2020-07-12
85
6.1.34 Расчетные модели (расчетные схемы) искусственных сооружений должны отражать действительные условия их работы, соответствовать рассматриваемой расчетной ситуации и учитывать последовательность и технологию их возведения. При этом должны быть учтены конструктивные особенности сооружений, характер их поведения вплоть до достижения рассматриваемого предельного состояния, а также действующие нагрузки и воздействия, в том числе влияние на строительный объект внешней среды, а также, при необходимости, возможные геометрические и физические несовершенства.
6.1.35 В зависимости от постановки задачи, цели расчета и искомых результатов расчетные модели сооружения или его частей могут быть плоскими и пространственными, стержневыми и континуальными, учитывать статическое или динамическое приложение нагрузок и воздействий. Результаты расчета по разным схемам могут суммироваться, могут уточнять друг друга. Результаты могут быть использованы для вычисления коэффициентов или других целей. Расчетные модели должны назначаться в каждом конкретном случае таким образом, чтобы результаты расчета наиболее полно соответствовали целям расчета, а искомые значения были максимально достоверны.
|
|
|
6.1.36 Расчетная схема включает в себя:
- модели нагрузок и воздействий;
- модели конструкции, ее элементов и оснований, описывающие напряженно- деформированное состояние;
- модели сопротивления материалов и грунтов.
6.1.37 Модели нагрузок должны включать их интенсивность (величину), место приложения, направление и продолжительность действия. Для динамических нагрузок, кроме этого, должны быть заданы зависимости их параметров от времени.
В некоторых случаях необходимо учитывать зависимость воздействий от реакции сооружения (например, при расчетах взаимодействия сооружения и высокоскоростного поезда или аэроупругие эффекты при взаимодействии ветрового потока с сооружением).
6.1.38 Модели напряженно-деформированного состояния должны включать определяющие соотношения, описывающие:
- реакцию сооружений и их конструктивных элементов при динамических и статических нагрузках;
- условия взаимодействия конструктивных элементов между собой и с основанием.
При этом должны быть установлены:
- упругие или неупругие характеристики конструктивных элементов и основания;
- параметры, характеризующие геометрически линейную или нелинейную работу конструкций;
- физические и реологические свойства, эффекты деградации.
6.1.39 Вероятностно-статистические методы используют для обоснования нормативных и расчетных характеристик материалов и оснований, нагрузок и коэффициентов сочетаний. Использование указанных методов допускается при наличии достаточных данных об изменчивости основных параметров в случае, если объем данных (длина ряда) позволяет проводить их статистический анализ (в частности, эти данные должны быть однородными и статистически независимыми).
|
|
|
Применение таких методов допускается при наличии эффективных вероятностных методик учета случайной изменчивости основных параметров, соответствующих принятой расчетной схеме.
6.2 Основные требования к расчетам
6.2.1 Для искусственных сооружений должны быть рассмотрены два случая сочетания временных нагрузок от поездов на стадии нормальной эксплуатации, особый случай (землетрясение или авария), а также этап строительства.
Кроме того, динамические характеристики конструкции должны удовлетворять установленному набору требований.
При расчетах следует рассматривать две ситуации стадии эксплуатации: проезд по сооружению высокоскоростного поезда (основная нагрузка) и пропуск поезда, соответствующего нагрузке СК (альтернативная нагрузка).
6.2.2 Для всех элементов конструкций мостов и труб должны быть выполнены расчеты и проверки надежности по первой и второй группам предельных состояний (см. таблицу 6.2).
Таблица 6.2 - Перечень необходимых проверок и соответствующих пунктов настоящего свода правил
| Проверки | Случаи сочетания | |||
| Нормальная эксплуатация | Этап строи- | Земле- | ||
| Высоко- скоростные поезда | Поезда СК | тельства | трясение или авария | |
| Ограничение динамических характеристик | ||||
Ограничение частот колебаний пролетных строений по первой вертикальной форме 
| 6.3.13 | - | ||
| Вторая группа предельных состояний (комфортность, безопасность и эксплуатационная пригодность) | ||||
| Предельные: прогибы в плане и профиле, смещения верха пролетных строений, углы перелома пути опор | 6.4.4-6.4.14 | 6.4.4-6.4.14 | - | - |
| Предельные ускорения на уровне верхнего строения пути и в вагоне | 6.4.15 и 6.4.16 | - | - | |
| Образование и раскрытие трещин в железобетоне | 6.4.2, 6.4.18 [см. также СП 35.13330.2011 (пункты 7.95-7.111)] | |||
Предельные эксцентриситеты и давление на грунт 
| 6.4.2, 6.4.19, разделы 7, 10 | |||
Осадки основания, ползучесть и усадка бетона пролетных строений 
| 6.4.2, 6.4.20, раздел 10 | |||
| Первая группа предельных состояний (устойчивость, прочность, выносливость) | ||||
Устойчивость положения 
| 6.5.2 | - | ||
| Требования прочности и устойчивости элементов | 6.5.1, 6.5.3, разделы 7-9 | |||
| Расчеты выносливости | 6.5.1, 6.5.4, разделы 7-9 | |||
|
| ||||
В том числе от постоянных нагрузок.
6.3 Динамические расчеты при движении высокоскоростных поездов. Параметры расчетных моделей
Общие положения
6.3.1 При решении динамической задачи прохождения высокоскоростного поезда по сооружению следует определять законы изменения и пиковые значения факторов напряженно-деформированного состояния (деформации и напряжения в элементах сооружений), прогибов, переломов и смещений, а также ускорений на уровне верхнего строения пути и в вагоне поезда.
Должны быть учтены следующие динамические явления:
1) высокая скорость изменения интенсивности прикладываемой нагрузки и соответствующий инерционный отклик конструкции;
2) возможные резонансы, возникающие при кратности частот возбуждения (последовательное прохождение по сооружению тележек поезда) собственным частотам колебаний конструкции;
3) динамическое изменение нагрузок от колесных пар, возникающее вследствие дефектов рельсового пути и колес.
При выполнении динамических расчетов следует моделировать поведение конструкции в ситуациях реальной эксплуатации.
|
|
|
Примечание - Если при расчетах прочности рассматривают воздействия и их сочетания, которые могут происходить редко (как правило, один раз за срок службы), то в расчетах динамики при нормальной эксплуатации и при движении поездов на максимальных расчетных скоростях такие случаи рассматривать не следует.
Например, не следует рассматривать случаи ремонта, когда на соседнем пути находится поезд обслуживания или на проходах расположена дополнительная нагрузка. В этом случае скорость движения на участке может быть ограничена.
Скорости также могут быть снижены: при штормовом ветре, при движениях составов ненормативных длин (буксировке) или с дефектными тележками (в ремонт).
6.3.2 При формировании расчетной модели сооружения для вычисления:
- динамических характеристик сооружения;
- значений динамических нагрузок;
- деформаций и реакций в элементах
должны быть учтены следующие основные параметры:
1) обязательные:
- скорость движения поезда - V,
- длина пролета или линии влияния того или иного фактора элемента - L,
- масса элементов конструкции (включая мостовое полотно) - М,
- жесткость элементов конструкции - ЕА, EJ и др.,
- собственные частоты колебаний конструкции по формам колебаний - 
, 
,...,
- число осей в поезде, осевые нагрузки и интервалы между осями - n, 
, 
,
- коэффициент демпфирования конструкции (элементов) - 
,
- дефекты рельсового пути и колес (выбоины, некруглость, дефекты подвески) - 
;
2) параметры, учитываемые при выполнении расчетов типов III и IV (см. приложение А):
- неподрессоренная/подрессоренная массы вагонов и тележек, а также жесткостные и вязкостные характеристики вагонов, подвески и сочленений вагонов,
- элементы, расположенные под верхним строением пути и локально изменяющие жесткость пути (поперечные балки, диафрагмы и т.п.),
- жесткость и вязкость элементов верхнего строения пути (только для модели IV).
|
|
|
В процессе динамических расчетов подлежит обязательному контролю ряд параметров. Некоторые из экстремальных значений ограничиваются явно, некоторые являются косвенными ограничениями области инженерных решений.
Прямые требования:
- ограничение вертикальных и горизонтальных максимальных ускорений вагона - комфорт пассажиров;
- минимальные силы давления колес поездов на рельс (обезгруживание) - надежность контакта "колесо-рельс";
- ограничение ускорений на уровне верхнего строения пути - устойчивость балласта и недопущение расстройства соединений верхнего строения пути;
- обеспечение требований прочности и выносливости элементов сооружения с учетом динамики движения поездов - через коэффициент динамики или прямыми методами.
Косвенные требования:
- ограничение упругих прогибов, углов перелома профиля и закручивания сечений;
- рекомендации по диапазону первых частот колебаний пролетных строений.
Примечания
1 Дефекты пути и колес допускается учитывать коэффициентом динамики 
(см. приложение Ж).
2 Соблюдение требований предельных прогибов недостаточно для утверждения об отсутствии резонансных явлений. Для исследования возможных резонансов требуется выполнение динамических расчетов.
6.3.3 Динамические расчеты выполняют при действии только вертикальных нормативных подвижных нагрузок. Расчеты следует проводить на возможный проход по искусственному сооружению высокоскоростных поездов А1-А10 и Б1-Б11 (схемы осевых нагрузок этих поездов приведены в приложении Г), а также реальных высокоскоростных поездов, планируемых для эксплуатации на линии.
6.3.4 При выполнении динамических расчетов (вычисления динамических характеристик) однопутных и двухпутных пролетных строений высокоскоростными поездами загружается один путь.
