Дорожный мост испытывает большую нагрузку при парковке транспортных средств или при движении?

Мосты рассчитаны на нагрузки от транспортных средств, которые должны пересекать их. Это включает вес транспортного средства и любые динамические нагрузки, которые могут быть вызваны движением транспортного средства. Динамические нагрузки могут быть от "подпрыгивания" или от удара по суставу или выбоине.

Первоначально казалось бы очевидным, что большая нагрузка применяется к мосту, когда транспортные средства находятся в движении (вес транспортного средства плюс динамическая нагрузка). Динамические нагрузки пропорциональны скорости движения транспортных средств, но поскольку транспортные средства движутся быстрее, они, как правило, разносятся дальше друг от друга.

Когда транспортные средства останавливаются, они, как правило, расположены гораздо ближе друг к другу, чем при движении.

• Может ли быть ситуация, когда на мосту больше нагрузки из-за близко расположенных припаркованных транспортных средств, чем от движущихся транспортных средств, которые находятся дальше друг от друга?
• Эти две ситуации охвачены проектированием моста?

Припаркованные автомобили против движущихся транспортных средств

Близко расположенные припаркованные (или медленно движущиеся) транспортные средства определенно более обременительны, как указано на стр. 89, приложение 2.А, пункт 2.А.1 южноафриканского кода конструкции моста TMH7 :

Общепринято и может быть легко показано, что, за исключением очень небольшого диапазона пролета, наихудшие условия нагрузки возникают в условиях перегруженности (от бампера до бампера), вызванных пробками на дорогах, и что разброс трафика на скорости вызван увеличением транспортных средств. расстояние, более чем компенсирует влияние воздействия.

Однако это верно только при проверке неограниченного количества транспортных средств одинакового веса на единицу длины. Если необычное чрезвычайно тяжелое транспортное средство пересекает мост, то мы не можем применять это правило, поскольку у нас есть только одно из этого транспортного средства, и оно не может быть бампером само по себе. Поэтому мы обратимся к кодам проектирования моста, чтобы рассмотреть соответствующие конфигурации.

Коды проектирования мостов

Когда речь заходит о проектировании мостов, каждая страна, похоже, предлагает собственную загрузку мостов в своем коде проектирования. Я прочитал много этих кодов - значительная часть моей работы - программирование этих кодов загрузки мостов в программное обеспечение проектирования мостов. Большинство кодов конструкции имеют различные конфигурации нагрузки, которые необходимо проверить, хотя они редко указывают, что они предназначены для «припаркованных транспортных средств» или «движущихся транспортных средств». Наиболее близким из известных мне является британский стандарт BD86 .

BD86 предназначен для оценки существующих мостов в Великобритании для перевозки исключительно тяжелых транспортных средств (называемых грузами SO или SOV). В пунктах с 3.20 по 3.25 приведены две разные конфигурации. Либо (i) SO / SOV движется с нормальной скоростью, с динамическим фактором, и нормальная нагрузка не допускается в пределах 25 м от SO / SOV; или (ii) SO / SOV движется с низкой скоростью, без динамического фактора, но нормальная нагрузка допускается ближе (не более 5 м).

Но как насчет других стандартов дизайна по всему миру? На основании того, что я не слышал об отказе мостов из-за слишком низкой нагрузки на стандартную конструкцию, я думаю, что можно с уверенностью предположить, что стандарты проектирования определенно учитывают наихудший случай. Таким образом, для чего бы это ни предназначалось, оно должно представлять собой наихудший случай из-за движущейся нагрузки или близко расположенной статической нагрузки.

В большинстве стран в стандартах погрузки на шоссе учитываются две конфигурации, которые должны быть рассчитаны на: конфигурацию одного транспортного средства (или одного транспортного средства на полосу движения) и конфигурацию равномерно распределенной нагрузки (то есть нагрузки на площадь, которая применяется везде, где она добавляется). чтобы эффект был разработан для). Эта вторая конфигурация может представлять собой близко расположенные припаркованные транспортные средства, или она может представлять множество грузовиков / грузовиков, разнесенных друг от друга, но их вес усредняется по всей длине. Я подозреваю, что это может фактически представлять обе эти ситуации.

Важным фактом здесь является относительный вес грузовика / грузовика по сравнению с легковым автомобилем. В Великобритании обычный грузовой автомобиль (то есть тот, который не требует специального разрешения для своей поездки) имеет максимальный вес 44 метрической тонны и имеет длину около 12 метров. Это дает 3,7 т / м. Типичный автомобиль (я выбрал Vauxhall Astra) - около 2 тонн и 4,5 м в длину, что дает 0,45 т / м.

Я полагаю, что в ситуации с движущейся нагрузкой грузовики / грузовики могут быть достаточно хорошо разнесены, но в ситуации с пробками, когда грузовики и автомобили имеют тенденцию смешиваться, расстояние между грузовиками и грузовиками примерно одинаково, поскольку зазоры заполнены автомобилями. , Поскольку автомобили производят небольшую нагрузку на длину по сравнению с грузовым автомобилем / грузовиком, средняя нагрузка на единицу длины может быть примерно одинаковой, независимо от того, движется ли машина или стоит на месте.

Хотя это касается другого аспекта, я считаю, что Руководство AASHTO по оценке моста; Пункт комментария C6B.7.2.2 подразумевает нечто подобное. Это говорит:

Вероятность наличия серии близко расположенных тяжелых транспортных средств с максимально допустимым весом становится больше, так как максимально допустимый вес для каждой единицы становится меньше. То есть, скорее всего, будет поезд с легкими транспортными средствами, чем с поездом с тяжелыми транспортными средствами.

Я предполагаю, что это может быть применено к припаркованной / движущейся ситуации. То есть, чем больше транспортных средств у вас на мосту одновременно, тем ниже вероятный средний вес транспортного средства.

Что более важно, зависит от рассматриваемого моста, конечно, его длины и характеристик применяемой нагрузки. Для этого обсуждения я предполагаю загрузку дорожного движения.

Вопрос касается динамических эффектов, и стоит отметить, что это больше, чем просто удар от выбоины. Если упругий простой балка с одним пролетом мгновенно нагружается силой, то в результате статического прогиба пиковое отклонение в два раза превышает отклонение при той же силе, и этот эффект не связан с эффектом мгновенных пиковых нагрузок в результате удара транспортных средств неровности поверхности (выбоины и т. д.).

Я полагаю, что для большинства автомобильных мостов динамический эффект более значительный. Быстрый, но разнесенный трафик является более обременительным, чем медленный и группированный трафик. Однако этот вывод основан на наблюдении, что более коротких мостов (простирающихся до десятков метров) больше, чем длинных мостов, - нет общего принципа, который дает один универсальный ответ.

Относительно просто определить, что для очень короткого моста, является ли движение в очереди или нет, не имеет значения - если мост короче, чем одно транспортное средство, только одно транспортное средство (или одна ось) будет на мосту, так что есть ли очередь или нет, не влияет на количество транспортных средств, загружающих конструкцию или погрузку. С другой стороны, легко представить, что очень длинный мост (длиной в несколько сотен метров), когда одно транспортное средство ударяет в выбоину, будет иметь незначительный эффект, поскольку даже если нагрузка от этого одного транспортного средства мгновенно удваивается, если на палубе находятся сотни транспортных средств. это не будет иметь пропорционально большого эффекта.

В практике Великобритании магистральные автомобильные мосты разрабатываются и оцениваются в соответствии с документами Агентства автомобильных дорог (так называемые «BD» и «BA»). Нагрузка на автомобильную магистраль осуществляется в двух вариантах: HA - это «нормальное» движение, а HB - произвольная нагрузка, используемая для проверки характеристик моста при ненормальной нагрузке. Нагрузка HA для проектирования определена в BD37, а деривация включает поправку на удар - см. Приложение A: «Воздействие удара оси на мосты шоссе может достигать 80% от статического веса оси, и был сделан допуск на эту величину при получении нагрузки HA ", хотя влияние удара уменьшается по мере увеличения пролета.

Очереди трафика не только приводят к группированию от носа к хвосту, но и к тому, что транспортные средства сжимаются ближе из стороны в сторону. В BD это называется «боковое группирование», когда на конструкцию толпится больше транспортных средств.

BD37 допускает как ударную, так и боковую группировку одновременно, т. Е. Предполагает наличие плотно упакованной пробки, которая также движется с высокой скоростью. Это, очевидно, не происходит, но это то, что код инкапсулирует.

Однако при оценке существующих структур британские стандарты не применяют оба эффекта одновременно. BD21 - это код для оценки конструкций. В пункте 5.23 конкретно рассматривается этот вопрос (UDL и KEL являются двумя компонентами загрузки HA):

«HA UDL и KEL были получены с использованием коэффициента бокового группирования, чтобы учесть возможность того, что в условиях медленного движения больше мостов, чем отмеченные или условные полосы, могут использовать мост. Вероятностный анализ показывает, что максимальные воздействия воздействия, которые происходят на высоких скоростях, не должны рассматриваться вместе с максимальной боковой группировкой. Сравнение эффектов альтернативной скорости движения и ситуаций группирования привело к выводу, что высокоскоростной ударный эффект без боковой группировки является наиболее обременительным критерием для загрузки моста. Поэтому HA UDL и KEL необходимо отрегулировать, чтобы исключить коэффициент боковой группировки путем деления на следующий поправочный коэффициент (AF) "

Поправочный коэффициент является относительно большим числом для загруженных длин до 20 м, но сужается до 1,0 (то есть делится на 1,0, поэтому не изменяйте значение) на загруженной длине 40 м.

Из этого невозможно сделать однозначные заявления (т. Е. Вы не можете сказать «ниже 20 м - это динамически, выше 40 м - это очереди трафика»), потому что загрузка в некоторой степени эмпирическая и определяется после вероятностного анализа и включает догадки ( описывается как «по оценке» в стандарте) с учетом результатов анализа чувствительности. Опять же, BD37 1 Приложение A обсуждает это:

«Для длинномерных грузов основными факторами, влияющими на нагрузку, являются интенсивность движения транспорта, процентное содержание тяжелых транспортных средств в потоках, частота возникновения и продолжительность пробок и расстояние между транспортными средствами в пробке. Эти параметры были определены путем изучения схемы движения на нескольких участках на магистральных дорогах, обследования нагрузок на других участках и, где требуемые данные были недоступны, путем оценки. Был принят статистический подход для определения характерных нагрузок, из которых были получены номинальные нагрузки. Анализ чувствительности проводился для проверки значение загрузки некоторых из сделанных допущений ".

Стоит отметить, что вышесказанное немного не строго по отношению к пролетам. Длина, которая имеет отношение к выводу нагрузки, является «загруженной длиной», которая не всегда совпадает с диапазоном. Для одного просто поддерживаемого промежутка, если вы исследуете эффект изгиба, оба являются синонимами, но очень много мостов более сложны, чем это (например, множественные непрерывные пролеты или интегральные абатменты и т. Д.). Загруженная длина - это длина, на которую загружается элемент структуры, и при проектировании вы должны выбрать длину, которая вызывает наиболее обременительный эффект для элемента, который вы разрабатываете для выполнения вычислений в отношении этого конкретного элемента. Часто это полная длина пролета, но есть случаи, когда (например) загрузка более короткой длины имеет больший эффект, особенно в непрерывных структурах,

Если вы говорите только о вертикальной нагрузке под напряжением, случай, когда у вас есть пробка, будет больше соответствовать дизайну палубы моста . Кратковременным увеличением и уменьшением вертикальной силы из-за неровностей неровной дороги можно пренебречь, поскольку:

• величина будет мала для правильно обслуживаемой дороги
• величина будет все еще мала для плохо обслуживаемой дороги, поскольку водители имеют тенденцию замедляться, если им трудно двигаться прямо
• такие спорадические происшествия имеют тенденцию подавляться в глобальном масштабе, поскольку они не происходят синхронно

Установленный код конструкции автодорожного моста, такой как BD37 , не учитывает явно упомянутые вами динамические неровности.

Где у вас есть транспортные средства , движущиеся по мосту, тяги и торможения эффект будет генерировать продольную горизонтальную силу, которая регулирующее к конструкции моста субструктуры .

Благодаря правильному использованию комбинаций нагрузок (как показано в таблице ниже) и их соответствующих коэффициентов нагрузки, которые уже были тщательно изучены и протестированы, можно рассматривать все сценарии нагрузки для достижения безопасного проектирования.