1. Введение

Известно, что метод предельных состояний предполагает проверку следующего неравенства:

где — это воздействие, — сопротивление воздействию, – коэффициент надёжности по воздействию; — коэффициент надёжности по сопротивлению.

Занижение или завышение эффекта от воздействия может привести как к дефициту механической безопасности (в случае если нормативная нагрузка оказывается ниже фактически действующих), так и к неэкономному расходу конструкционных материалов (в случае если нормативная нагрузка оказывается сильно выше фактически действующих).

Учитывая сложный нестационарный неодинаковый характер загружения мостовых сооружений, тема нагрузок становится особенно актуальной.

2. Нагрузки АК, LM I, DVLL и частные коэффициенты надёжности к ним

Общим качеством нагрузок АК, LM и DVLL является то, что они состоят из нескольких частей, которые предназначены для моделирования потока легковых транспортных средств, моделируемых распределёнными нагрузками и тяжёлых транспортных средств, моделируемых отдельными тележками. Во всех случаях нагрузку предполагается пропускать по мосту в свободном режиме (без ограничений).

Различия нагрузок состоят в схеме их приложения, массах транспортных средств и в коэффициентах надёжности к ним.

1. Нагрузка АК

Нагрузка АК регулируется СП 35.13330 и ГОСТ 33390 и предназначена для применения на дорогах СНГ (в том числе Российской Федерации). Символ К обозначает класс нагрузки, то есть множитель, на который надо умножить параметры так называемой единичной нагрузки, чтобы получить нормативные значения. Нагрузка АК состоит из двух частей — тележки нагрузки и равномерно-распределённой части. Тележка нагрузки предназначена для моделирования эффектов, которые могут возникать в конструкциях от сосредоточенных сил (в том числе местная прочность, продавливание) при проезде тяжёлых транспортных средств. Равномерно-распределённая часть предназначена для моделирования эффектов, которые могут возникать в конструкциях от распределённых сил (изгиб) при проезде потока легких транспортных средств. Схема нагрузки представлена на рисунке 1.

Рис. 1. Схема нагрузки АК

Для перехода от нормативных значений нагрузок к расчётным предполагается использовать следующие коэффициенты надёжности:

— для равномерно-распределённой части 1,25

— для тележки нагрузки 1,5

2. Нагрузка Load Model I

Нагрузка Load Model I предназначена для применения на дорогах Европейского союза, а также стран, применяемых систему Еврокод в качестве дополнительной к своим национальным нормам (таким как Республика Казахстан). Регулируется Eurocode 1, коэффициенты надёжности регулируются Eurocode 0.

Нагрузка LM I состоит из двух частей — равномерно-распределённой части и тандема тележек. Схема нагрузки представлена на рисунке 2.

Рис. 2. Схема нагрузки LMI

Коэффициенты надёжности для перехода к расчётным значениям нагрузок зависят от расчётной ситуации. Для расчётных ситуаций EQU (ULS), эти коэффициенты одинаковы и равны 1,35.

2.3. Нагрузка DVLL

Нагрузка Design Vehicular Live Load предназначена для применения на дорогах США.

Нагрузка DVLL состоит из трёх частей — Design Truck (модель грузовика), Design Tandem (модель тандема) и Design Lane Load (модель распределённой в линию нагрузки).

Модель грузовика представлена на рисунке 3.

Рис. 3. Схема нагрузки Design Truck

Модель тандема представляет из себя две оси, разнесённых друг от друга на 4 фута с шириной оси 6 футов и нагрузкой на ось 25 килофунтов. Модель равномерно-распределённой нагрузки представляет из себя равномерно-распределённую по длине нагрузку 0,64 килофунта на 1 м длины. При этом американские нормы предполагают использование более высокого коэффициента надёжности для перехода к расчётным значениям нагрузок — 1,75.

4. Сравнительный анализ нагрузок AK, LM I, DVLL

По приведённым выше схемам и значениям соответствующих нагрузок можно установить, что самое высокое допускаемое неблагоприятное отклонение установлено в нормах США — коэффициент надёжности там составляет 1,75.

При этом самые высокие нормативные значения нагрузок замечены в системе проектирования Еврокод.

Таким образом, нагрузки Еврокод превышают нагрузки СП в 2–3 раза. Нормативные значения нагрузок AASHTO и СП относительно близки к друг другу.

Таблица 1

Сравнительные анализ нагрузок АК, LM I, DVLL

3. Вывод

На основе приведённого анализа норм, можно сделать вывод о том, что наибольшие нагрузки наблюдаются в системе проектирования Еврокод, тогда как наименьшие — в СП/ГОСТ. Американские нагрузки AASHTO находятся посередине между ними и относительно близки к значениям СП/ГОСТ.

Литература:

1. ГОСТ 27751–2014. Надёжность строительных конструкций и оснований.
2. ГОСТ 33390–2015. Дороги автомобильные общего пользования. Мосты. Нагрузки и воздействия.
3. ГОСТ 32960–2014. Дороги автомобильные общего пользования. Нормативные нагрузки, расчётные схемы нагружения.
4. СП 35.13330.2011. Мосты и трубы. Актуализированная редакция СНиП 2.05.03–84* (с Изменениями № 1–5).
5. AASHTO LRFD Bridge design specification 2024
6. EN 1990 (2002) (English): Eurocode — Basis of structural design
7. EN 1991–2 (2003) (English): Eurocode — Actions on structures — Part 2: Traffic loads on bridges.