Антисейсмические устройства следует применять с целью:

- передачи с пролетных строений на опоры горизонтальных (направленных вдоль и поперек оси моста) и вертикальной сейсмических нагрузок;

- предотвращения заклинивания подвижных опорных частей, разрушения деформационных швов;

- амортизации взаимных ударов смежных секций моста, разделенных деформационными швами;

- удержания пролетных строений от падения на грунт при увеличении расстояний между опорами во время землетрясения;

- перераспределения сейсмической нагрузки от массы неразрезного пролетного строения между опорами;

- поглощения энергии колебаний моста;

- снижения сейсмических нагрузок на сооружения.

Мост должен быть спроектирован так, чтобы его поведение в условиях расчетного сейсмического воздействия было податливым или упругим, в зависимости от сейсмичности площадки. Важное значение также играет наличие сейсмоизоляции.

В настоящее время, одним из перспективных путей обеспечения сейсмостойкости искусственных сооружений на ВСМ является сейсмоизоляция. Применение сейсмоизоляции на железнодорожных мостах ограничено в связи с опасениями нарушения работы верхнего строения пути при эксплуатационных нагрузках. При отсутствии сейсмоизоляции, напряжения в рельсах от ударов колес подвижного состава пренебрежимо малы. При езде на балласте они составляют 67, а для безбалластного мостового полотна (БМП) – 27 кгс/см².

Традиционно применяемая за рубежом конструкция распределяющей сейсмоизоляции с устройством всесторонне податливых опорных частей на всех опорах – нецелесообразна для железнодорожных мостов. Для БМП напряжения в рельсовых плетях только от поперечных ударов достигают 2400 кгс/см²; суммарные напряжения могут достигать
3300 кгс/см².

Приемлемым вариантом можно считать сейсмоизоляцию с использованием одной податливой и одной продольно неподвижной опорной части под пролетным строением моста. При использовании езды на балласте в этом случае расчетные напряжения в рельсах составляют 1800 кгс/см².

Во всех случаях, для сейсмоизолированных мостов предпочтительнее иметь мост с ездой на балласте. При пролетах моста более 33 м, сочетание БМП и обычной сейсмоизоляции в виде гибких опорных частей и демпферов – неприемлемо.

Для мостов с регулярной схемой, взаимные смещения пролетных строений оказываются незначительными и воспринимаются балластом. Разница смещений и, как следствие, проскальзывание рельсовых плетей, происходит на подходах к мосту.

Рисунок 16.2 Условное сейсмическое поведение моста

Податливая работа моста характеризуется общим соотношением силы и перемещения конструкции (рис. 16.2). Здесь приняты следующие обозначения: q – коэффициент работы; IE– идеальная упругая работа; E – «обычная» упругая работа; LD – ограниченная податливая работа; D – податливая работа.

В районах с умеренной и высокой сейсмической активностью предпочтение отдается мостам с податливой работой, т. е. мост должен быть в состоянии рассеивать значительную часть внешней энергии в условиях серьезных землетрясений. Это осуществимо при условии формирования определенных конфигураций изгибных пластических шарниров, или с помощью использования сейсмоизолирующих устройств. По мере возможности, эти компоненты должны размещаться в точках, доступных для осмотра и ремонта.

Само пролетное строение должно работать в пределах упругого диапазона. Опоры мостов, соединенные с пролетными строениями через скользящие или гибкие опорные элементы (например, эластомерные опорные части), в целом, должны обеспечивать выполнение этого условия.

Элементы мостовых конструкций, имеющих предварительное напряжение или проектируемые с учетом последующего предварительного напряжения, должны быть надежным образом защищены от образования пластических шарниров.

Взаимосвязь силы и перемещения должно обеспечивать значительное усилие при оседании, и гистерезисное рассеивание энергии хотя бы за пять циклов неупругой деформации.

Влияние значительных динамических усилий, возникающих в результате непредвиденного столкновения основных конструктивных элементов, возможно снизить путем применения специальных энергопоглощающих устройств (буферов). Такие устройства должны иметь люфт, общее расчетное перемещение которого соответствует расчетному сейсмическому воздействию.

Важно, чтобы последствия сейсмического воздействия на мост рассматривались еще на стадии эскизного проектирования, даже в условиях низкой или умеренной сейсмичности. В целом, неразрезные многопролетные мосты лучше сопротивляются сейсмической активности, нежели мосты с отдельными разрезными пролетными строениями. Оптимальный сейсмический режим работы сооружения за пределами упругости достигается в том случае, когда пластические шарниры образуются примерно одновременно, в максимально возможном количестве мостовых опор.

Определенный баланс системы должен поддерживаться за счет деформативности опорных частей. Значительна гибкость снижает величину поперечных сил, которые возникают от расчетного сейсмического воздействия, однако способствует увеличению перемещения.

Для мостов с неразрезными пролетными строениями и опорами, жесткость которых в поперечном направлении существенно отличается, на невысоких опорах могут использоваться поперечные скользящие или эластомерные опорные части (рис. 17.3).

Рисунок 16.3 Нежелательное распределение поперечных сейсмических сил:
A – вид по фасаду; Б – план

Количество деформационных швов следует принимать минимальным и по возможности исключительно для больших мостов или мостов, которые пересекают неоднородные грунтовые основания.

Для мостов, которые пересекают потенциально активные тектонические зоны, необходимо определять возможные разломы грунтов и учитывать это при проектировании подвижных соединений. Также должна быть проанализирована возможность образования плавунов.

Вопросы для самостоятельной проработки

1.Сейсмоизоляция пролетных строений

2. Расчет гибкой опоры на сейсмическую нагрузку

Дополнительная литература. Уздин А.М., Елизаров С.В., Белаш Т.А. Сейсмостойкие конструкции транспортных зданий и сооружений: учеб. пособие. – М., ФГБОУ УМЦ ж-д транспорта, 2012. – 501 с.

Литература

1. Смирнов В.Н., Строительство мостов и труб. – СПб.: Изд-во ДНК, 2007. – 288 с.

2. Смирнов В.Н., Строительство городских мостовых сооружений. – СПб.: Изд-во ДНК, 2010. – 432 с.

3. Инженерные сооружения в транспортном строительстве. В 2 кн. Учебник для вузов / П. М. Саламахин, Л.В. Маковский, В.И. Попов и др. ; под ред. П.М. Саламахина. - М. : Изд. центр "Академия", 2007. - 272 с.

4.  СНиП 2.05.03-84*. Мосты и трубы / Минстрой России. – М. : ГП ЦПП, 19961996. – 214 с.

Содержание

Раздел 1. Сооружение уникальных мостов. 4

Лекция №1. «Технологии сооружения уникальных мостов». 4

Лекция №2 «Строительство наплавных мостов». 9

Лекция № 3. «Строительство разводных мостов». 17

Лекция № 4. «Строительство висячих и вантовых мостов». 24

Лекция №5. «Сооружение вантовых и экстрадозных мостов». 27

Лекция № 6 - «Сооружение арочных мостов из монолитного
железобетона». 33

Лекция № 7 - «Строительство арочных мостов из сборного железобетона». 41

Лекция №8- «Сооружение арочных металлических мостов». 44

Лекция №9 - «Сооружение мостов комбинированной системы». 48

Лекция №10 «Строительство фундаментов опор мостов в условиях Северной строительно-климатической зоны». 50

Лекция №11. Сооружение надфундаментной части мостовых опор (монолитных, сборных и сборно-монолитных) в условиях Северной строительно-климатической зоны.. 60

Лекция № 12 «Сооружение мостовых сооружений типа виадуков с опорами высотой более 30-40 м». 69

Раздел 2. Проектирование мостов в особых условиях. 78

Лекция №13 «Особенности проектирования мостовых сооружений на высокоскоростных железнодорожных магистралях (ВСМ). Конструктивные решения мостов ВСМ». 78

Лекция №14 «Проектирование мостов с учетом статического взаимодействия элементов системы «мост-бесстыковой путь», динамического взаимодействия элементов системы «поезд-мост» и аэродинамического воздействия
на мост». 96

Лекция № 15. «Проектирование технологии монтажа пролетных строений мостов ВСМ балочной разрезной системы из железобетонных коробчатых балок». 120

Лекция №16. «Проектирование мостов, расположенных в регионах сейсмического воздействия». 123

В.Н. СМИРНОВ, Л.К. Дьяченко

Специальные вопросы проектирования и строительства транспортных объектов (курс лекций)

Подписано к печати с оригинал-макета.

Формат 60х84 1/16. Бумага для множ. апп. Печать офсетная.

Усл. печ. л. 4. тираж 150 экз.

Заказ

Петербургский государственный университет путей сообщения

190031, СПб, Московский пр., 9

Типография ПГУПС, 190031, СПб, Московский пр., 9