Руководство мостовому мастеру
 Скачать 12.88 Mb.
|
|
4.2 Определение деформации опор Поверка вертикальности опоры делается при помощи отвеса или теодо- литной съемки. С этой целью к граням опоры вверху и внизу ее в определенных точках прикладывают горизонтальные рейки, как показано на рис.4.5, а. Сделав по рейкам соответствующие отсчеты, тангенс угла наклона опо- ры определяют по формуле H г в б а tg 2 ) ( ) ( − − − = α где а, б, в, г - отсчеты по рейкам; Н - расстояние между нижней и верхней рейками; α- угол отклонения оси опоры от вертикали. Рис.4.5. Способы теодолитной съемки крена опоры 287 Теодолит при таком способе проверки вертикальности опоры ус- танавливают напротив опоры. Если по условиям местности с теодолитом нель- зя расположиться против опоры, то теодолитную съемку делают по другому способу. При этом инструмент устанавливают несколько в стороне, а затем вверху и внизу опоры намечают середины ее толщины и, наведя визирную ось на верхнюю метку, сносят последнюю вниз, где по рейке (рис. 4. 5, б) делают соответствующий отсчет. Тогда тангенс угла наклона опоры определится по формуле H C tg = α где С - расстояние от нижней метки до визирной оси; H - расстояние от верхней метки до нижней. 4.3 Испытания мостов Испытания сооружений проводят в случаях, когда решение вопросов, связанных с их эксплуатацией, не может быть получено только расчетным пу- тем или по данным обследования. Основная цель испытания - выявить характер действительной работы моста в целом и отдельных его элементов при воздействии эксплуатационных нагрузок. Испытание сооружений допускается проводить только после вы- полнения обследований, результаты которых позволяют установить возмож- ность загружения сооружения, определить допустимое значение испытательной нагрузки и наметить условия ее движения по сооружению, Испытания мостов производят в следующих случаях: при приемке в экс- плуатацию вновь построенных крупных мостов, а также мостов с опытными и новыми конструкциями; при возникновении в процессе эксплуатации дефектов в конструкции мостов (в том числе после аварий); после капитального ремонта, 288 реконструкции или усиления мостов с целью выявления эффективности меро- приятий и проверки принятых расчетных предпосылок; для оценки эффектив- ности мер, выполненных на мосту для обеспечения пропуска отдельных тяже- лых нагрузок; для уточнения расчетной схемы (в специальных случаях), а так- же в сdязи с выполнением исследовательских и опытных работ с целью накоп- ления данных для уточнения норм проектирования и расчета мостовых конст- рукций. Необходимость испытаний эксплуатируемых мостов обосновывают мос- тообследовательские организации. Решения об испытаниях принимают службы пути Управлений дорог. Испытания мостов выполняют, как правило, мостоиспытательные стан- ции дорог и специализированные организации, имеющие лицензии на право проведения таких работ. Испытания проводят по заранее разработанным про- граммам. В них отражают основные задачи и цель испытаний, приводят мето- дику испытаний, указывают нагрузки для статических и динамических испыта- ний и определяют виды и состав отчетных документов о результатах испыта- ний. Программу согласовывают с заказчиком и утверждают руководителем ор- ганизации, проводящей испытание. Одно из важных условий испытаний - обеспечение безопасности движе- ния испытательной нагрузки и выполнение требований техники безопасности по охране труда занятых на работе сотрудников мостоиспытательной станции. В зависимости от характера силового воздействия различают два вида испытаний: статические и динамические. При испытании мостов статическими нагрузками определяют общие пе- ремещения и деформации всего сооружения и отдельных его частей, характери- зующие работу конструкции моста в целом (общие вертикальные и горизон- тальные прогибы, угловые и линейные перемещения пролетных строений и его элементов и др.). Кроме того, определяют напряжения в сечениях отдельных элементов, а также местные деформации (раскрытие трещин и швов, смещение 289 в соединениях и прикреплениях элементов и т.п.). В качестве нагрузки при статических испытаниях обычно используются локомотивы и подвижной состав железных дорог. Веса локомотивов и порож- них вагонов принимают по паспортным данным. Вес груженых вагонов опре- деляют взвешиванием на весах. Важным этапом подготовки к статическим испытаниям является разра- ботка схем нагружения моста испытательной нагрузкой. Обычно схемы нагру- жения разрабатывают с помощью линий влияния сил к моментов частей и эле- ментов моста. Пользуясь линиями влияний, испытательную нагрузку распола- гают на мосту так, чтобы в исследуемых элементах моста возникали макси- мальные усилия. Для измерения общих и местных перемещений и деформаций моста и его частей, относительных деформаций (напряжений) в отдельных элементах и прикреплениях используют, как правило, стандартные приборы, прошедшие проверку. Нестандартные приборы допускается применять при условии, если на их применение имеются утвержденные в установленном порядке методиче- ские издания. Для измерения относительных деформаций в сечениях элементов могут быть использованы механические, струнные и электрические тензометры. В на- стоящее время при испытании мостов наиболее часто применяют электриче- ские тензометры. Эти приборы позволяют исследовать как линейное, так и плоское напряженное состояние элементов в различных точках. Принцип рабо- ты этих приборов основан на использовании зависимости между деформацией и электрическими величинами: омическим сопротивлением, емкостью, индук- тивностью. Места установки измерительных приборов на детали и элементы моста назначают так, чтобы в результате получить достаточно полное представление о работе конструкции под временными вертикальными нагрузками. В зависимости от цели статических испытаний для измерения переме- 290 щений и деформаций выбирают наиболее интенсивно работающие под воздей- ствием нагрузки элементы, прикрепления, соединения и опоры с указанием се- чений и мест установки измерительных приборов. При испытании железобетонных конструкций деформации (напряжения) определяют как в бетоне, так и в арматуре. Вследствие большого разброса зна- чений модуля упругости бетона и неоднородности его структуры относитель- ные деформации (напряжения) в нем определяются на больших базах (более 100 мм) механическими и электрическим и тензометрами, а также индикатора- ми и деформометрами различных конструкций. В стальной арматуре напряже- ния определяют обычно с помощью тензодатчиков. Для оценки прочности бетона бетонных и железобетонных сооружений используется прибор, реализующий метод отскока, - так называемый склеро- метр (молоток) Шмидта (рис.4.6, 4.7). 291 Рис.4.6. Склерометр Шмидта: а - продольным разрез; б - общий вид; I - исследуемая конструкция; 2 – ударный стержень; 3-колпачок; 4 - ударная пружина; 5 - окно со шкалой; 6 - движок со стержнем; 7 – направ- ляющий стержень; 8 - направляющая шайба; 9 - нажимная пружина; 10 - крышка; 11 - стопорная кнопка; 12 - корпус; 13 - молот; 14 - крышка с наж- дачным камнем; 15 - футляр; 16 – прибор Pиc.4.7. Зависимость показаний склерометра Шмидта от кубиковой прочности бетона на сжатие Динамические испытания проводят с целью определения значений ди- намических воздействий на мост в целом и на его отдельные элементы реаль- 292 ными поездными нагрузками, а также для определения динамических характе- ристик моста (частот и форм собственных колебаний, динамической жесткости пролетного строения и характеристик затухания колебаний). В качестве испытательной нагрузки при динамических испытаниях при- нимают тяжелые подвижные нагрузки, которые могут реально обращаться на мосту и способны при наличии неровностей пути вызывать в пролетных строе- ниях колебания, ударные воздействия, местные перегрузки и т.п. Испытатель- ную нагрузку прогоняют по мосту с различными скоростями, начиная от 5 км/ч до максимально допустимой. Обычно рекомендуется выполнять не менее деся- ти заездов с разными скоростями, повторяя заезды на скоростях, при которых наблюдается повышенное динамическое воздействие нагрузки. Тип и число приборов и их размещение определяются программой и целью динамических испытаний. Основным критерием положительной оценки работы конструкций моста является соответствие полученных при испытании значений напряжений, де- формаций, перемещений в элементах моста расчетным значениям от испыта- тельной нагрузки. При статических испытаниях указанное соответствие оценивается кон- структивным коэффициентом k , определяемым по формуле: coe e S S k = где S e - фактор, измеренный под воздействием испытательной нагрузки; S coe - тот же фактор, найденный от испытательной нагрузки расчетным путем. Обычно конструктивный коэффициент определяют для следующих фак- торов: прогибов пролетных строений, средних осевых напряжений в растяну- тых и сжатых элементах, средних фибровых напряжений в растянутых и сжа- тых зонах изгибаемых элементов. Если значения конструктивных коэффициен- 293 тов для основных несущих конструкций и элементов находятся в пределах 0,7 - 1,0, то работу моста оценивают положительно. Низкие значения конструктив- ного коэффициента свидетельствуют о наличии в конструкции моста запаса не- сущей способности. Значения конструктивного коэффициента, большие едини- цы, указывают на существенные отличия работы элементов моста от принятых в расчетах предпосылок. В этом случае необходимо выяснить причины откло- нений и разработать мероприятия по обеспечению надежной работы соответст- вующих элементов моста. 4.4 Поверки геодезических инструментов Поверки теодолита. Теодолиты ТТ-5 и оптические ТЗО (2ТЗО) имеют одни и те же правила поверки. Некоторое отличие состоит лишь в вычислении коллимационной погрешности (вторая поверка), вызванное разными отсчетны- ми устройствами. Первая поверка - ось цилиндрического уровня должка быть перпендику- лярна к главной (вертикальной) оси * вращения прибора. Поверке предшествует приведение плоскости лимба в горизонтальное положение. Для этого устанав- ливают уровень по направлению двух подъемных винтов и, вращая их в разные стороны, приводят пузырек на середину. Затем поворачивают алидаду с уров- нем на 90° и вращением третьего винта снова приводят пузырек уровня на се- редину. При этом плоскость лимба займет горизонтальное положение. Алидаду с уровнем поворачивают на 180°, пользуясь отсчетами по лимбу. Если пузырек уровня остался на середине, условие поверки выполнено. В противном случае исправительными винтами уровня перемещают пузырек на половину дуги от- клонения, а другую половину - подъемными винтами, затем поверку повторя- ют. Вторая поверка - визирная ось зрительной трубы должна быть перпен- дикулярна к ее оси вращения. Визируют при КП на отдаленную точку, распо- ложенную примерно на высоте теодолита, и снимают по лимбу отсчет (по пер- 294 вому верньеру - градусы и минуты, по второму - минуты). Из минут по вернье- рам берут среднее. Переводят трубу через зенит, поворачивают алидаду на 180° и при KП снова визируют на ту же точку (лимб должен оставаться неподвиж- ным). Снимают по лимбу отсчет в той же последовательности и получают сред- нее. Если разность отсчетов при КП и КЛ будет отличаться от 180° больше, чем на удвоенную точность верньера, то это укажет на наличие так называемой коллимационной погрешности. Для ее исправления вычисляют полусумму от- счетов и устанавливают ее на лимбе, пользуясь наводящим винтом алидады. Центр сетки нитей при этом сместится с ранее наведенной точки. Исправитель- ными винтами перемещают сетку нитей до совмещения центра сетки с точкой. Поверку повторяют. Пример. КП I, верньер 285°30’ ; КП II, верньер 30’ ; среднее 285°30' ; КЛ I, верньер 105°22' ; КЛ П, верньер 22’; среднее 105°22' . Двойная коллимационная погрешность 2 с = (285°30 - 180°) - 105°22’ = 8’, т.е. 2 c < 2t , где t - точность верньера. Ее получают, разделив цену деления лимба l на число делений верньера n. . Для исключения коллимационной по- грешности ставят на лимбе отсчет ' 0 ' 0 ' 0 26 105 2 22 105 ) 30 285 ( = + и перемещают сетку исправительными винтами до совпадения ее центра с точкой. При данной поверке оптического теодолита 2ТЗО отсчеты по лимбу при двух положениях круга (КП и КЛ) берут дважды: вначале наведения и после поворота алидады на 180°. 295 4 180 4 180 0 2 2 0 1 1 ± − + ± − = КП КЛ КП КЛ С Значение С не должно превышать 2’. В противном случае наводящим винтом алидады ставят отсчет на лимбе, равный КЛ 2 и перемещают сетку, как указано выше. Третья поверка - ось вращения зрительной трубы должна быть перпен- дикулярна к основной оси вращения теодолита. Устанавливают теодолит в 20- 30 м от высокого предмета, например стены, закрепляют лимб и визируют на высокую точку. Закрепив алидаду, опускают трубу до ее горизонтального по- ложения и отмечают на стене точку, совпадающую с центрам сетки нитей. То же проделывают при другом положении круга и отмечают вторую точку. Если точки совпали, условие выполнено. В противном случае теодолит подлежит ре- монту. Четвертая поверка - одна из нитей сетки должна быть вертикальна. На- водят верхний или нижний край вертикальной нити сетки на точку и, действуя наводящим винтом трубы, медленно поднимают или опускают зрительную трубу. Если нить не сходит с точки, условие выполнено. В противном случае ослабляют исправительные винты нитей на 1/8 - 1/4 оборота и поворачивают оправу сетки. Обычно эту поверку выполняют одновременно со второй повер- кой, чтобы не нарушать ее условия. Поверки нивелира. На производстве для технического и точного ни- велирования широко используется нивелир НЗ с погрешностью 3 мм на I км хода. Перед выходом в поле выполняют следующие поверки нивелира. Первая поверка - ось круглого уровня должна быть параллельна оси вра- щения нивелира. Ставят круглый уровень по направлению двух подъемных винтов и, работая ими и третьим подъемным винтом, приводят пузырек уровня в нуль-пункт. Затем поворачивают трубу с уровнем на 180°. Если пузырек 296 уровня остался на середине, условие поверки выполнено. В противном случае исправительными винтами б уровня 5 перемещают пузырек к нуль-пункту на половину дуги отклонения, и поверку повторяют. Вторая поверка - ось цилиндрического уровня должна быть параллельна визирной оси трубы (рис.4.8). Поверку выполняют нивелированием из середи- ны и вперед. На ровной местности от точки отмеряют лентой равные расстоя- ния АК = КБ (50-75 м). Середину и концы линий закрепляют кольями А, К, В. В точке К ставят нивелир, в точках А и В - рейки. Нивелируя из середины, берут отсчеты по задней а и передней б рейкам, установив предварительно пузырек контактного уровня на середину. Вычисляют превышение h = а - в. Нивелир переносят и ставят в 3-4 м за рейкой. Нивелируя вперед, берут отсчет по бли- жайшей рейке, а ожидаемый отсчет а 1 - по рейке в точке А: а 1 = б 1 + h. Визиру- ют на рейку А и берут отсчет а н . При а 1 = а н условие поверки выполнено. В про- тивном случае, элевационным винтом устанавливают отсчет по рейке А, раз- ный а 1 , а исправительными винтами уровня совмещают концы половинок пу- зырька контактного уровня, и поверку повторяют. Третья поверка - одна из нитей сетки должна быть горизонтальной. При помощи круглого уровня приводят вертикальную ось вращения нивелира в от- весное положение. Наводящим винтом нивелира перемещают зрительную тру- бу по горизонту. При неизменном отсчете условие выполнено. Поверка гаран- тируется заводом. Рис. 4.8. Поверка оси цилиндрического уровня и визирной оси нивелира 297 5 ГРУЗОПОДЪЕМНОСТЬ МОСТОВ В соответствии с требованиями Правил технической эксплуатации же- лезных дорог России все мосты железнодорожной сети классифицируются по грузоподъемности с целью выработки эффективных и безопасных режимов эксплуатации, решения вопросов усиления, ремонта или замены. В настоящее время разработаны методы оценки грузоподъемности ме- таллических и железобетонных балочных разрезных пролетных строений, а также опор мостов, для которых составлены специальные Руководства. В основу существующей системы оценки грузоподъемности эксплуати- руемых мостов положен метод предельных состояний, широко применяемый при проектировании новых мостовых конструкций. Все данные по обращающимся в настоящее время и перспективным под- вижным нагрузкам на железных дорогах приведены в Руководстве по пропуску подвижного состава по железнодорожным мостам. Огибающие классов обра- щающегося подвижного состава приведены на рис.5.1. Условия пропуска поездных нагрузок . по мостам устанавливают срав- нением классов элементов пролетных строений и опор, вычисленных по дейст- вующим Руководствам по определению грузоподъемности мостов, с классами пропускаемого подвижного состава, приведенными в Руководстве по пропуску подвижного состава по железнодорожным мостам. При решении вопроса о пропуске поездной нагрузки с ограничением скоростей, особенно, когда допускаемая скорость не превышает 15 км/ ч, необ- ходимо тщательно проверять все слабые элементы пролетных строений и дру- гих частей мостов и убедиться, что их состояние соответствует принятому при определении грузоподъемности. 298 299 Рис.5.1 Огибающие классов обращающегося подвижного состава: 1 – всех вагонов; 2 – 4-осных вагонов; 3 – транспортеров грузоподъемностью более 300 т; 4 – сплоток тепловозов; 5 – то же электровозов; 6 - транспорте- ров грузоподъемностью 300 т и менее; 7 – 8-и 6-осных транспортеров. 5.1 Грузоподъемность металлических мостов Для каждого несущего элемента пролетного строения опреде- ляется максимальная интенсивность временной вертикальной равномерно рас- пределенной (погонной) нагрузки k, кН/ м ( тс/м пути), воздействие которой является безопасным для рассматриваемого элемента. Такая нагрузка называет- ся допускаемой временной нагрузкой. Эту величину выражают в единицах ус- 300 ловной эталонной поездной нагрузки, а число таких единиц называют классом элемента по грузоподъемности К. Интенсивность эквивалентной вертикальной нагрузки, действующей на каждый рассматриваемый элемент пролетного строения от любого конкретного подвижного состава, выражают в единицах той же условной эталонной нагруз- ки, и число таких единиц называют классом нагрузки по воздействию на мосты К 0 * В соответствии с этим: ) 1 ( μ + = н k k K (5.1) ) 1 ( ) 1 ( 0 μ μ + + = н с k k K (5.2) • где k н и (1+ μ) – нормативное значение эквивалентной нагрузки, кН/м (тс/м пути), и динамический коэффициент от воздействия на рассматри- ваемый элемент условного эталонного поезда; • k 0 и (1+ μ с ) – то же от воздействия определенного конкретного классифи- цируемого подвижного состава. Таким образом, и грузоподъемность элементов мостов, и силовое воз- действие на них определенного подвижного состава могут быть представлены в одних и тех же единицах и сравниваться между собой. Для сопоставления клас- сов К и К 0 нагрузки k н и k 0 , а также коэффициенты (1+ μ) и (1+μ с ) должны соот- ветствовать параметрам той линии влияния, по которой определяется допус- каемая нагрузка k. Сравнение классов элементов моста К с соответствующими величинами К 0 (наряду с учетом данных о физическом состоянии сооружения, его конст- рукции, габаритности, имеющихся материалах испытаний и др.) позволяет ре- * Главная (вертикальная) ось – ось, вокруг которой вращается горизонтальный лимб и алида- да, со всеми закрепленными на ней деталями. 301 шать вопросы о возможности безопасного по мостам тех или иных типов поез- дов, устанавливать определенные режимы эксплуатации, принимать решение о необходимости усиления слабых элементов или замены пролетных строений. В качестве эталонной нагрузки при определении К и К 0 принята нагрузка Н1 (нагрузка НК 1931 г. при К=1). Динамические коэффициенты в формулах 5.1 и 5.2: • для эталонной нагрузки 1+ μ = λ + + 30 27 1 , но не менее 1,15 (5.3) • для классифицируемых поездных нагрузок (при электровозной и тепловозной тяге) 1+ μ с = λ + + 30 21 1 , (5.4) Величина λ здесь соответствует: для основных элементов ферм - расчет- ный пролет фермы (балки); для балок проезжей части и элементов, работаю- щих на местную нагрузку, - длина загружения линии влияния. Грузоподъемность металлических пролетных строений разных норм про- ектирования, не имеющих значительных дефектов и ослаблений приведена в таблице 5.1. 302 Таблица 5.1 Грузоподъемность металлических пролетных строений разных норм проектиро- вания, не имеющих дефектов и ослаблений Классы прочности элементов пролетных строений (L=44-145 м, длина панели =3-10 м) в зависимости от норм проектирования 1932 г. под: Элемент 1896 г. 1907 г. 1925 г. под Н Н7 Н8 Класс на- грузки моста II-й категории |