Отраслевой дорожный методический документ ОДМ 218.2.040-2014
"МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОЦЕНКЕ АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК СЕЧЕНИЙ ПРОЛЕТНЫХ СТРОЕНИЙ МОСТОВ"
(рекомендован распоряжением Федерального дорожного агентства от 24 марта 2014 г. N 478-р)
1 Область применения
1.1 Настоящий отраслевой дорожный методический документ (далее - методический документ) содержит рекомендации по оценке аэродинамических характеристик типовых поперечных сечений пролетных строений балочных мостов: коэффициентов лобового сопротивления, подъемной силы и момента (осредненных по времени), критерия галопирования, числа Струхаля.
1.2 Положения настоящего методического документа предназначены для применения организациями, выполняющими работы в сфере дорожного хозяйства в области проектирования автомобильных дорог и искусственных сооружений на них (мосты, путепроводы и эстакады) с целью обеспечения механической безопасности при воздействии ветра.
Отраслевой дорожный методический документ "Методические рекомендации по оценке аэродинамических характеристик сечений пролетных строений мостов" является актом рекомендательного характера.
2 Нормативные ссылки
В настоящих Рекомендациях использованы ссылки на следующие документы:
ГОСТ Р 54257-2010. Национальный стандарт Российской Федерации. Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения и требования - Введ. 23-12-2010. - М: Стандартинформ, 2011. -18 с.
СНиП 2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия. - М.: Госстрой СССР, 1986. - 32 с. (актуализированная редакция в виде СП 20.13330.2011).
СНиП 2.05.03-84*. Мосты и трубы. - М.: ГП ЦПП, 1996. - 214 с. (актуализированная редакция в виде СП 35.13330.2011).
ОДМ 218.1.001-2010 "Рекомендации по разработке и применению документов технического регулирования в сфере дорожного хозяйства"
ОДМ 218.1.002-2010 "Рекомендации по организации проведения работ по стандартизации в дорожном хозяйстве"
3 Сокращения
В настоящем методическом документе применены следующие сокращения:
СНиП: Строительные нормы и правила.
ОКС: Общероссийский классификатор стандартов.
ЦС: Центр сечения.
ЦЖ: Центр жесткости сечения.
4 Общие положения
Строительство современных мостов с длинными пролетами требует особого внимания к ветровым нагрузкам и аэроупругим колебаниям пролетных строений. Примерами могут служить разрушение Такомского моста в 1940 г., колебания пролетного строения в Барнауле в 1993 г., разрушение авангардной части строения на стадии надвижки под Витебском в 2006 г., инцидент с колебаниями пролетного строения моста в Волгограде в 2010 г.
Новая редакция Национального стандарта "Надежность строительных конструкций и оснований", отмечает необходимость учета не только ветровых нагрузок, но и аэроупругих эффектов при взаимодействии ветра с гибкими сооружениями.
Значительно больше внимания уделено ветровым нагрузкам в актуализированних редакциях СНиП "Нагрузки и воздействия" [1] и "Мосты и трубы" [2].
Так, СНиП "Мосты и трубы" устанавливает обязательность проверки на аэродинамическую устойчивость висячих и вантовых мостов, а также стальных балочных мостов с пролетами более 100 м. Но в то же время информации для расчета ветровых нагрузок на пролетные строения мостов в указанных нормативных документах явно недостаточно (в СНиП "Нагрузки и воздействия" аэродинамические коэффициенты для типовых сечений мостов отсутствуют, данные по числу Струхаля приведены только для одиночных прямоугольных поперечных сечений; в СНиП "Мосты и трубы" в приложении Н даны значения только коэффициента лобового сопротивления для частей и элементов пролетных строений мостов, причем без учета особенностей формы элементов).
Большое внимание ветровым воздействиям уделяется в зарубежных нормативных документах [3, 4, 5, 6].
Для достоверных расчетов ветровых нагрузок и предотвращения аэроупругих колебаний пролетных строений необходимы данные по аэродинамическим характеристикам как конкретных проектируемых мостов, так и типовых сечений пролетных строений.
В настоящем методическом документе приводятся рекомендации по оценке основных аэродинамических характеристик типовых поперечных сечений пролетных строений балочных мостов - коэффициентов лобового сопротивления, подъемной силы и момента, параметра галопирования. В качестве типовых выбраны поперечные сечения одно- и многобалочных пролетных строений, отражающие обводы реальных длинопролетных балочных мостовых сооружений на стадиях возведения и эксплуатации, а также рекомендованные ведущими мостостроительными организациями. Аэродинамические характеристики приводятся для неподвижных строений при наличии и отсутствии плит перекрытия, ограждений, автотранспортных средств. Для некоторых наиболее практически важных конфигураций приведены распределение давления по поверхности строения и числа Струхаля.
Аэродинамические характеристики были получены как экспериментально при продувке моделей мостов в аэродинамической трубе, так и численными расчетами обтекания поперечных сечений.
5 Классификация воздействий ветра на сооружения
Нагрузки и воздействия, возникающие при взаимодействии ветра со строительными конструкциями, по своей природе можно разделить на два основных типа: воздействия, связанные с непосредственным действием на здания и сооружения максимальных ветров, и воздействия, вызывающие интенсивные аэроупругие колебания [1_19].
Воздействия первого типа называются ветровой нагрузкой. Согласно СНиП "Нагрузки и воздействия" [1] ветровая нагрузка определяется как сумма средней и пульсационной составляющих. При расчете средней составляющей ветровой нагрузки необходимо знать аэродинамические коэффициенты сооружения. При расчете пульсационной составляющей ветровой нагрузки необходимо решать задачу динамической реакции сооружения на действие ветра [1, 9, 11, 12, 16]. При воздействии расчетной ветровой нагрузки должны быть обеспечены прочность сооружения, отсутствие дивергенции (статической формы потери аэроупругой устойчивости) и выполнено ограничение по предельным прогибам и перемещениям конструкции [11, 21, 22].
К воздействиям второго типа относятся:
- резонансное вихревое возбуждение колебаний (ветровой резонанс) - интенсивные колебания сооружения поперек потока в узком диапазоне скоростей ветра, возникающие при совпадении одной из собственных частот колебаний сооружения с частотой схода вихрей дорожки Кармана [7, 8, 11, 13, 23]; для многобалочных пролетных строений, в отличие от одиночных балок, существуют две или три резонансных скорости ветра, при которых наблюдаются интенсивные колебания сооружения поперек потока [18, 19, 20];
- галопирование - одна из форм аэроупругой неустойчивости сооружений; связано с дестабилизирующей способностью подъемной силы; возможно, если параметр галопирования отрицателен (критерий Ден-Гартога); колебания такого типа возникают в плоскости, перпендикулярной направлению потока, пpи скоростях ветра выше критической, амплитуда колебаний при этом монотонно увеличивается с ростом скорости набегающего потока [7, 8, 11, 23, 24, 25].
- флаттер - является одним из наиболее опасных видов неустойчивости пролетных строений; флаттер опасен тем, что может привести к полному разрушению конструкции вследствие неограниченного возрастания амплитуд колебаний. Классический флаттеp связан с изгибно-кpутильными нарастающими во времени самовозбуждающимися колебаниями, вызванными несовпадением точки приложения аэродинамических сил с центром изгиба поперечного сечения балки жесткости моста [7, 11, 21, 22]. Сpывной флаттеp, связанный с сильными аэродинамическими нелинейностями, гистерезисом при сpыве потока, характеризуется аэpоупpугими автоколебаниями преимущественно крутильного типа [7, 11, 23].
- бафтинг - нерегулярные вынужденные колебания сооружений или их отдельных частей под действием срывных течений, порожденных обтеканием самой конструкции, либо расположенных рядом сооружений; интенсивность бафтинга возрастает, если собственная частота колебаний конструкции совпадает с частотой, соответствующей максимуму на спектре пульсаций скорости, а также если возбудитель сам совершает колебания в потоке [7, 11, 13, 25],
- колебания, порожденные аэродинамической интерференцией близкорасположенных сооружений или их частей (специфические формы резонансного вихревого возбуждения многобалочных строений) [18, 19, 20].
6 Геометрические параметры сечений
— Все документы — Отраслевые и ведомственные нормативно-методические документы — Проектирование и строительство автомобильных дорог — ОДМ 218.2.040-2014 "МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОЦЕНКЕ АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК СЕЧЕНИЙ ПРОЛЕТНЫХ СТРОЕНИЙ МОСТОВ"
Городом с самыми дешевыми квартирами в новостройках оказался Воронеж
Аналитик Гутман: период с мая по июль является лучшим периодом для продажи дачи
«МК»: в России не отменят льготную ипотеку
Аренда квартир в Москве подешевела на 10 %
Вице-премьер Хуснуллин: ставка по ипотеке должна быть пять процентов