать в соответствии с ГОСТ Р 52748-2007. а) от автотранспортных средств – в виде полос АК (ГОСТ Р 527482007), каждая из которых включает одну двухосную тележку с осевой нагрузкой P , равной 10K кН и равномерно распределенную нагрузку 1,0K кН. б) от тяжелой четырехосной колесной нагрузки НК (ГОСТ Р 527482007) с нагрузкой на каждую ось 18K (кН). Для всех видов вантовых, висячих и экстрадозных мостов класс нагрузки по ГОСТ Р 52748-2007 следует принимать в соответствии с категорией дорог по ГОСТ Р 52398, если специальными техническими условиями или требованиями заказчика не оговорен иной класс нагрузки Схема нагружения временной нагрузкой от подвижного состава должна приниматься в соответствии с п. 5.3. ГОСТ Р 52748-2007 5.5 Динамический коэффициент 1 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 1 1 50 для нагрузки АК, 70 1 1,1 для нагрузки НК, (1) где (м)-длина загружаемого участка линии влияния. 9 ОДМ 218.2.005-2010 При вычислении динамического коэффициента для мостов с одним из пролетов больше 200 м допускается принимать равной длине наибольшего пролета. 5.6 Коэффициент надежности по нагрузке f к временным нагрузкам от подвижного состава на автомобильных дорогах следует принимать равным: - 1,2 для нагрузки АК; - 1,0 для нагрузки НК. 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 1 1,1, коэффициент надежности по нагрузке f 1,0 . Нагрузка прикладывается из расчета один экипаж на весь мост. Экипаж может располагаться на всей ширине проезжей части, включая полосы безопасности. Прочие временные нагрузки и воздействия Ветровая нагрузка 5.8 Нормативную и расчетную нагрузку следует определять по нормативной и расчетной скорости ветра 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 10 ОДМ 218.2.005-2010 ветровой район повышается на единицу. Тип местности определяется в соответствии с п. 6.5 СНиП 2.01.07-85* 5.10 За нормативную базовую скорость ветра v bn следует принимать скорость ветра соответствующую 10-минутному интервалу осреднения и 5летнему периоду повторяемости, или вероятности ежегодного превышения p 1 / 5 для типа местности A и соответствующего ветрового района. Нормативные базовые скорости ветра для различных ветровых районов для местности типа А приведены в таблице 1 Таблица 1 – Нормативные базовые скорости ветра Ветровой район v bn , м/с I Ia II III IV V VI VII 16,7 19,4 22,2 25,0 28,1 31,4 34,6 37,3 5.11 За расчетную базовою скорость ветра v b принимают скорость ветра, соответствующую 10-минутному интервалу осреднения, с заданным расчетным периодом повторяемости, или вероятности ежегодного превышения p 1 / Tгоды для соответствующего ветрового района и для соответствующего типа местности. 5.12 Для определения расчетной базовой скорости ветра для годовой вероятности превышения, отличающейся от нормативной базовой, скорость v bn необходимо умножить на коэффициент 1 K ln ln(1 p) 1 K ln ln(0,8) , n с prob (2) где: - p 1 / T - вероятность ежегодного превышения; 11 ОДМ 218.2.005-2010 - T - период повторяемости (годы); - K =0,2 и n =0,5 – рекомендуемые параметры. 5.13 Нормативные базовые скорости ветра для местностей типа B и C определяются по нормативной базовой скорости для местности типа А. v bn ( B ) 0,81v bn ( A) ; v bn (C ) 0, 63v bn ( A) . 5.14 Вертикальный профиль скоростей ветра определяется степенной зависимостью v m ( z ) v b ( z / 10) , (3) где: - v b - базовая скорость ветра на высоте 10 м; - z - высота над поверхностью земли, м; - - показатель степени принимаемый: для местности тип A – 0,16; для местности типа B – 0,22; для местности типа С – 0,33. При высоте сооружения выше 100 м, для местностей типа B и С вертикальный профиль скоростей следует определять по формуле v m ( z ) v bA kr ln( z / z0 ) , (4) где: - v bA - базовая скорость ветра на высоте 10 м для местности типа А; - kr 0, 215 для местности типа B, kr 0, 234 для местности типа С; - z0 =0,3м для местности типа B, z0 =1,0м для местности типа С. 5.15 Расчетные периоды повторяемости следует принимать в соответствии со специальными техническими условиями на проектирование. При проектировании больших вантовых, висячих и экстрадозных мостов с 12 ОДМ 218.2.005-2010 одним из пролетов больше 200 м рекомендуется принимать следующие расчетные периоды повторяемости: a) для стадии строительства – 10 лет; б) для стадии эксплуатации – 100 лет; в) для расчетов аэродинамической устойчивости 10000 лет. 5.16 Максимальное среднее (статическое) скоростное давление на высоте z , определяется по формуле 1 wm ( z ) v m ( z )2 , 2 (5) где: - 1, 225 кг / м3 - плотность воздуха; - v m ( z ) - скорость ветра на высоте z. 5.17 Максимальное скоростное давление от пульсаций ветрового потока вдоль направления ветра определяется по формуле 1 wp ( z ) v m ( z ) 2 7 Iu ( z ) , 2 (6) где: 1 - интенсивность турбулентности. ln z / z0 - Iu ( z ) - z0 - шероховатость поверхности, определяемая по таблице 2. 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 Fw ( z ) cs cd c f wm ( z ) wp ( z ) d , (7) где: 13 ОДМ 218.2.005-2010 - с s - коэффициент, учитывающий пространственную корреляцию; - сd - динамический коэффициент; - с f - аэродинамический коэффициент; - d - характерный размер элемента. Аэродинамический коэффициент с f может быть определен: - по справочным данным [7]; - по результатам аэродинамических испытаний; - по результатам численного моделирования поведения конструкции в ветровом потоке; - по подходящим аналогам. Таблица 2 – Параметр шероховатости для различных типов местности Описание местности z0 ,м 1. Море, океан или открытый берег моря или океана 2. Озера, местность с незначительной растительностью или незначительными препятствиями 0,003 0,01 3. Области с невысокой растительностью (трава), одиночно стоящие препятствия, такие как отдельные здания или деревья. Расстояния между препятствиями 0,05 превышают 20 высот препятствий 4. Области, полностью покрытые растительностью, зданиями или с одиночными препятствиями. Расстояния между препятствиями меньше чем 20 высот препятствий. 0,3 Например: села, пригороды, леса. 5. Области, где на 15% площади расположены здания со средней высотой 15 м. 1,0 14 ОДМ 218.2.005-2010 Для предварительных расчетов произведение коэффициентов сd с s допускается принимать равным: для балки жесткости (1,0 при низшей частоте >0,3 Гц, 1,2 при низшей частоте 0,3 Гц), 1,2 – для пилонов. 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 наблюдений. по данным натурных метеорологических 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: а) интенсивности турбулентности продольной, поперечной и вертикальной компонент скорости ветрового потока; б) интегральные масштабы турбулентности вдоль направления ветра, поперек направления ветра (по горизонтали) и поперек направления ветра (по вертикали); в) функции когерентности; г) спектральные плотности продольной, поперечной и вертикальной компонент скорости, а также их взаимные спектральные плотности. 5.20 Коэффициент надежности по ветровой нагрузке f 1,0 . Температурное климатическое воздействие 5.21 Конструкции висячих, вантовых и экстрадозных мостов должны быть рассчитаны на воздействия, вызванные: - равномерным изменением температуры; - градиентом температуры между различными частями конструкциями. 15 ОДМ 218.2.005-2010 Величины перепадов температуры определяются в зависимости от климатических условий площадки строительства в соответствии с п.п. 8.18.5. СНиП 2.01.07-85*. Для вантовых элементов должна быть учтена поправка к температуре в зависимости от цвета оболочки, которая меняется от 5°С до 12°С для светлого и темного цветовых тонов соответственно. Аварийные нагрузки 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 : - 0,4 от полосовой равномерно распределенной по всему мосту нагрузки АК; - 0,75 от тележек АК, расположенных в наиболее невыгодном сечении. Для более точного анализа НДС конструкции необходимо выполнить динамический расчет на воздействие сил, возникающих при обрыве ванты. К статическим усилиям в конструкции при наличии всех вант добавляются усилия от сил динамического воздействия обрыва ванты в конструкции с отсутствующей вантой. Динамическое воздействие на узлы ванты может быть описано билинейной зависимостью силы от времени (рисунок 1 ). 16 ОДМ 218.2.005-2010 Рисунок 1 - Зависимость нагрузки на узлы ванты при обрыве от времени: F0 - усилие в ванте в момент обрыва Величину времени T0 рекомендуется принимать от 0 до 0,01с. При динамическом расчете следует учитывать конструкционное демпфирование в соответствии с п. 7.25. Для учета динамического эффекта, допускается статические усилия F0 умножать на коэффициент динамичности 1 = 2,0. Расчет на обрыв ванты должен производиться как для стадии строительства, так и для стадии эксплуатации. При расчете прочности элементов конструкции при обрыве ванты характеристики материалов следует принимать по нормативным значениям. Сейсмическое воздействие 5.23 Величина максимального ускорения ag сейсмического воздействия основания назначается в зависимости от сейсмичности района, ответственности сооружения и категории грунтов в соответствии со СНиП II7-81* «Строительство в сейсмических районах». 17 ОДМ 218.2.005-2010 6 Материалы 6.1 К конструкциям висячих, вантовых, цепных и экстрадозных мостов предъявляют следующие требования по материалам: Предусматривается применение конструкционного тяжелого бетона, соответствующего ГОСТ 26633-91 «Бетоны тяжелые и мелкозернистые. Технические условия» и ГОСТ 27006-86 «Бетоны. Правила подбора состава». По выбору материалов для бетона и раствора следует руководствоваться Приложением 3 СНиП 3.06.04-91 «Мосты и трубы». Бетонная смесь, уложенная в конструктивный элемент, должна обеспечивать требуемые проектом, а при отсутствии указаний в Проекте раздел 3 СНиП 2.05.03-84* «Мосты и трубы»: - класс бетона по прочности; - морозостойкость бетона; - стойкость бетона в агрессивной среде; - в специальных условиях водонепроницаемость бетона. Для армирования железобетонных конструкций применяется стержневая арматура и арматурная проволока гладкого и периодического профиля, в соответствие с разделом 3 СНиП 2.05.03-84* и Приложением 2 СНиП 3.06.04-91 «Мосты и трубы». Стержневая арматурная сталь должна отвечать требованиям: - горячекатаная – ГОСТ 5781-82; - термомеханически упрочненная – ГОСТ 10884-94; Арматурная проволока изготовляется: - обыкновенная – периодического профиля класса Вр-I по ГОСТ 6727-80; - высокопрочная – гладкая класса В-II и периодического профиля Вр-II по ГОСТ 7348-81. 18 ОДМ 218.2.005-2010 Металл мостовых конструкций и СВСиУ изготавливается в соответствие с требованиями, указанными в подпункте б) п.4.4. СНиП 2.05.03-84* «Мосты и трубы». 6.2 В качестве главных растянутых элементов для вантовых, висячих и экстрадозных мостов необходимо использовать материалы со следующими характеристиками: Стренды - 7 проволочные предварительно напрягаемые пучки: - номинальный диаметр: 15,2 мм (Т15.2 strand) и 15,7 мм (Т15.7 strand); - номинальная расчетная площадь: 140 мм 2 и 150 мм 2 соответственно; - погонная масса: 1,086 кг/м и 1,172 кг/м соответственно; - защитное металлическое покрытие: цинковое или цинково- аллюминиевый сплав (средняя толщина от 26 до 40 мкм); - нормативное сопротивление: f class =1770 МПа или 1860 МПа; - максимальное удлинение Ag =3,5%; - модуль упругости E 195 ГПа 5% . Высокопрочная проволока: - номинальный диаметр: 7 мм ; - номинальная расчетная площадь: 38,5 мм 2 ; - погонная масса: 0,301 кг/м ; - защитное металлическое покрытие: цинковое или цинково- алюминиевый сплав (средняя толщина от 26 до 50 мкм); - нормативное сопротивление: f class =1670 МПа или 1770 МПа; - максимальное удлинение Ag =3,5%; - модуль упругости E 200ГПа 5% . Материалы для цепных мостов принимать в соответствии со СНиП 2.05.03-84* «Мосты и трубы» 19 ОДМ 218.2.005-2010 Несущая способность кабеля, состоящего из нескольких стрендов или проволок, определяется по формуле FGUTS f class An n , (8) где: - f class - сопротивление, соответствующее классу растянутого элемента; - An - номинальная площадь проволоки или стренда; - n - количество проволок или стрендов. 6.3 Поставщик вант или кабелей должен выполнить квалификационные испытания, которые включают в себя: - испытания отдельных образцов проволок и стрендов; - испытания образцов вант совместно с анкерными устройствами. 6.4 В результате испытаний образцов отдельных проволок или стрендов должны быть определены: - фактическая предельная прочность на растяжение FAUTS (actual ultimate tensile strength) - максимальные деформации Ag под максимальной нагрузкой. 6.5 Образцы вант (кабелей) и анкерных устройств должны отвечать следующим условиям: - все анкерные отверстия в анкерном устройстве должны быть использованы; - нормативное разрывное усилие образца должно быть больше 7000 кН; - не менее 6 проволок или стрендов образца должны иметь максимальные отклонения от оси в процессе испытаний; - анкерные устройства должны быть такими же, как и в реальной конструкции; 20 ОДМ 218.2.005-2010 - длина образца должна быть не менее 5 м. Для образцов вант (кабелей) должны быть выполнены два квалификационных испытания: - испытание на усталость; - испытание на разрывную прочность образца после проведения испытания на усталость; 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. Таблица 3 – Параметры испытаний на выносливость Параметр Ванты Элементы экстрадозных мостов Разброс осевых напряжений 200 МПа 140 МПа Разброс углов отклонений 10 мрад 0 мрад Максимальные напряжения max 0,45 f class 0,55 f class Максимальный угол 10 мрад 0 мрад отклонения max Минимальные напряжения min Минимальный угол 0,45 f class -200МПа 0,55 f class -140МПа 0 мрад 0 мрад отклонения min 21 ОДМ 218.2.005-2010 Рисунок 2 - Схема испытаний на усталость [5] 22 ОДМ 218.2.005-2010 Результаты испытания на выносливость считаются положительными, если: - после испытания на 2 миллиона циклов нагружения не обнаружено более 2% оборванных проволок; - средняя длина после 100 000 циклов не изменяется и изменяется не более чем на 5мм после 2 миллионов циклов нагрузки-разгрузки. Изготовитель должен гарантировать, что поставляемый тип вантовой системы, включая анкерные устройства, прошел все необходимые квалификационные испытания. 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. Результаты испытания считаются положительными, если образец способен выдержать: - 95 % гарантированного разрывного усилия FGUTS ; - 92% фактического разрывного усилия FAUTS ; - деформации под максимальной нагрузкой превышают 1,5% (с учетом деформаций анкера и проскальзывания стренда). 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. 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 23 ОДМ 218.2.005-2010 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. Внешний вид, размер, механические свойства проволок каната, суммарное разрывное усилие, качество цинкового покрытия проверяют на каждом канате. Проверку разрывного усилия каната в целом производят по требованию потребителя. Приемку и метод испытания партии поставляемых канатов производят в соответствие с ГОСТ 3241-91. 7 Расчетные положения Определение напряженно-деформированного состояния конструкции 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 E* E 2 d 2 E 1 123 , (9) 24 ОДМ 218.2.005-2010 где: - - объемный вес; - d - горизонтальная проекция; - E - осевой модуль упругости ванты; - - продольное напряжение от действующих нагрузок; - E * - касательный модуль упругости. Расчет ведется методом последовательных приближений. 7.2 НДС вантовых, висячих и экстрадозных следует определять с учетом стадийности возведения (генетической нелинейности). 7.3 Для пологих гибких элементов с малыми стрелами провиса основные параметры определяются по формулам: а) максимальная стрела провиса по нормали к хорде ванты f max qL2 , 8F ( 10 ) где: - F - усилие в кабеле, параллельное хорде; - L - длина хорды; - q - нагрузка на кабель, направленная нормально к хорде ванты. б) угол между хордой и касательной к ванте в верхнем и нижнем узле крепления приближенно определяется формулой qv d , 2F ( 11 ) где - d - горизонтальная проекция ванты; - qv - вертикальная погонная нагрузка на ванту. в) осевая длина нерастяжимой нити при заданной стрелке ванта f max определяется по формуле 25 ОДМ 218.2.005-2010 L0 L 2 8d 2 f max 3L3 или L0 L qv 2 d 2 L ( 12 ) 24 F 2 Динамические характеристики и динамические расчеты. 7.4 При определении частот и форм свободных колебаний вантовых, висячих и экстрадозных мостов необходимо учитывать геометрическую жесткость элементов конструкции. 7.5 Частота собственных колебаний вант определяется по формуле 1 n n F Tn 2 2 L fn ( 13 ) где: - f n - собственная циклическая частота; - Т n - собственный период ; - n -парциальная круговая частота; - F - сила натяжения; - - погонная масса кабеля . 7.6 Максимальная амплитуда волн в кабеле при поперечном возмущении одного из концов определяется по формуле A Y sin (r ) r cos (r ) 2 2 2 2 2 , ( 14 ) где: F ; L - r / 1 , 1 - 0,001 0,0015 - коэффициент демпфирования ванты без внешних устройств гашения колебаний; 26 ОДМ 218.2.005-2010 - Y - амплитуда возбуждающих колебаний конца кабеля, вызванных колебаниями конструкции, которые определяются соответствующими расчетами или по результатам испытания модели; - - частота возбуждающих колебаний; - 1 - собственная частота колебаний кабеля; 7.7 Частота возмущающего воздействия (частота колебания моста) не должна находиться в 20% интервале частот n и 2n вант. Для предотвращения явления параметрического и линейного резонанса вант, необходимо принять меры, чтобы 0,8n 1, 2n линейный резонанс или параметрический резонанс второго уровня; 0,8(2n ) 1, 2(2n ) основной параметрический резонанс, ( 15) где n - парциальная частота колебания ванты. Если выполняется хотя бы одно из условий (15), то необходимы мероприятия по изменению соотношений частот n и . Например, возможна установка поперечных стабилизирующих вант. Амплитуда колебаний ванты при средней скорости ветра 15 м/с на высоте 10 м над уровнем земли не должна превышать величину L/500, где L – длина ванты. 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 27 ОДМ 218.2.005-2010 конструкции на случайное стационарное воздействие с учетом аэродинамической жесткости и аэродинамического демпфирования. Предварительное натяжение. Регулирование усилий 7.9 Предварительное натяжение гибких растянутых элементов должно обеспечивать оптимальную работу конструктивных элементов: - напряжения в вантах под действием предварительного напряжения, постоянных и временных нагрузок не должны превышать допустимые напряжения по усталости и прочности; - изгибающие моменты в балке жесткости при действии постоянных нагрузок должны быть минимизированы; - перемещения балки жесткости при действии постоянных нагрузок должны быть минимизированы; - перемещения пилона в направлении вдоль продольной оси моста при действии постоянных нагрузок должны быть минимизированы. Минимальное усилие в ванте на всех стадиях не должно быть ниже усилия расклинивания 7.10 Регулирование усилия в ванте включает в себя контроль усилия, назначенного проектировщиком, сопровождаемый геодезическим контролем положения элементов балки жесткости. Монтируемый элемент устанавливается относительно смонтированного в соответствии с геометрией, заданной проектировщиком. При возникновении систематической ошибки в геометрии, ведущей к накоплению отклонений от заданной формы из-за недооценки веса монтажных блоков или из-за наличия неучтенной нагрузки, необходимо принять меры по пересчету предварительного натяжения очередных блоков при навесном монтаже и исправлению накопленных ошибок. 28 ОДМ 218.2.005-2010 Точность геодезических работ при строительстве крупных и сложных объектов, к которым относятся висячие, вантовые, цепные и экстрадозные мосты, определяется в проекте производства геодезических работ (ППГР), разработанном генеральной проектной организацией в составе рабочей документации (СНиП 3.01.03-84 п.1.4, СНиП 3.06.04-91 п.2.3). При проведении геодезического контроля необходимо контролировать: - направляющие трубы на балке жесткости и пилоне; - положение опорных плит вантовых узлов; - положение балки жесткости и пилона; - усилия в вантах. Конструктивные расчеты и расчетные проверки 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 max min при проезде нагрузки НК (п. 5.7) не должен превышать 70 МПа. 7.12 При наличии данных по интенсивности движения при заданном количество циклов нагружения необходимо пользоваться зависимостью [11] log( N R ) log( R ) (рисунок 3). 29 ОДМ 218.2.005-2010 N R - количество циклов нагрузки и разгрузки; c =200 МПа испытательный размах напряжений; log - десятичный логарифм с основанием 10; Рисунок 3 - Кривая зависимости log( N R ) log() Расчетный разброс напряжений определяется как R / fM R / 1,5 , ( 16 ) где fM 1,5 - коэффициент надежности по усталости. 7.13 При проверке усталости остальных элементов конструкции необходимо руководствоваться требованиями СНиП 2.05.03-84* «Мосты и трубы» 7.14 Расчет главных растянутых элементов по первой группе предельных состояний необходимо выполнять по формуле FULS FGUTS , m1 m 2 ( 17 ) где: - FGUTS - гарантированное предельное сопротивление разрыву; 30 ОДМ 218.2.005-2010 - m1 - коэффициент надежности по материалу, учитывающий отличия между условиями классификационных испытаний и реальными условиями работы; - m 2 - учитывает неточности и неопределенности изготовления конструкции. Величины коэффициентов m1 и m 2 определяются в соответствии с таблицами 4 и 5. Таблица 4 – Коэффициенты надежности по материалу m1 Испытания на усталость без Коэффициент надежности по материалу Удовлетворены угловых отклонений условия всех выполнены. Другие необходимых Выполнены условия случаи испытаний испытаний на предельное разрывное усилие Стадия строительства Стадия эксплуатации 1,1 1,15 1,23 1,15 1,20 1,30 31 ОДМ 218.2.005-2010 Таблица 5 Коэффициенты надежности по материалу m 2 Стадия эксплуатации (все Стадия Коэффициент строительства надежности по (максимальная материалу длительность 1 неделя) необходимые меры по ограничению изгибных напряжений приняты). 1,2 Стадия эксплуатации (возможны значительные изгибные напряжения по концам) 1,25 1,3 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 FGUTS . 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. 7.16 Анкерные узлы должны быть рассчитаны на усилие 0,9 FGUTS от закрепленной в данном узле ванты. Под анкерным узлом понимается конструкция, непосредственно воспринимающая нагрузку от анкерного элемента. 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 FSLS 0,50 FGUTS . ( 18 ) 32 ОДМ 218.2.005-2010 В остальных случаях FSLS 0, 45FGUTS . 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 FSLS 0,55FGUTS . ( 19 ) FSLS 0,50 FGUTS . ( 20 ) В остальных случаях 7.19 Для экстрадозных предварительно-напряженных пучков проверка усилий по первой группе предельных состояний осуществляется по формуле. FULS FGUTS , m1 m 2 ( 21 ) где m1 1,15 , при условии, что для предварительно-напрягаемых элементов экстрадозных мостов были выполнены необходимые классификационные испытания, в противном случае m1 1,30 ; m 2 1,15 . 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 FSLS 0, 6 FGUTS ( 22 ) По второй группе предельных состояний для сочетаний с часто возникающей временной нагрузкой для экстрадозных предварительнонапрягаемых пучков должно быть выполнено условие FSLS FFreq 0, 46 140 0.25 FGUTS , (23 ) 33 ОДМ 218.2.005-2010 где FFreq - напряжения (МПа), вызванные часто возникающей временной нагрузкой. Расчет на сейсмическое воздействие 7.21 Расчет на сейсмическое воздействие, как правило, необходимо производить по динамической теории сейсмостойкости на акселерограммы, инструментально записанные или искусственно сгенерированные с учетом: - сдвига во времени прихода сейсмической волны; - влияния деформационного и демпфирующего влияния основания; - фактического спектра демпфирования по формам колебаний; - нелинейного (пластического) деформирования материалов. 7.22 Допускается учитывать возможность повреждения конструкции при пластическом деформировании, введением коэффициентом учета повреждений K1 СНиП II-7-81* «Строительство в сейсмических районах». Величина коэффициента K1 зависит от типа конструктивного элемента, материала и уровня ответственности данного элемента в общей работе конструкции. Величина коэффициента специальных технических K1 должна быть оговорена в условиях на проектирование расчетах акселерограммы моста по согласованию с заказчиком. 7.23 Используемые в должны быть отмасштабированы в соответствии с заданным уровнем ускорений a g . Спектр отклика акселерограммы для всех возможных периодов T <1,2Tmax должен быть не менее 90% коэффициента динамичности по графику, приведенному в СНиП II-7-81* «Строительство в сейсмических районах». 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 34 ОДМ 218.2.005-2010 отклика каждой из компонент должен не меньше чем 1,3 нормативного коэффициента динамичности для всего спектра собственных периодов. 7.25 Допускается приближенное определение усилий по ЛСМ (СНиП II-7-81* «Строительство в сейсмических районах») с коэффициентом K , определяемым для каждой формы колебаний. Ki i 0,55 , Э ( 24 ) где - i - коэффициент вязкого демпфирования по i-ой форме колебаний; - Э - эталонный коэффициент вязкого демпфирования, равный 0,05; 0,08; 0,1 соответственно для грунтов I, II и III категории грунтов по сейсмическим свойствам (СНиП II-7-81* «Строительство в сейсмических районах»). Коэффициенты вязкого демпфирования для конструкций, выполненных из различных материалов, в расчетах на сейсмическое воздействие следует принимать: - армированные ненапрягаемой арматурой классов AI-AIII – 0,05; - предварительно напрягаемые конструкции пролетных строений мостов без трещин – 0,02; - предварительно напрягаемые конструкции пролетных строений мостов с трещинами – 0,05; - пилоны вантовых и висячих мостов -0,02; - ванты и кабели -0,001; - металлическая балка жесткости висячего или вантового моста – 0,02. 7.26 При расчете по ЛСМ, величину усилия, вызываемого колебаниями по разным формам, следует вычислять по правилу корня квадратного из суммы квадратов (SRSS): 35 ОДМ 218.2.005-2010 Ei2 Ed . ( 25 ) Однако, если у конструкции есть близкие формы колебаний, отвечающие условию 0,1 ij Ti / T j 1 10 i j 0,1 i j , ( 26 ) где i , j коэффициенты вязкого демпфирования по формам i и j соответственно, то величину суммарного усилия следует определять по формуле полной квадратичной комбинации (CQC) Ei rij E j Ed i , ( 27 ) j где коэффициент корреляции rij вычисляются по формуле rij 8 i j i ij i ij 3/2 1 4 1 4 2 2 ij 2 i j ij 2 i ij 2 j 2 ij Сейсмические воздействия в продольном, поперечном и вертикальном направлении рассматриваются как статистически независимые, и результирующее усилие определяется выражением Ed Ex2 E y2 E z2 7.27 Воздействия землетрясения на конструкцию ( 28 ) могут быть уменьшены установкой специальных антисейсмических устройств: - изоляторов; - шок-трансмиттеров; - гидравлических демпферов; - антисейсмических опорных частей. 36 ОДМ 218.2.005-2010 8 Аэродинамика 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 v crit ,i 1,25v mn ( 29 ) где v mn - нормативная скорость ветра в уровне балки жесткости. Критическая скорость v crit ,i в момент совпадения частоты срыва вихрей и собственной частоты конструкции определяется выражением v crit ,i bni , y ( 30 ) St где: - b - размер поперечного сечения, при котором имеет место явление срыва вихрей (для балки жесткости b соответствует высоте); - St -число Струхаля, зависящее от формы поперечного сечения; - ni , y - собственная частота колебаний конструкции поперек направления ветра. Воздействие срыва вихрей необходимо рассматривать как воздействие сил инерции при колебаниях. Величины инерционных сил определяются выражением Fw m(s)(2ni , y )2 i , y (s) yF ,max ( 31 ) где: - m( s) - погонная масса; - ni , y - собственная частота колебаний конструкции поперек направления ветра; 37 ОДМ 218.2.005-2010 - i , y ( s ) - форма колебаний, с максимальной амплитудой, равной 1; - yF ,max - максимальное перемещение в точке, в которой i , y ( s) =1 (при нормировании форм колебаний по максимальному перемещению). Величина yF ,max определяется формулой yF ,max b 1 1 K KW clat , St 2 Sc ( 32 ) где: 2 s mie - Sc - s - конструкционный логарифмический декремент (0,02-0,03); b 2 - число Скратона; l - mie m( s ) i ( s ) 2 0 ; l i (s) ds 2 ds 0 - m( s) - погонная масса; - KW - коэффициент эффективной длины корреляции; - K - коэффициент формы колебаний; - сlat - аэродинамический коэффициент возбуждающей силы, направленной перпендикулярно потоку (зависит от вида сечения). Коэффициент KW определяется выражением n i, y (s) ds KW j 1 Lj m i, y (s) ds 0,6 , ( 33 ) j 1 lj где: - l j - длина элемента конструкции; 38 ОДМ 218.2.005-2010 - L j - длина корреляции; - n - число участков, где возникает срыв вихрей; - m - количество полуволн в формах колебаний. Коэффициент K определяется по формуле m i, y (s) ds K j 1 Lj m 4 i , y ( s ) 2 ds . ( 34 ) j 1 lj Количество циклов нагрузки и разгрузки, вызванных колебаниями при срыве вихрей, определяется из выражения 2 v 2 v crit crit N 2 T n y 0 exp v v 0 0 ( 35 ) где: - v 0 - равна 25% от нормативной скорости ветра на высоте z ; - T - срок службы в секундах; - 0 =0,3 учитывает влияние полосы скоростей ветра, близких к критической. 8.2 При специальные невыполнении условий, аэродинамические описанных исследования в ниже, требуются соответствии со специальными техническими условиями на проектирование моста. Склонными к возникновению флаттера и дивергенции конструкциями являются: - протяженные конструкции с отношением высоты к ширине менее 0,25; - конструкции, у которых ось кручения перпендикулярна направлению ветра и центр кручения расположен не ближе чем d /4 подветренной грани ( d - ширина поперечного сечения); 39 от ОДМ 218.2.005-2010 - конструкции, у которых отношение частоты низшей крутильной формы колебаний к частоте низшей формы, соответствующей линейным перемещениям поперек направления ветра меньше, чем 2. 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. 8.4 Критическая скорость дивергенции конструкции с поперечным сечением, изображенным на рисунке 4 [7], определяется по формуле v div 2 k d 2 dCM d 1/2 , ( 36 ) где: - k - величина жесткости на кручение; - С M - аэродинамический коэффициент крутящего момента; - - плотность воздуха; d - ширина поперечного сечения; - dCM - производная аэродинамического коэффициента, значение d которой может быть определено по рисунку 5. Рисунок 4 - Идеализированная схема поперечного сечения балки жесткости. Для конструкции, у которой v div 2v mn ( z ) , ( 37 ) 40 ОДМ 218.2.005-2010 где v m ( z ) - скорость ветра в уровне балки жесткости, явление маловероятно. Рисунок 5 - График зависимости dCM от соотношения b / d [7]. d 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. 9 Моделирование 9.1 Аэродинамические испытания необходимы для проверки поведения запроектированной конструкции при воздействии ветра или в случае использования при проектировании недостаточно обоснованных данных. В результате аэродинамических испытаний должны быть определены: - общая информация о ветровой обстановке на площадке строительства; 41 ОДМ 218.2.005-2010 - статические аэродинамические коэффициенты лобового сопротивления, подъемной силы и крутящего момента и их призводных по углу атаки; - амплитуды колебаний, вызванных срывами вихрей; - скорости ветра, галопирование, при которых флаттер, могут колебания возникнуть вызванные дивергенция, одновременным действием дождя и ветра, и т. д.; - динамический отклик моста на воздействие естественного турбулентного ветрового потока. При проведении исследований модели моста в аэродинамической трубе необходимо тщательно моделировать внешние грани поперечного сечения, включая детали мостового полотна. Кроме того, спектр собственных частот и демпфирование, соответствующие предполагаемым формам колебаний, также должны быть смоделированы корректно. При испытаниях необходимо учитывать влияние турбулентности и эффект изменения угла атаки ветрового потока. 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. Рекомендуется испытывать модель в нескольких конфигурациях: - при наличии и отсутствии подвижного состава; - при наличии и отсутствии непродуваемых снеговых препятствий на барьерных ограждениях; 42 ОДМ 218.2.005-2010 - в ламинарном и турбулентном потоке. Модель отсека должна быть испытана как при жестком, так и при податливом закреплении торцов. При этом частоты и массы модели отсека должны быть подобны частотам и массам моста в натурных условиях. Модель отсека, как правило, должна быть испытана в условиях ламинарного и турбулентного потоков. Спектральная плотность флуктуаций продольной и поперечной компонент скорости в испытаниях должна быть близка к спектру Каймала f Su u2 6,8 f Lu U ( z) f Lu 1 10, 2 U ( z) 5/3 , ( 38 ) где f - частота (Гц); u IuU ( z ) - среднеквадратическая величина пульсаций продольной компоненты; I u - интенсивность турбулентности продольной компоненты (п.5.17); Lu - интегральный масштаб турбулентности (п. 5.19). U ( z ) - средняя скорость ветра на высоте z . 9.3 По закреплении результатам торцов аэродинамических должны быть испытаний при определены жестком 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. 9.4 Для исследования явления возникновения ветрового резонанса и аэродинамической устойчивости модель должна быть испытана как минимум в условиях невозмущенного ламинарного потока. 43 ОДМ 218.2.005-2010 В результате аэродинамических испытаний модели отсека с податливыми закреплениями торцов должны быть определены: - безразмерные скорости в момент наступления ветрового резонанса; - амплитуды вертикальных и крутильных колебаний в момент ветрового резонанса; - зависимости величины отклика отсека от безразмерной скорости потока - безразмерные и фактические минимальные критические скорости флаттера, дивергенции или галопирования . - аэродинамические производные флаттера в зависимости от безразмерной скорости. 9.5 Аэродинамические испытания модели всего моста должны быть выполнены для уточненного исследования: - ветрового резонанса балки жесткости и пилона; - аэродинамической устойчивости балки жесткости, пилона и моста в целом; - отклика на воздействие турбулентной (пульсационной составляющей) Измерения должны быть выполнены для нескольких наиболее опасных с точки зрения ветрового воздействия состояний моста, соответствующих стадиям сооружения (стадия возведения пилона, стадия монтажа балки жесткости) и эксплуатации. 9.6 В результате аэродинамических испытаний должны быть определены: - фактические скорости в момент наступления ветрового резонанса для пилона и балки жесткости; - амплитуды колебаний в момент наступления ветрового резонанса; - критические скорости флаттера, дивергенции или галопирования; 44 ОДМ 218.2.005-2010 - отклики конструкции (перемещения, на ускорения воздействие и усилия) в турбулентного сечениях, потока назначенных проектировщиком. - спектральные плотности отклика конструкции в сечениях, назначенных проектировщиком. 9.7 Результаты математического аэродинамического моделирования обтекания воздушным потоком конструкций моста могут быть использованы для предварительного анализа взаимодействия ветрового потока и мостового сооружения . 10 Конструирование 10.1 Главные растянутые элементы мостов должны соответствовать таблице 6 : Таблица 6 – Виды главных растянутых элементов Обозн ачение Наименов Характеристика растянутого ание PSC элемента Кабель состоит Имеющий или не имеющий из индивидуальной оболочки параллельных семипроволчный предварительно стрендов напрягаемый стренд диаметром 15,2 или 15,7 мм. PWC Кабель состоит Не имеющая индивидуальной оболочки из проволока с головками по концам параллельных проволок 45 ОДМ 218.2.005-2010 Рисунок 6 - Конструкция ванта типа PSC со стрендами, имеющими индивидуальную оболочку Рисунок 7 - Конструкция ванта типа PSC со стрендами не имеющими индивидуальной оболочки 46 ОДМ 218.2.005-2010 Рисунок 8 - Конструкция ванта типа PWC 10.2 Специальные устройства по концам вант называются анкерными устройствами, которые состоят из следующих частей: - анкера, передающего растягивающее усилие на элементы основной конструкции; - переходной зоны, которая начинается у анкера и заканчивается в начале свободной длины ванты и включающей в себя направляющую систему, внешние демпферы и систему герметизации. Анкерные устройства должны выполнять пять основных функций: - передавать растягивающее усилие на элементы основной конструкции; - гасить угловые отклонения между кабелем и анкером частично или полностью; - иметь возможность регулировки натяжения кабеля и возможность регулировки начального положения (направления); - иметь антикоррозионную защиту и обладать водонепроницаемостью; 47 ОДМ 218.2.005-2010 - позволять производить замену кабеля и отдельных стрендов. Анкерные устройства могут передавать усилия на обжимных анкеров для основную конструкцию при помощи: - составных клиньев (цанг) и вант из параллельных стрендов; - головок проволок для вант из параллельных проволок. Угловые отклонения могут быть погашены одним из двух способов: - способом увеличения жесткости анкерной зоны (например, объединения стальной трубы вокруг ванта с анкерной головкой или с конструкцией); - использованием направляющей системы, расположенную на некотором расстоянии от анкера и дополнительно служащей демпфером за счет вязкости и трения. Кроме того, различают следующие типы анкерных устройств: - активное анкерное устройство (где происходит натяжение ванта) и пассивное анкерное устройство (где не выполняются работы по натяжению); - нижнее и верхнее анкерное устройство (вода должна спускаться от верхнего анкерного устройство к нижнему); - статическое анкерное устройство (не позволяет регулировать положение анкера) и регулируемое анкерное устройство. В зависимости от типа кабеля применяют виды анкерных устройств в соответствии с таблицей 7. 48 ОДМ 218.2.005-2010 Таблица 7 – Типы анкерных устройств Обозначение Анкер главного растянутого Тип кабеля элемента Конические составные клинья, С устанавливаемые в отверстия анкерной головки S B или B+R PSC в индивидуальной оболочке или без нее Обжимные анкеры, опирающиеся PSC в индивидуальной на анкерную головку оболочке или без нее Головка проволоки, опирающаяся на плиту PWS На рисунках 9-12 приведены основные конструктивные решения анкерных устройств. Рисунок 9 - Схема регулируемого анкерного устройства типа «С» для стрендов с индивидуальной оболочкой: 1 – защитный кожух; 2 – семипроволочный стренд; 3 – клин; 4 – анкерный блок; 5- труба с резьбой; 6 – опорная плита; 7 – зона начала отклонений стренда; 8 – конструкция (бетон, сталь); 9 – внешняя труба (переходной участок); 10 – девиатор; 11 – соединение внешней трубы; 12 – внешняя оболочка (свободная длина); 13 – антикоррозионное заполнение; 14 – регулировочная сферическая гайка; 15 – опорная сферическая шайба; 16 – опалубочная труба; 17 – устройство для гашения изгиба стрендов. 49 ОДМ 218.2.005-2010 Рисунок 10 - Схема статического анкерного устройства типа «С» для стрендов с индивидуальной оболочкой: 1- защитный кожух; 2 – семипроволочный стренд в оболочке; 3 – клин; 4 – анкерный блок; 5 – вилка; 6 – промежуточная труба; 7 – зона отклонений стрендов; 8 – герметизирующая система; 9 – переходная труба; 10 – девиатор; 11 – соединение оболочки ванта; 12 – оболочка (труба) ванта. Рисунок 11 - Схема статического анкерного устройства типа «S» для стренда без оболочки: 1- пластина удерживающая обжимные анкеры; 3 – обжимной анкер; 4 – анкерный блок; 5 – зона отклонения стрендов; 6 – анкерная труба; 7 – вилка; 8 – девиатор; 9 – соединение оболочки кабеля; 10 – оболочка кабеля (труба); антикоррозионное заполнение; соединительная муфта. 50 ОДМ 218.2.005-2010 а) б) Рисунок 12 - Схема анкерного устройства типа «B»: а) регулируемого; б) статического; 1 – защитный кожух; 2 – проволока с головкой; 3 – анкерный блок; 4 – опорная плита; 5 – регулировочная гайка; 6 – регулировочная труба; 7 – защитная труба; 8 – девиатор; 9 – оболочка кабеля (основная длина); 10 – антикоррозионное заполнение; 11 – соединение оболочки кабеля с защитной трубой. 51 ОДМ 218.2.005-2010 Регулирующее устройство начального направления позволяет анкерной головке вращаться. Это достигается путем установки между анкером и конструкцией специальных соединительных элементов: гаек со сферической поверхностью; бицилиндрических прокладок; вилок, присоединенных к пластическому шарниру или к одному или двум пальцам и т.д. Угловая точность установки направляющих устройств в момент натяжения должна быть не более 5 мрад по отношению к касательной к оси ванта. 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 контролю не должны препятствовать геодезическому положения анкерных плит. 11 Защита от коррозии 11.1 Главные растянутые элементы должны иметь два уровня защиты от коррозии и истирания. Внутренний уровень защиты представляет собой покрытие, нанесенное непосредственно на растянутый элемент по всей длине без разрывов. В течение периода эксплуатации покрытие внутренней защиты «съедается» за счет химических процессов и тем самым, защищая главный растянутый элемент. В качестве внутренней защиты применяется металлическое покрытие: - цинковое покрытие без примесей, нанесенное при помощи гальванизации; - цинково-алюминиевый сплав (Galfan) содержащий 95% цинка и 5% алюминия. 52 ОДМ 218.2.005-2010 Кроме того, в качестве внутренней защиты могут быть использованы новые материалы, дающие защиту аналогичную металлическому покрытию и удовлетворяющие следующим требованиям: - должны быть непрерывны и должны иметь хорошую адгезию с основой при статическом (изгибе) и динамическом воздействии; - должны иметь смазку для предотвращения истирания и усталости элементов; - должны обеспечивать защиту от коррозии. Внешний уровень защиты состоит из внешней оболочки и среды, заполняющей пространство между оболочкой и внутренней защитой. Внешняя защита предохраняет внутреннюю защиту от быстрого полного «съедания». Должен быть воздухо- и водонепроницаем. Заполняющая среда должна предотвращать проникновение влаги на покрытия и заполнения внутренней защиты. На свободной длине ванты обычно используется один из следующих типов внешней оболочки: труба, выполненная из пластика: полиолефин, полиэтилен высокой плотности (HDPE); полимерное покрытие, «натянутое» непосредственно на стренд; стальная труба, состоящая из приваренных друг к другу секций. Внешняя оболочка кабеля также выполняет следующие функции: - механическая (предотвращает удары и биения главных растянутых элементов); - аэродинамическая (предотвращение аэродинамической неустойчивости, снижение аэродинамического коэффициента); - эстетическая (цвет). В качестве заполнения используют - парафин, воск, специальные смазывающие вещества или смолы; 53 ОДМ 218.2.005-2010 - постояннопродуваемый воздух с контролируемой влажностью и дренажной системой, предотвращающей конденсацию на поверхностях элементов кабеля. 12 Требования по изготовлению и монтажу 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.). 12.2 Работы пролетных по строений требованиями устройству мостов стальных следует и выполнять сталежелезобетонных в соответствии с СНиП 3.03.01-87, СНиП3.01.01-85* и СНиП 3.06.04-91 «Мосты и трубы» раздел 7. 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. 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». 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». 54 ОДМ 218.2.005-2010 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. 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. 12.8 Метод монтажа вантовой системы зависит от используемого типа вант и их узлов крепления. Монтаж вант включает в себя следующие четыре стадии: a) изготовление ванты заданной длины; б) установка ванты в проектное положение; в) натяжение и регулировка ванты; г) устройство постоянной системы защиты от коррозии. 12.9 Операции по монтажу вант должны производиться поставщиком вант или подрядчиком при обязательном контроле представителем поставщика вантовой системы (супервайзер). 12.10 При доставке, разгрузке и складировании индивидуальных компонент вантовой системы должны быть осуществлены мероприятия по предотвращению их возможного повреждения. Стальные элементы должны иметь временную или постоянную антикоррозионную защиту и складироваться в сухих местах, исключающих прямое попадание воды. При складировании больше одного месяца временная антикоррозионная защита должна инспектироваться и при необходимости обновляться. Элементы, чувствительные к воздействию ультрафиолетовых лучей, должны быть защищены от прямой инсоляции. 55 ОДМ 218.2.005-2010 Элементы HDPE труб внешних оболочек вант должны доставляться следующим образом: - заготовками длиной 12 м; - в случаях если диаметр трубы менее 70 мм в бухтах. Диаметр бухты должен быть в 30 раз больше диаметра трубы. При распаковки бухты при температуре ниже 5°С должны быть приняты меры по предотвращению образования трещин. 12.11 Производитель вантовой системы должен обеспечить доступ для инспекции анкерных узлов вант на заводе изготовителе. При инспекции должны быть проверены: - целостность анкерных узлов неразрушающими методами контроля; - соответствие клиновидных отверстий типу цанг, указанному в спецификации вантовой системы для PSC вант. 12.12 Подготовка к монтажу вант типа PSC должна осуществляться следующим образом: а) отдельные стренды требуемой длины должны быть нарезаны на специальном подготовительном стапеле; б) пучок стрендов протягивается через внешнюю оболочку ванты и через отверстия в анкерных узлах; в) стренды заанкириваются при помощи обжимных цанг. Необходимые меры должны быть приняты для обеспечения параллельности стрендов по всей длине. Необходимо контролировать, чтобы стренд находился в соответствующем отверстии анкерного устройства. 12.13 Подготовка к монтажу вант типа PWС осуществляется следующим образом: а) требуемой длины стальные проволоки нарезаются на специальном стапеле; 56 ОДМ 218.2.005-2010 б) устанавливается анкерная система на одном из концов ванты. Формируются упорные головки проволок; в) пучок проволок покрывается антикоррозионным заполнителем; г) пучок проволок оборачивается и пропускается через внешнюю полиэтиленовую оболочку ванта; д) устанавливается анкерная система на другом концов ванта. Формируются упорные головки проволок; е) защитный колпак анкера заполняется защитным веществом в вертикальном положении; з) телескопические трубы временно закрепляются и заполняются антикоррозионным составом; и) готовые ванты наматываются на барабан. Необходимые меры должны быть приняты для обеспечения параллельности проволок по всей длине. Необходимо контролировать, чтобы проволоки находились в соответствующем отверстии анкерной головки. 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. 12.15 При монтаже внешней оболочки длина трубы определяется без возможности регулировки. Внешняя оболочка должна удовлетворять следующим требованиям: - внешняя оболочка должна быть совместима с требованиями по пропуску (иметь доступ внутрь трубы), по натяжению и по регулировке (возможность продольных перемещений во время натяжения и регулировки) главных натягиваемых элементов 57 ОДМ 218.2.005-2010 - внешняя оболочка должна обеспечить непрерывную по длине коррозионную защиту смонтированного ванта; - конструкция внешней оболочки и анкерных узлов должны обеспечивать продольные перемещения при возможных температурных изменениях. 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. 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. 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. При проектировании узлов крепления необходимо предусмотреть пространство для размещения оборудования, предназначенного для 58 ОДМ 218.2.005-2010 натяжения вант, а также обеспечить средства для доставки тяжелого оборудования 13 Эксплуатация, содержание и мониторинг 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. Главные растянутые элементы, как правило, не требуют замены в течение расчетного срока службы моста. Тем не менее, необходимо предусмотреть возможность замены вант, если по результатам обследований или после аварийных воздействий такая замена необходима. Для обеспечения долговечности вантовой системы при проектировании необходимо предусмотреть: - доступ к анкерным узлам для проведения обследования; - доступ для обеспечения надлежащего содержания вантовой системы; - возможность замены каждой из частей вантовой ситстемы; - возможность установки контрольно-измерительного оборудования и домкратов. Для каждого моста должна быть разработана Программа по содержанию и мониторингу. Эксплуатирующая организация должна проводить соответствующие работы по содержанию моста в соответствии с Программой по содержанию и мониторингу, которая должна включать в себя: - интервалы между периодическими осмотрами и детальными обследованиями; - инструкции по обследованию (требуемые ресурсы, доступ, указание доли элементов, для которых необходимы обследования); 59 ОДМ 218.2.005-2010 - способы замены вант и требуемые ограничения по интенсивности движения в период замены; - процедуры мониторинга и перетяжки вант, если такие процедуры предусмотрены проектом в течение срока эксплуатации моста. 13.2 Периодические осмотры необходимы для определения срока начала проведения работ по содержанию или замене второстепенных элементов. Визуальный осмотр необходим для: - определения износа внешней антикоррозионной защиты (ржавчина на трубах вант, трещины в полиэтиленовых оболочках вант, деформации колпаков, кожухов и т.д.) - проверка состояния анкерных элементов в переходной зоне крепления ванты (девиаторы, демпферы, антивандальная защита, деформационные швы внешней оболочки и т. д.). Отчет по периодическому осмотру должен включать в себя: - дату проведения обследования и перечень лиц, участвовавших в осмотре; - необходимые операции по замене или по дальнейшему более детальному обследованию; - заключение о визуальном осмотре. 13.3 Детальные обследования и их периодичность должны быть отражены в Программе по содержанию и мониторингу. В дополнение к визуальному обследованию могут быть выполнены: - частичная замена ванты с заменой всех или части компонентов для определения степени старения и износа. - проверка усилия натяжения ванты (геометрическим, динамическим методами или домкратом). 60 ОДМ 218.2.005-2010 Кроме визуального осмотра, для определения степени износа элементов вантовой системы должны использоваться неразрушающие методы контроля. 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. Перетяжка включает в себя смещение анкерной головки ванты относительно опорной плиты посредством кольцевого домкрата высокой грузоподъемности, способного воспринимать полное усилие всей ванты. Для вант системы PSC с раздельными клиновидными цангами возможна перетяжка стренд за стрендом, при этом должны соблюдаться следующие условия: - концевой участок стренда должен иметь необходимую длину для проведения данной операции; - после перетяжки необходима инъекция антикоррозионного состава в анкерную зону; - конструкция девиаторов и демпферов должны позволять проведение процедуры перетяжки. 13.5 При предусмотреть проектировании возможность вантовой системы необходимо для частичной, или полной замены любой одной ванты при ограничении интенсивности движения по мосту. Для вантовых систем PSC, позволяющих производить частичную замену ванты стренд за стрендом необходимо предусмотреть: - дополнительную длину концевого участка стренда, позволяющего снять натяжение; 61 ОДМ 218.2.005-2010 - возможность извлечения старого стренда с последующей заменой новым; - меры по обеспечению целостности антикоррозионной защиты в переходной зоне и в зоне свободной длины ванта. Полная замена ванты включает в себя следующие процедуры: - закрепление ванты; - снятие натяжения; - удаление ванты; - установка новой анкерной системы и новой ванты; - натяжение и регулировка; - устройство постоянной антикоррозионной защиты. 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 «Методические системами указания. зданий и сооружений», Информационная РД технология. 50-34.698-90 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». 13.7 Система мониторинга и управления инженерными системами должна осуществляться, как на этапе строительства, так и на этапе постоянной эксплуатации: - заблаговременное предупреждение и прогнозирование аварийных и других чрезвычайных ситуаций, связанных с контролируемыми мостовыми конструкциями; 62 ОДМ 218.2.005-2010 - мониторинг состояния инженерных систем, инженерно-технических сооружений, конструкций моста; - передачу информации о возникновения аварийных и чрезвычайных ситуации в ЕДДС ГО ЧС; - передачу информации по каналам связи в дежурно-диспетчерские службы объекта для проведения диагностики с целью оценки, предупреждения и ликвидации последствий дестабилизирующих факторов. 13.8 Структура системы мониторинга должна предусматривать следующий состав компонентов: - система мониторинга инженерных конструкций (СМИК); - система мониторинга инженерных систем (СМИС); - интеллектуальная система принятия решений (ИСПР), включающая в себя экспертные подсистемы. 13.9 Система мониторинга инженерных конструкций (СМИК) предусматривает следующий порядок проведения работ на объекте: - разработка проекта и программы мониторинга; - установка СМИК на период строительства (согласно разработанным проекту и программе мониторинга); - установка СМИК на период постоянной эксплуатации (согласно разработанной программе мониторинга) с возможным использованием компонентов СМИК установленной на период строительства. - СМИК на период строительства должна обеспечивать выполнение следующих основных функций: - определение точных геометрических размеров сооружения при выполнении операций по монтажу конструкций; - контроль за прочностными характеристиками сооружения. 63 ОДМ 218.2.005-2010 Мониторинг в процессе постоянной эксплуатации моста принято разделять на два типа в зависимости от назначения каждого из них: - Мониторинг по событию. Позволяет обнаруживать в режиме реального времени (специализированный режим для обслуживания быстротекущих процессов) события, непосредственно в данный момент негативно влияющие на процесс эксплуатации моста и требующие немедленной реакции. - Долгосрочный мониторинг. Фиксирует накапливаемые дефекты или медленно текущие деструктивные процессы и позволяет оценить состояние конструкций, прогнозировать и предупредить возникновение аварийных и других чрезвычайных ситуаций. 13.10 Структура системы мониторинга и ее функционирование должны удовлетворять следующим требованиям: - возможность интерактивного удаленного управления и контроля; - кластерный принцип построения системы с выделением зависимых подсистем; - возможность стыковки с другими системами; - поддержка масштабируемости с интеграцией новых подсистем; - иерархическая структура прямого подчинения; высокая степень надежности и безопасности. 13.11 Информационный обмен в системе мониторинга должен удовлетворять следующим основным принципам: - Сбор данных осуществляется путем установки и опроса соответствующих объектных датчиков. - Локальные системы сбора данных, передачи и управления должны иметь возможность объединения в единую информационную сеть (автоматизированную информационную систему сбора и передачи 64 ОДМ 218.2.005-2010 информации), построенную по протоколам последовательных интерфейсов и протоколов цифровой периферии CANBUS, BITBUS, PROFIBUS или подобных. - Система диагностики производит ситуационную оценку возникающих аварийных случаев, а при необходимости предварительную обработку данных и передачу параметров в интеллектуальную систему принятия решений. 13.12 Оснащение объекта датчиками должно обеспечивать долгосрочный мониторинг и диагностику в местах, определенных проектом, по следующим параметрам: - напряжения в конструкциях сооружения; - преднапряжения во время фаз усадки и ползучести, обнаружение потерь и переноса усилий в эксплуатационной фазе; - геометрический контроль объекта в процессе монтажа конструкций; - геометрический контроль объекта при постоянной эксплуатации; - вибрационные характеристики и величины ускорений узлов и деталей конструкции; - ветровые нагрузки на объект в фазе строительства и эксплуатации, их влияние на усталостное поведение; - температура и термические градиенты; - влияние временной нагрузки от транспорта или другой деятельности; - контроль деформационных швов. 13.13 В системе мониторинга должна быть предусмотрена система сбора и обработки информации: - не менее двух автономных контрольных серверов для резервирования и повышения надежности системы; 65 ОДМ 218.2.005-2010 - не менее двух автономных блоков сбора данных, каждый из которых должен быть присоединен по системе Ethernet к контрольному серверу, расположенному в здании эксплуатационного центра; - датчики должны быть присоединены к автономным блокам сбора данных при помощи проводной или беспроводной системы передачи данных; - в зависимости от типов датчиков допускается применение согласующих устройств, усилителей сигнала для подсоединения к автономным блокам сбора данных; - блоки сбора информации должны иметь возможность принимать и обрабатывать в режиме реального времени всю совокупность измерений с частотой не менее 1000 Гц, фактическая частота приема и обработки информация для каждого датчика определяется проектом. Синхронизация должна осуществляться с разницей во времени не менее миллисекунды. Данные будут хронометрированы; - блоки сбора информации должны функционировать независимо друг от друга и от контрольного сервера. Они должны выполнять предварительную автоматическую обработку информации в режиме реального времени и подачу сигналов тревоги в отношении поведения самой конструкции. Контрольный сервер предназначен для: - получения и обработки данных, поступающих в его распоряжение от блоков сбора информации; - сохранения полученных данных для последующей обработки; - оценки получаемой информации; - выдачи всей получаемой и обработанной информации на экран монитора в удобном для оператора виде; 66 ОДМ 218.2.005-2010 - передачи сигналов оповещения и тревоги, касающихся поведения конструкции, по линиям связи; - оценки параметров работы приборов системы слежения за объектом; - непосредственного контроля за состоянием блоков сбора информации и других подключенных к ним устройств (диагностика, повторный запуск, параметрирование и т.д.) Программное обеспечение (ПО) контрольного сервера должно обеспечивать следующие функции: Визуализация и параметрирование: - визуализация данных в режимах реального времени и просмотра предыдущей информации в виде таблиц, диаграмм, графиков, схем, а также в любом виде, определяемом проектом; - установки уровня порогов для подачи сигналов тревоги по каждому датчику; - дистанционное изменение параметров функционирования системы (частот опроса, масштабирования, пороговые значения и т.д.); - управление сигналами предупреждения и тревоги Предварительная обработка данных: - преобразования Фурье; - фильтрация частот; - определение экстремальных и средних значений; - вычисление интегралов и производных по времени. Использование и распространение данных: - ведение журнала событий; - вывод данных в виде стандартных файлов для возможности дальнейшего использования в программных продуктах; - предоставление в распоряжение данных по сети Internet или другим сетям передачи информации. 67 ОДМ 218.2.005-2010 ПО блока обработки должно обеспечивать следующие функции: Визуализация и параметрирование: - диагностика датчиков и преобразователей; - настройка и конфигурирование датчиков. Предварительная обработка данных: - обнаружения ошибочных данных; - фильтрация данных; - конвертация данных Отчетность: - журнал событий; 13.14 «Инструкции по обследованию объекта и техническому обслуживанию системы мониторинга мостовых конструкций» Перечень необходимых документов для эксплуатации системы должен предусматривать следующее: - руководство пользователя (оператора) системы; - руководство администратора; - руководство по эксплуатации сооружения с применением системы мониторинга. Дополнительно к указанным документам необходимо представить разделы: - график обследований, - карты обследований, - перечень операций по техническому обслуживанию, - план мероприятий по действиям персонала при авариях, - технический регламент обследования после аварии, - систему оценки состояния объекта - карты технического обслуживания СМИК 68 ОДМ 218.2.005-2010 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. 69 ОДМ 218.2.005-2010 Библиография 1. ГОСТ 27751-88 (СТ СЭВ 384-87) Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения по расчету. Госстрой СССР. М., Изд-во стандартов. 1988. – 9 с. 2. BS EN 1990:2002 Eurocode 0: Basis of structural design. 3. AASHTO LFRD Bridge Design Specefication. Third edition 2004. Full text with 2005 and 2006 interim revisions. 4. BS EN 1991-2:2003 Eurocode 1: Actions on structures. Part 2: Traffic loads on bridges. 5. Cable stays. Recommendation of French interministerial commission on Prestressing. SETRA, 2002. 6. BS EN 1993-2:2006 Eurocode 3: Design of steel structures. Part 2: Steel bridges. 7. BS EN 1991-1-4:2005 Eurocode 1: Actions on structures. Part 1-4: General actions.Wind actions. 8. Recommendation for stay cable design, testing and installation. PostTensioning Institute, 2000. 9. BS EN 1998-1:2004 Eurocode 8: Design of structures for earthquake resistance. Part 1: General rules, seismic actions and rules for buildings. 10.BS EN 1998-2:2005 Eurocode 8: Design of structures for earthquake resistance. Part 2: Bridges. 70 ОДМ 218.2.005-2010 11.BS EN 1993-1-11:2006 Eurocode 3: Design of steel structures. Part 1-11: Design of structures with tension components. 12.BS EN 1993-1-9:2005 Eurocode 3: Design of steel structures. Part 1-9: Fatigue. 13.prEN 10138-1:2006 Prestressing steel – Part 1: General requirement. 14.prEN 10138-2:2006 Prestressing steel – Part 2: Wire. 15.prEN 10138-3:2006 Prestressing steel – Part 3: Strand. 16.Корнеев М.М. Сталевi мости: Теоретичный i практичный посiбник з проектувания. – К., 2003. – 547 с. 17.ГОСТ Р 22.1.12 – 2005 Структурированная система мониторинга и управления инженерными системами зданий и сооружений. М.,; Издательство: Стандартинформ. 2005- 14с. 18.РД 50-34.698-90 Методические указания. Информационная технология. Комплекс стандартов автоматизированные и системы. руководящих документов Автоматизированные на системы. Требования к содержанию документов. 19.Федеральный закон РФ от 30.12.2009 №384-ФЗ «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений» 71
