МИНИСТЕРСТВО СТРОИТЕЛЬСТВА И ЖИЛИЩНО-КОММУНАЛЬНОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
СВОД ПРАВИЛ	СП 453.1325800.2019

СООРУЖЕНИЯ ИСКУССТВЕННЫЕ
ВЫСОКОСКОРОСТНЫХ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ
ЛИНИЙ

Правила проектирования и строительства

Предисловие

Сведения о своде правил

1 ИСПОЛНИТЕЛИ - Открытое акционерное общество по проектированию строительства мостов «Институт Гипростроймост» (ОАО «Институт Гипростроймост»), Общество с ограниченной ответственностью «Научно-инженерный центр Тоннельной ассоциации» (ООО «НИЦ Тоннельной ассоциации»), Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I» (ФГБОУ ВО ПГУПС)

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 465 «Строительство»

3 ПОДГОТОВЛЕН Департаментом градостроительной деятельности и архитектуры Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации (Минстрой России)

4 УТВЕРЖДЕН приказом Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации от 16 декабря 2019 г. № 809/пр и введен в действие с 17 июня 2020 г.

5 ЗАРЕГИСТРИРОВАН Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии (Росстандарт)

6 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего свода правил соответствующее уведомление будет опубликовано в установленном порядке. Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте разработчика (Минстрой России) в сети Интернет

Содержание

Введение

Настоящий свод правил разработан в соответствии с требованиями Федерального закона от 30 декабря 2009 г. № 384-ФЗ «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений» [1] по обеспечению безопасности людей и сохранению транспортных сооружений на высокоскоростных железнодорожных линиях.

Настоящий свод правил разработан авторским коллективом: Открытое акционерное общество по проектированию строительства мостов «Институт Гипростроймост» (ОАО «Институт Гипростроймост») (А.В. Батурин, А.С. Васильков, канд. техн. наук А.С. Улупов, д-р техн. наук Г.Э. Мазур, Э.М. Гитман, В.И. Кузнецов, В.Л. Машин, В.В. Негодаев, В.Г. Пальмов, д-р техн. наук, проф. Б.Ф. Перевозников, канд. геогр. наук М.А. Самохин, И.А. Чебыкин), Общество с ограниченной ответственностью «Научно-инженерный центр Тоннельной ассоциации» (ООО «НИЦ Тоннельной ассоциации») (д-р техн. наук, проф. В.Е. Меркин, канд. техн. наук, проф. В.В. Космин, канд. техн. наук, доц. А.Г. Полянкин), Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I» (ФГБОУ ВО ПГУПС) (канд. техн. наук Л.К. Дьяченко).

СВОД ПРАВИЛ

СООРУЖЕНИЯ ИСКУССТВЕННЫЕ ВЫСОКОСКОРОСТНЫХ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ ЛИНИЙ Правила проектирования и строительства Engineering structures of high speed railway lines. Rules of design and construction

Дата введения - 2020-06-17

1 Область применения

Настоящий свод правил устанавливает правила проектирования и строительства новых капитальных искусственных сооружений (мостовых переходов, мостов, в том числе путепроводов, виадуков, эстакад и пешеходных мостов, труб под насыпями, а также транспортных тоннелей) на высокоскоростных железнодорожных линиях (колеи 1520 мм) при движении пассажирских поездов со скоростями до 350 км/ч.

Настоящий свод правил не распространяется:

- на проектирование и строительство искусственных сооружений на железных дорогах общей сети и промышленных линиях;

- на проектирование искусственных сооружений в районах распространения вечномерзлых грунтов, в районах с расчетными минимальными температурами воздуха ниже минус 50 °С и в районах с расчетной сейсмичностью более 9 баллов.

При проектировании искусственных сооружений (путепроводов, пешеходных мостов и тоннелей и др.) на дорогах, пересекающих высокоскоростные железнодорожные линии, необходимо учитывать требования настоящего свода правил.

2 Нормативные ссылки

В настоящем своде правил использованы нормативные ссылки на следующие документы:

ГОСТ 9.039-74 (СТ СЭВ 991-78, СТ СЭВ 5292-85, СТ СЭВ 6444-88) Единая система защиты от коррозии и старения. Коррозионная агрессивность атмосферы

ГОСТ 535-2005 Прокат сортовой и фасонный из стали углеродистой обыкновенного качества. Общие технические условия

ГОСТ 5632-2014 Легированные нержавеющие стали и сплавы коррозионно-стойкие, жаростойкие и жаропрочные. Марки

ГОСТ 8509-93 Уголки стальные горячекатаные равнополочные. Сортамент

ГОСТ 8510-86 Уголки стальные горячекатаные неравнополочные. Сортамент

ГОСТ 10060-2012 Бетоны. Методы определения морозостойкости

ГОСТ 10885-85 Сталь листовая горячекатаная двухслойная коррозионно-стойкая. Технические условия

ГОСТ 14637-89 (ИСО 4995-78) Прокат толстолистовой из углеродистой стали обыкновенного качества. Технические условия

ГОСТ 19281-2014 Прокат повышенной прочности. Общие технические условия

ГОСТ 26775-97 Габариты подмостовые судоходных пролетов мостов на внутренних водных путях. Нормы и технические требования

ГОСТ 27751-2014 Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения

ГОСТ Р 22.1.12-2005 Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Структурированная система мониторинга и управления инженерными системами зданий и сооружений. Общие требования

ГОСТ Р 51685-2013 Рельсы железнодорожные. Общие технические условия

ГОСТ Р 53664-2009 Болты высокопрочные цилиндрические и конические для мостостроения. Гайки и шайбы к ним. Технические условия

ГОСТ Р 55056-2012 Транспорт железнодорожный. Основные понятия. Термины и определения

ГОСТ Р 55374-2012 Прокат из стали конструкционной легированной для мостостроения. Общие технические условия

ГОСТ Р ИСО 14837-1-2007 Вибрация. Шум и вибрация, создаваемые движением рельсового транспорта. Часть 1. Общее руководство

СП 14.13330.2018 «СНиП II-7-81* Строительство в сейсмических районах»

СП 20.13330.2016 «СНиП 2.01.07-85* Нагрузки и воздействия» (с изменением № 1)

СП 22.13330.2016 «СНиП 2.02.01-83* Основания зданий и сооружений» (с изменениями № 1, № 2)

СП 24.13330.2011 «СНиП 2.02.03-85 Свайные фундаменты» (с изменениями № 1, № 2, № 3)

СП 26.13330.2012 «СНиП 2.02.05-87 Фундаменты машин с динамическими нагрузками» (с изменением № 1)

СП 28.13330.2017 «СНиП 2.03.11-85 Защита строительных конструкций от коррозии» (с изменением № 1)

СП 35.13330.2011 «СНиП 2.05.03-84* Мосты и трубы» (с изменениями № 1, № 2)

СП 41.13330.2012 «СНиП 2.06.08-87 Бетонные и железобетонные конструкции гидротехнических сооружений» (с изменением № 1)

СП 46.13330.2012 «СНиП 3.06.04-91 Мосты и трубы» (с изменениями № 1, № 3, № 4)

СП 47.13330.2016 «СНиП 11-02-96 Инженерные изыскания для строительства. Основные положения»

СП 48.13330.2011 «СНиП 12-01-2004 Организация строительства» (с изменением № 1)

СП 51.13330.2011 «СНиП 23-03-2003 Защита от шума» (с изменением № 1)

СП 63.13330.2018 «СНиП 52-01-2003 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения»

СП 79.13330.2012 «СНиП 3.06.07-86 Мосты и трубы. Правила обследований и испытаний» (с изменениями № 1, № 3, № 4)

СП 116.13330.2012 «СНиП 22-02-2003 Инженерная защита территорий, зданий и сооружений от опасных геологических процессов. Основные положения»

СП 119.13330.2017 «СНиП 32-01-95 Железные дороги колеи 1520 мм»

СП 122.13330.2012 «СНиП 32-04-97 Тоннели железнодорожные и автодорожные» (с изменением № 1)

СП 131.13330.2018 «СНиП 23-01-99* Строительная климатология»

СП 246.1325800.2016 Положение об авторском надзоре за строительством зданий и сооружений

СП 338.1325800.2018 Защита от шума для высокоскоростных железнодорожных линий. Правила проектирования и строительства

СН 2.2.4/2.1.8.566-96 Производственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий

Примечание - При пользовании настоящим сводом правил целесообразно проверить действие ссылочных документов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте федерального органа исполнительной власти в сфере стандартизации в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты» за текущий год. Если заменен ссылочный документ, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого документа с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого документа с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего свода правил в ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку. Сведения о действии сводов правил целесообразно проверить в Федеральном информационном фонде стандартов.

3 Термины и определения

В настоящем своде правил применены термины по ГОСТ Р 55056, ГОСТ 27751, СП 20.13330, СП 22.13330, СП 24.13330, СП 35.13330, СП 46.13330, СП 116.13330, СП 119.13330, СП 122.13330, а также следующие термины с соответствующими определениями:

3.1

3.2 аэродинамическое воздействие (явление): Воздействие на искусственное сооружение воздушного потока, изменяющееся во времени.

3.3 аэродинамическое воздействие в тоннеле: Изменение давления на конструктивных элементах тоннеля во время проезда через него поезда с предусмотренной максимально допустимой проектной скоростью.

3.4 безбалластное верхнее строение пути: Конструкция верхнего строения пути на мостах с подрельсовым основанием из железобетонных плит.

3.5 большой мост: Мост полной длиной свыше 100 м.

3.6 верхнее строение пути: Часть конструкции железнодорожного пути, воспринимающая нагрузку от колес железнодорожного подвижного состава и передающая их на земляное полотно и искусственные сооружения, включающая: рельсы, промежуточные рельсовые скрепления, стыковые рельсовые скрепления, подрельсовое основание (шпалы, балластный слой или сплошное железобетонное основание), противоугонные устройства и стрелочные переводы.

3.7 верхнее строение пути на балласте: Конструкция верхнего строения пути на мостах с подрельсовым основанием из шпал на балластном слое.

3.8 ВСП (здесь): Набор схем высокоскоростных поездов, принимаемых в расчетах искусственных сооружений как эталонные, для описания многообразия возможных воздействий.

3.9 ВТ (здесь): Временная нагрузка от подвижного состава по схеме ВТ (26,45 тс/ось).

3.10 выносливость: Способность материала воспринимать переменные (циклические) нагрузки без разрушения в указанное время.

3.11 высокоскоростная железнодорожная магистраль (линия); ВСМ: Железнодорожная магистраль (линия), предназначенная для движения высокоскоростных поездов (ВСП).

3.12 высокоскоростной поезд: Пассажирский поезд, эксплуатационная скорость которого превышает 200 км/ч.

3.13 габарит подвижного состава: Предельное поперечное (перпендикулярное к оси пути) очертание, в которое, не выходя наружу, должен вписываться подвижной состав как в порожнем, так и в груженом состоянии на прямом горизонтальном пути.

3.14 дополнительные сочетания: Сочетания, в которые совместно с одной или несколькими нагрузками основных сочетаний включаются одна или несколько из остальных нагрузок, кроме особых и строительных нагрузок и воздействий.

3.15 искусственное сооружение (здесь): Общее наименование мостового сооружения (в том числе виадука, путепровода), тоннеля или водопропускной трубы.

3.16 критическое демпфирование: Уровень затухания собственных колебаний, при котором движение теряет колебательный характер (становится апериодическим).

3.17 линия влияния: График, ординаты которого выражают значения того или иного фактора напряженно-деформированного состояния в точке системы в зависимости от положения перемещаемой единичной силы вдоль пути проезда.

3.18 малый мост: Мост полной длиной до 25 м.

3.19 мостовое полотно (здесь): Часть конструкции мостового сооружения, включающая верхнее строение пути, служебные проходы, площадки убежищ и специальные конструктивные элементы для размещения эксплуатационных обустройств.

3.20 надежность (здесь): Гарантированная невозможность превышения предельных состояний при действии наиболее неблагоприятных сочетаний расчетных нагрузок в течение расчетного срока службы.

3.21 несущая способность (здесь): Степень сопротивляемости конструкции, а также грунтов основания действию постоянных и временных нагрузок.

3.22 обезгруживание колес (здесь): Условие ограничения величины минимального давления колеса на рельс.

3.23 «окно» в графике движения поездов: Время, в течение которого движение поездов по перегону, отдельным путям перегона или через станцию прекращается для производства ремонтно-строительных или монтажных работ.

3.24

3.25 отверстие трубы: Расстояние в свету между боковыми стенками прямоугольных труб или внутренний горизонтальный диаметр круглой или овоидальной трубы.

3.26 поезд обслуживания: Поезд для обслуживания и ремонта пути и сооружений на высокоскоростной линии (рабочий, пожарный, снегоочистительный и т.д.).

3.27 портал тоннеля (здесь): Конструкция, ограждающая входное и выходное отверстия тоннеля и предупреждающая возможное обрушение горных пород со стороны лобового и боковых откосов выемки железнодорожного полотна, а также архитектурно оформленный вход или выход из тоннеля.

3.28 природная поверхность (грунта) (здесь): Уровень поверхности грунта в природном залегании (до мероприятий по планировке срезкой или подсыпкой) или дна водоема до общего и местного размывов.

3.29 проектная максимальная скорость: Устанавливаемая в задании на проектирование наибольшая скорость движения поезда, которая допускается на проектируемом участке (но не выше 350 км/ч).

3.30 «разгружающая» динамика: Динамическое воздействие высокоскоростных поездов на элементы конструкции, вызванное разгрузкой пролетного строения и проявляющееся в уменьшении значений исследуемых факторов (менее соответствующих значений при статическом нагружении).

3.31 расчетная максимальная скорость: Верхний предел диапазона исследуемых скоростей в динамических расчетах; принимается на 20 % выше проектной максимальной скорости.

3.32 расчетная модель (схема) (здесь): Условная (часто упрощенная) конструктивная схема с параметрами для расчета в целях исследования поведения сооружения под действием статических или динамических нагрузок (определения напряженно-деформированного состояния) или динамических характеристик конструкции (форм колебаний и соответствующих частот).

3.33 расчетный пролет (площадь ослабления) карстового провала: Параметр проектирования конструктивной противокарстовой защиты, характеризующий вероятное воздействие карстовых провалов на проектируемое сооружение за срок его службы и представляющий длину зоны (площадь) полной потери несущей способности основания под фундаментом сооружения.

3.34 С8: Обозначение нагрузки от поездов обслуживания и других поездов, скорости которых не превышают 200 км/ч, заданной в виде эквивалентной нагрузки СК класса 8, с учетом понижающего коэффициента ε.

3.35 основные сочетания: Сочетания, в которых учитываются нагрузки: постоянные, временные вертикальные от подвижного состава, давление грунта (от воздействия временной подвижной нагрузки), а также от центробежной силы.

3.36 особые сочетания: Сочетания, включающие: сейсмические, техногенные и аварийные нагрузки и воздействия.

3.37 строительные сочетания: Сочетания нагрузок и воздействий на сооружение в период строительства.

3.38 средний мост: Мост полной длиной свыше 25 м и не более 100 м.

3.39 тоннель (здесь): Горизонтальное или наклонное подземное искусственное сооружение значительной протяженности, предназначенное для проезда транспорта, пропуска воды, прокладки различных коммуникаций, размещения производственных предприятий.

3.40 уравнительный прибор: Устройство для компенсации длины рельсовой нити.

3.41 эксплуатационные обустройства (здесь): Элементы и устройства, предназначенные для обслуживания искусственных сооружений (включая мероприятия по технике безопасности) и прокладки коммуникаций, а также устройства, связанные с обеспечением безопасности движения поездов, судоходства.

4 Обозначения

Основные обозначения в разделе 6 «Расчеты несущих конструкций и оснований»

L, l - расчетный пролет;

γ_f - коэффициент надежности по нагрузке;

γ_n - коэффициент надежности по ответственности (назначению);

γ_m - коэффициент надежности по материалу;

m - коэффициент условий работы;

δ - упругие прогибы пролетных строений;

δ_x, δ_y - смещения верха опор, горизонтальный прогиб пролетных строений;

δΘ - предельный угол поворота;

δH_Θ - вертикальные смещения консолей (или консоли и устоя);

δB_Θ - горизонтальное взаимное смещение на уровне головки рельса;

δR_τ - смещение рельсов относительно пролетных строений;

f_i (i = 1, 2, …) - i-я собственная частота вертикальных изгибных колебаний пролетного строения;

f_i,t (i = 1, 2, …) - i-я собственная частота колебаний, связанная с кручением пролетного строения;

v - эквивалентная временная нагрузка;

v_h - горизонтальная поперечная нагрузка при движении поезда по кривой;

v_g - горизонтальная поперечная нагрузка от ударов подвижного состава;

V - скорость движения поезда;

A_h - непогашенное поперечное ускорение при движении поезда по кривой;

a_h,min - минимальное отрицательное непогашенное ускорение;

λ - длина загружения линии влияния;

e, e_q, e_s - эксцентриситеты;

e_r - эксцентриситет вертикальной нагрузки, вызванный центробежной силой;

e_u - эксцентриситет вертикальной силы, вызванный наклоном поезда;

ε - понижающий коэффициент к нагрузке СК, учитывающий отсутствие перспективных вагонов и тяжелых транспортеров;

s - расстояние по головкам рельсов;

s₁ - коэффициент, учитывающий число путей;

h - высота (толщина) или расстояние по вертикали;

d - диаметр (ширина);

S - действующий фактор (усилие, напряжение или деформация) в условии предельного состояния;

R - предельный фактор в условии предельного состояния;

1 + μ₁ + μ₂ - коэффициенты динамики, учитываемые для высокоскоростной нагрузки;

μ₁ - коэффициент, отражающий долю динамического взаимодействия «поезд - пролетное строение» в коэффициенте динамики для высокоскоростной нагрузки;

μ₂ - коэффициент, учитывающий влияние дефектов пути и колес;

1 + μ - коэффициент динамики, учитываемый для нагрузок со скоростями движения до 200 км/ч;

ζ - коэффициент демпфирования;

Δζ - дополнительное демпфирование для коротких пролетов (менее 30 м);

ζ₃₀ - полное расчетное демпфирование для балочных разрезных пролетных строений длиной менее 30 м;

S_ext,II, S_ext,III, S_ext,IV - пиковое значение фактора по методикам II, III и IV;

S_stat - значение фактора по статическому расчету;

S_din - динамическое значение искомого фактора;

S_max - экстремальное (максимальное или минимальное) значение в элементе или сечении конструкции;

S¯_min1 - значение фактора, имеющее знак, противоположный знаку экстремального значения;

P_min,i,j - минимальное давление i-го колеса j-го поезда с учетом динамики, центробежной силы, а также эксцентриситетов e_q и e_s;

P_stat,i,j - статическое давление i-го колеса j-го поезда;

Y_i,j - поперечная сила, передаваемая i-м колесом j-го поезда;

P_i,j - текущее давление i-го колеса j-го поезда;

Y_0,k,j - поперечная сила, передаваемая k-й колесной парой j-го поезда;

P_0,k,j - статическая осевая нагрузка от k-й колесной пары j-го поезда;

Θ - угол перелома или скручивания пролетного строения или пути;

M_u - момент опрокидывающих сил относительно оси возможного поворота (опрокидывания) конструкции;

M_z - момент удерживающих сил относительно той же оси;

Q_r - сдвигающая сила, равная сумме проекций сдвигающих сил на направление возможного сдвига;

Q_z - удерживающая сила, равная сумме проекций удерживающих сил на направление возможного сдвига;

C_v - коэффициент вертикального давления;

τ_n, τ₁ - коэффициент бокового давления грунта, нормативный и расчетный;

ρ_n, ρ₁ - удельный вес грунта (плотности), нормативный и расчетный;

φ_n, φ₁ - угол внутреннего трения грунта, нормативный и расчетный;

c_n, c₁ - коэффициент сцепления грунта, нормативный и расчетный;

X_n, X - нормативное и расчетное значение характеристики грунтов;

γ_g - коэффициент надежности по грунту;

ε_n - предельная относительная деформация усадки бетона;

n - число осей в поезде;

M - масса элементов конструкции;

P_i - i-я осевая нагрузка;

a_i - i-й интервал между осями;

f_1,min, f_1,max - нижний и верхний разрешенные пределы частоты соответственно;

Q - распределенная или сосредоточенная нагрузка;

Q₁, Q₂ - давление на нитку рельсов максимальное и минимальное соответственно;

h_b - толщина балласта под шпалой;

p_γn - вертикальное давление для опор мостов;

p_v - вертикальное давление для звеньев труб;

p_n, p_h - горизонтальное давление от веса грунта насыпи и подвижного состава соответственно;

u - возвышение наружного рельса;

h_o - высота центра тяжести состава;

q₁, q₂ - давления на плиту пролетного строения максимальное и минимальное соответственно;

F_r - центробежная сила;

F_g - горизонтальная поперечная нагрузка от ударов колес;

F_h - горизонтальная поперечная нагрузка от центробежной силы;

F_v - вертикальная составляющая нагрузки;

t_nT - нормативная температура воздуха в теплое время года;

t_nX - нормативная температура воздуха в холодное время года;

t_R+ - нагрев рельсов, вызванный солнечной радиацией и движением поездов;

t_R- - охлаждение рельсов при резком понижении температуры;

t_oX, t_oT - температура укладки пути в холодное и теплое время года соответственно;

t_VII - средняя температура самого жаркого месяца;

T - средняя суточная амплитуда температуры воздуха наиболее теплого месяца;

dT - величина перепада температуры;

S_f - нормативное усилие сопротивления трению в подвижных опорных частях;

μ_n, μ_max, μ_min - коэффициенты трения в опорных частях: нормативный, максимальный и минимальный соответственно;

B - длина консоли пролетного строения;

Δ - расстояние между консолями пролетных строений на уровне верха плиты;

Δ' - то же, с учетом смещений;

Δ_L - расстояние между консолями пролетных строений на уровне нейтральной оси;

Δ'_L - то же, с учетом смещений;

δL - линейное смещение пролетного строения от торможения;

η - коэффициент снижения интенсивности воздействия в рассматриваемом сочетании.

Основные обозначения в разделе 8 «Стальные конструкции»

R_cd - расчетное сопротивление диаметральному сжатию катков (при свободном касании в конструкциях с ограниченной подвижностью);

R_lp - расчетное сопротивление местному смятию в цилиндрических шарнирах (цапфах) при плотном касании;

R_p - расчетное сопротивление стали смятию торцевой поверхности (при наличии пригонки);

R_s - расчетное сопротивление стали сдвигу;

R_th - расчетное сопротивление стали растяжению в направлении толщины проката;

R_u - расчетное сопротивление стали растяжению, сжатию, изгибу по временному сопротивлению;

R_un - временное сопротивление стали разрыву;

R_y - расчетное сопротивление стали растяжению, сжатию, изгибу по пределу текучести;

R_yn - предел текучести стали;

m - коэффициент условий работы;

γ_п - коэффициент надежности по ответственности;

γ_т - коэффициент надежности по материалу;

γ_u - коэффициент надежности в расчетах по временному сопротивлению;

γ_bh - коэффициент надежности фрикционных соединений;

μ - коэффициент трения.

Основные обозначения в разделе 10 «Опоры, основания и фундаменты»

p, p_max - среднее и максимальное давления подошвы фундамента на грунт;

R - расчетное сопротивление грунта;

γ_п - коэффициент надежности по ответственности (назначению) сооружения;

m - коэффициент условий работы;

δ - толщина льда;

e₀ - эксцентриситет равнодействующих нагрузок;

r - радиус ядра сечения подошвы фундамента;

M - момент действующих сил на уровне подошвы фундамента;

N - равнодействующая вертикальных сил;

W - момент сопротивления подошвы фундамента для менее напряженного ребра;

A - площадь подошвы фундамента;

l_d - расчетный пролет карстового провала;

S_d - расчетная площадь карстового провала.

Основные обозначения в приложении Д «Эквивалентные нагрузки высокоскоростных поездов»

v - эквивалентная нагрузка;

λ - длина участка линии влияния;

α - положение вершины линии влияния.

Основные обозначения в приложении К «Распределение нагрузок при расчетах плит проезда»

Q - сила давления от оси поезда;

Q_n - нормативная нагрузка на ось.

Основные обозначения в приложении Н «Расчетные модели взаимодействия пути и пролетных строений мостов»

H_R - расстояние между нейтральными осями пролетного строения и рельса;

Н_Р - расстояние от нейтральной оси пролетного строения до верха плиты пролетного строения;

H_z - расстояние от нейтральной оси пролетного строения до центра поворота опорной части;

А_2R - площадь сечения двух рельсов одного пути;

А_Р - площадь сечения пролетного строения;

J_p - момент инерции пролетного строения;

J_O - момент инерции ступени тела опоры;

Е_R - модуль упругости материала рельсов;

Е_Р - модуль упругости материала пролетного строения;

Е_O - модуль упругости материала опоры;

α_R - коэффициент линейного расширения рельсовой стали;

α_Р - коэффициент линейного расширения материала пролетного строения;

G_τ - упруго-фрикционная связь рельса и пролетного строения;

G_xi - жесткость i-й опоры на уровне неподвижной опорной части;

Δ_τ - горизонтальное смещение рельсов относительно верха плиты пролетного строения;

Δ_τo - горизонтальное смещение соответствующей линейно-упругой части функции сдвиговой жесткости пути относительно пролетного строения;

Т_R - температура рельса;

Т_Р - температура пролетного строения.

Основные обозначения в приложении П «Расчетные модели фундаментов опор»

h_p, h_s - высота подсыпки (+), глубина срезки (-);

z_i - глубина расположения i-го сечения сваи от уровня природной поверхности или дна водотока или водоема;

z₀ - глубина расположения подошвы сваи;

A_f - площадь плиты фундамента;

K - коэффициент пропорциональности грунта;

Е_g - модуль деформации грунта;

C_zi - коэффициент постели грунта, нормальный к боковой поверхности сваи на глубине z_i от природной поверхности;

C_z10 - то же, на глубине 10 м от поверхности грунта;

C_fzi - коэффициент постели сдвига грунта на контакте с боковой поверхностью сваи, на глубине z_i от природной поверхности;

C_N - коэффициент постели грунта при сжатии, под подошвой сваи и под плитой фундамента;

С_М - коэффициент постели грунта под плитой фундамента при повороте (наклоне);

C_Q - коэффициент постели грунта под плитой фундамента при сдвиге;

σ_zi - вертикальные напряжения, вычисленные на глубине z_i от природной поверхности;

γ_с - коэффициент условий работы грунта по боковой поверхности сваи и по основанию сваи или плиты фундамента;

b_р - условная ширина свай;

k_f - коэффициент формы;

k_r - коэффициент, зависящий от числа и размера сечения свай;

k₁ - коэффициент, зависящий от числа свай п_р в вертикальной плоскости, параллельной плоскости действия нагрузок (в одном ряду).

Основные обозначения в приложении Р «Расчет осадок фундаментов опор»

a_f, b_f - размеры сторон фундамента;

h_f - глубина заложения подошвы фундамента;

s - осадка фундамента;

σ_zp - вертикальное напряжение от внешней нагрузки;

σ_zg - вертикальное эффективное напряжение от собственного веса грунта;

σ_zg,0 - вертикальное напряжение от собственного веса грунта на отметке подошвы фундамента;

h_i - толщина i-го слоя грунта;

E_i - модуль деформации i-го слоя грунта;

z_i - глубина залегания i-го слоя грунта от подошвы фундамента;

р - среднее давление под подошвой фундамента;

u - поровое давление на рассматриваемой границе слоя;

Н_с - высота сжимаемой толщи;

i - крен фундамента;

е - эксцентриситет;

v - коэффициент поперечной деформации грунта основания.

5 Проектирование искусственных сооружений

5.1 Общие указания

5.1.1 При проектировании искусственных сооружений основной задачей является обеспечение:

- надежности в течение всего срока эксплуатации (долговечности);

- бесперебойности пропуска высокоскоростного и технологического транспорта;

- комфорта перемещения пассажиров;

- удобства выполнения работ по техническому обслуживанию сооружений и их ремонтопригодности.

5.1.2 При выполнении расчетных обоснований надежности искусственных сооружений следует учитывать два расчетных случая и два типа подвижных временных нагрузок:

а) Случай 1. Пропуск одного или двух высокоскоростных поездов на проектной скорости (до 350 км/ч). В качестве нагрузок используют наборы сил от давления осей высокоскоростных поездов, приведенных в приложении Г, или эквивалентных нагрузок от этих поездов, приведенных в приложении Д¹⁾.

____________

¹⁾ Поезда (приложение Г) и эквивалентные нагрузки от этих поездов, приведенные в приложении Д, следует принимать в том случае, если в задании на проектирование не указаны параметры реальных поездов, предполагаемых для обращения на линии. В противном случае в расчетах следует использовать воздействия от поездов, приведенных в задании на проектирование.

б) Случай 2. Проезд по сооружению поезда обслуживания. При расчетах надежности воздействие от этих поездов учитывается нагрузкой СК по методикам СП 35.13330. При этом класс нагрузки принимается равным 8,0 (далее - С8). Класс нагрузки СК может быть изменен на основании соответствующего технико-экономического обоснования.

5.1.3 Основной нагрузкой (воздействием) следует считать нагрузку от высокоскоростных поездов. Первоочередными задачами проектирования следует считать выполнение требований надежности пропуска высокоскоростных пассажирских поездов и комфортного проезда пассажиров. При выборе вариантов конструктивных решений следует отдавать предпочтение тем, в которых эти требования обеспечены наиболее полно.

5.1.4 В случае одновременного появления на сооружении двух высокоскоростных поездов воздействия одного из них следует учитывать с понижающим коэффициентом в соответствии с 6.6.5.1.

5.1.5 Появление на сооружении поезда обслуживания возможно только в том случае, если на том же участке магистрали отсутствует высокоскоростной поезд, движущийся со скоростью более 200 км/ч.

5.1.6 Одновременное появление на сооружении высокоскоростного поезда с пассажирским, контейнерным или другим поездом, допускаемым к обращению на линии¹⁾ (за исключением поездов обслуживания), не является расчетным случаем, поскольку интенсивность воздействий на сооружения в этой ситуации не превышает соответствующей интенсивности воздействий для расчетного случая по 5.1.4.

____________

¹⁾ Допуск к обращению на линии того или иного поезда совместно с высокоскоростными должен приниматься эксплуатирующими организациями только в том случае, если воздействия от этого поезда и соответствующие прогибы, углы поворота, а также интенсивности силовых факторов в элементах конструкций и элементах пути не превышают соответствующих значений от высокоскоростного поезда, а также в том случае, когда взаимные аэродинамические воздействия этого поезда и высокоскоростного на соседнем пути не превышают аналогичных воздействий двух встречных высокоскоростных поездов.

5.1.7 При проектировании мостов для высокоскоростного движения особое внимание должно быть уделено динамическим расчетам конструкций, в том числе контролю резонансных явлений, а при проектировании большепролетных конструкций - вопросам аэродинамического взаимодействия высокоскоростного поезда и элементов конструкций, а также вопросам ветрового воздействия.

5.1.8 При проектировании, строительстве и эксплуатации искусственных сооружений на участках, на которых максимальные скорости поездов не превышают 200 км/ч, используют существующую нормативную базу. Проектирование сооружений на этих участках выполняют в соответствии с требованиями СП 35.13330 для железнодорожных мостов. Класс нагрузки СК определяется заказчиком на основании предложений генерального проектировщика. Предложения генерального подрядчика должны учитывать специализацию данного участка железнодорожной линии, содержать достаточный анализ условий возможного обращения на таких участках иных поездов, кроме высокоскоростных, и необходимое технико-экономическое обоснование по снижению класса подвижной нагрузки по сравнению с предусмотренным СП 35.13330. При проверке требований комфортного проезда пассажиров высокоскоростных поездов на этих участках допускается использование положений настоящего свода правил.

5.1.9 Все искусственные сооружения, расположенные на перегонах, следует, как правило, проектировать двухпутными, расположенные на станциях- в соответствии с путевым развитием станции.

5.1.10 При проектировании малых и средних мостов и путепроводов рекомендуется применять типовые проекты конструкций искусственных сооружений для ВСМ и унифицированные конструктивные и технологические решения. Конструктивные решения типовых проектов или унифицированной серии конструкций искусственных сооружений должны быть разработаны с учетом результатов динамических расчетов на нагрузку от высокоскоростных поездов в зависимости от типа верхнего строения пути на проектируемом участке линии и обоснованы технико-экономическим сравнением вариантов. Индивидуальное проектирование допустимо при разработке проектов больших и внеклассных мостов, мостов больших пролетов, расположенных на участках со сложным продольным профилем, в случаях, когда применение типовых (унифицированных) решений является невозможным или неоптимальным, а также в иных обоснованных случаях.

5.1.11 Проектирование мостов и труб следует выполнять на основе результатов инженерных изысканий, выполненных с соблюдением требований нормативных документов, правил и инструкций, регламентирующих выполнение изыскательских работ, а также требований настоящего свода правил.

Состав и виды инженерных изысканий, методы выполнения и объемы отдельных видов работ устанавливаются программой инженерных изысканий, разработанной организацией, проводящей изыскания по техническому заданию проектной организации, составленной на основе задания заказчика в соответствии с СП 47.13330.2016 (раздел 4).

На стадии проектной документации инженерно-геологические изыскания должны обеспечивать комплексное изучение инженерно-геологических условий участка проектируемого строительства, включая рельеф, геологическое строение, геоморфологические и гидрогеологические условия, состав, состояние и свойства грунтов, геологические и инженерно-геологические процессы, изменение условий освоенных (застроенных) территорий, составление прогноза возможных изменений инженерно-геологических условий в сфере взаимодействия проектируемых объектов с геологической средой в целях получения необходимых и достаточных материалов для проектирования.

Определение прочностных и деформационных характеристик грунтов необходимо проводить различными методами (лабораторными, полевыми) для выявления взаимосвязей между характеристиками грунта, оценки их достоверности.

Для фундаментов сооружений с заглублением более 10 м от поверхности земли (на проектной стадии проведения работ) определения прочностных и деформационных характеристик грунтов допускается проводить на основании лабораторных испытаний в приборах трехосного сжатия и по данным статического зондирования.

Полевые испытания грунтов штампами, натурной и эталонной сваями для определения несущей способности свай фундаментов опор следует проводить на припостроечной стадии проведения работ с применением строительного оборудования, привлечением мостостроительных организаций.

Для прогноза осадки сооружения во времени, при наличии слабых грунтов в интервале сжимаемой толщи основания под подошвой фундамента сооружения следует предоставлять в составе отчетных материалов по инженерно-геологическим изысканиям результаты определений значений первичной и вторичной консолидации этих грунтов при нагрузках, включающих дополнительные нагрузки от сооружения, а также детальную гидрогеологическую характеристику разреза с результатами опытно-фильтрационных работ.

В случаях выявления вероятности проявления на площадке строительства карстово-суффозионных процессов необходимо проводить комплексную оценку опасности их проявления и развития. Если в результате данной оценки на основе анализа инженерно-геологических и гидрогеологических условий (с учетом их возможных изменений за время эксплуатации сооружения) наличие на площадке строительства карстово-суффозионных процессов признается возможным, то отчетная документация по инженерно-геологическим изысканиям должна содержать исходные данные для разработки противокарстовых мероприятий и рекомендации по их применению:

1) В случаях глубокого залегания кровли закарстованных грунтов (более 35 м) и их мощности, превышающей 5 м, следует выполнить прогноз проявления карстово-суффозионных процессов в основании сооружения с определением параметров этого проявления. Основным параметром для разработки противокарстовых мероприятий конструктивного характера при проектировании свайно-ростверковых фундаментов опор мостов являются: или расчетный пролет карстового провала l_d в случае фундаментов с однорядным расположением свай, или расчетная площадь карстового провала S_d - в остальных случаях. Данные параметры определяют с использованием вероятностно-статистических методов на основании данных по карстово-суффозионному районированию участка строительства (интенсивность провалообразования, средний и максимальный диаметры карстового провала) в соответствии с приложением С.

2) При относительно неглубоком залегании закарстованных грунтов, допускающем технико-экономическую обоснованность возведения сооружения на свайных фундаментах, прорезающих эти грунты, а также при l_d > 3 м или при S_d > 7 м² глубина исследования геологического разреза должна определяться, как правило, мощностью закарстованной зоны с заглублением не менее чем на 5 м в подстилающие незакарстованные породы.

Не допускается проектирование искусственных сооружений без соответствующих данных инженерных изысканий.

5.1.12 Принимаемые проектные решения должны предусматривать меры по охране окружающей среды, поддержанию экологического равновесия и охране флоры и фауны, минимизации шумового и иного негативного воздействия строительства и эксплуатации ВСМ в районах жилой застройки, а также обеспечивать рациональное расходование строительных материалов, экономию топливных и энергетических ресурсов при минимальной стоимости и трудоемкости строительства и эксплуатации.

5.1.13 При проектировании мостов необходимо предусматривать безопасный пропуск под ними максимальных расходов воды требуемой вероятностью превышения (независимо от генезиса их формирования и искусственного регулирования), а также ледохода, карчехода и селевых потоков.

На водных путях необходимо учитывать требования судоходства, лесосплава и требования других водопользователей.

5.1.14 При проектировании труб следует предусматривать безопасный пропуск и режим протекания паводковых вод требуемой вероятности превышения независимо от генезиса их формирования и техногенного регулирования.

Не допускается проектирование водопропускных труб при ледоходе, карчеходе, заторном наледеобразовании, селевых потоках.

Не допускается применение железобетонных водопропускных труб на постоянных водотоках при январской изотерме ниже минус 13 °С.

5.1.15 При проектировании и строительстве следует учитывать перспективы развития сети ВСМ и иной дорожной сети, освоения земель в сельскохозяйственных и иных целях.

5.1.16 Основные технические решения, принимаемые в проектах искусственных сооружений, следует обосновывать путем сравнения технико-экономических показателей конкурентоспособных вариантов.

5.2 Расположение мостов и труб

5.2.1 Выбор места мостового перехода, назначение положения сооружения в плане и профиле, назначение схемы моста (разбивку на пролеты) следует проводить с учетом:

- технико-экономического обоснования вариантов;

- требований трассирования магистрали;

- русловых, геологических, гидрогеологических, экологических, ландшафтных и других местных условий, влияющих на технико-экономические и иные показатели соответствующего участка дороги;

- обеспечения безопасности и бесперебойности движения поездов;

- требований по содержанию и эксплуатации сооружений;

- предполагаемых этапов проведения строительных работ.

5.2.2 При выборе места мостового перехода через водотоки, включая судоходные реки, необходимо учитывать возможные русловые переформирования и смещения русла за расчетный период службы моста. При этом следует соблюдать соответствующие требования СП 35.13330.2011 (пункт 5.5).

5.2.3 Число и размеры водопропускных сооружений на пересечении водотока следует определять на основе результатов инженерных изысканий и гидравлико-гидрологических расчетов, при этом необходимо учитывать последующее влияние сооружений на окружающую среду.

Пропуск вод нескольких водотоков через одно сооружение должен быть обоснован, а при наличии селевого стока, лессовых грунтов и возможности образования заторов и наледи - не допускается.

5.2.4 Мостовые сооружения и трубы разрешается располагать на участках ВСМ с любыми профилем и планом, принятыми для проектируемой линии.

5.2.5 Толщину засыпки над звеньями или плитами перекрытия труб, а также пешеходными тоннелями или другими сооружениями в теле насыпи следует обосновывать расчетами. При этом не требуется выполнение проверок комфортности и безопасности, а также могут не учитываться динамические воздействия от высокоскоростных поездов (см. таблицу 6.6) при толщине засыпки от подошвы рельса до верхней точки конструкции:

≥ 2,5 м - при грунтах основания скальных и нескальных с нормативным значением модуля деформации ≥ 40 МПа [допускается определять по СП 22.13330.2016 (приложение А)], а также при свайной конструкции фундамента;

≥ 1,5 м - при нескальных грунтах основания с нормативным значением модуля деформации < 40 МПа по СП 22.13330.2016 (приложение А).

В других случаях выполнение требований надежности по первой и второй группам предельных состояний (в том числе требований комфортности и безопасности) должно быть подтверждено результатами динамических расчетов согласно 6.3.10, методика Б. При выполнении таких расчетов в расчетной модели следует учитывать (кроме конструкции самого сооружения):

- участки примыкающих насыпей - не менее 25 м с каждой стороны;

- форму и характеристики грунтов укрепленной зоны примыкающих насыпей;

- параметры фундаментов и основания.

5.2.6 С обеих сторон от труб в насыпи должны устраиваться участки переменной жесткости. Конструкция, параметры и характеристики этих участков: длина, форма (в том числе в плане), физико-механические характеристики грунтов засыпки должны назначаться по расчету на основании действующих нормативных документов по проектированию земляного полотна для ВСМ.

Цель расчета - обоснование конструктивного решения, обеспечивающего выполнение требований надежности конструкции, а также комфортного проезда и безопасности движения (см. таблицу 6.6). Расчет должен учитывать упругие и неупругие деформации участков, их градиенты по длине, жесткость конструкции трубы и ее основания, а также мероприятия для регулировки неупругих осадок. При этом длину участков переменной жесткости следует назначать не менее 25 м.

5.2.7 Проектирование водопропускных труб и пешеходных тоннелей, расположенных в пределах железнодорожных станций под путями, скорость движения по которым не превышает 200 км/ч, производят в соответствии с требованиями СП 35.13330.2011 (пункт 5.1).

5.3 Основные требования к конструкциям

5.3.1 Основные требования к конструкциям искусственных сооружений высокоскоростных железных дорог следует принимать согласно СП 35.13330.2011 (раздел 5) и настоящему своду правил.

5.3.2 При назначении конструкций опорных частей, деформационных швов и размеров оголовков опор следует учитывать горизонтальные и вертикальные перемещения верха опор. Определять перемещения в деформационных устройствах следует с учетом требований 6.4.6 - 6.4.11.

5.3.3 Для неразрезных пролетных строений рекомендуется на каждой опоре устанавливать опорную часть или иное устройство, ограничивающее поперечные деформации.

5.3.4 На мостовых переходах при необходимости регулирования направления водного потока для предотвращения размывов конусов мостов и прилегающих к ним береговых линий следует предусматривать регуляционные и берегоукрепительные сооружения. Регуляционные сооружения (струенаправляющие дамбы, грушевидные уширения конусов, траверсы и др.) применяют при соответствующем обосновании и с учетом ситуационных особенностей расположения мостового перехода (при пойменной многорукавности, активных русловых переформированиях предгорных рек, косых пересечениях, большом пойменном расходе воды и относительно сжатом отверстии моста и пр.). При расчетных скоростях воды под мостом до размыва менее 1,0 м/с регуляционные сооружения не предусматриваются.

Для труб и мостов на основании гидравлико-гидрологических расчетов допускается предусматривать спрямление, планировку и укрепление русел.

5.3.5 Отверстия (и высоту в свету) труб на ВСМ следует назначать не менее 1,5 м.

Для обеспечения связи между территориями, пересекаемыми железнодорожной линией, следует устраивать искусственные сооружения для пропуска пешеходов, прохода скота и пропуска сельскохозяйственных машин. Габариты искусственных сооружений следует принимать не менее указанных в СП 119.13330. Полевая дорога или дорога для прогона скота, проходящая под пролетом моста или в трубе под насыпью, должна быть укреплена по всей ее ширине и на участках длиной не менее 10,0 м в каждую сторону от сооружения. При необходимости у сооружений устраивают направляющие ограждения.

5.3.6 Для водопропускных труб следует предусматривать безнапорный режим работы. Допускается предусматривать полунапорный режим работы водопропускных труб для пропуска только наибольшего расхода воды. При этом под оголовками и звеньями следует предусматривать фундаменты, а при необходимости - противофильтрационные экраны. Для труб, расположенных в районах со средней температурой наружного воздуха наиболее холодной пятидневки ниже минус 40 °С, полунапорный режим работы не допускается.

5.3.7 Расстояние между осями главных путей на искусственных сооружениях на прямых и кривых участках следует определять так же, как на подходах к ним.

5.3.8 Основные требования к гидроизоляции конструкций следует принимать согласно СП 35.13330.2011 (раздел 7).

5.4 Габариты

5.4.1 Габариты приближения конструкций проектируемых сооружений должны соответствовать габариту приближения строений С₄₀₀ (см. рисунок 5.1).

5.4.2 На путепроводах через железные дороги общей сети расстояние от низа конструкций до головки рельса должно быть не менее 6,9 м.

5.4.3 На путепроводах через автомобильные дороги общего пользования расстояние от низа конструкций до проезжей части должно удовлетворять требованиям СП 35.13330.

5.4.4 Габариты сооружений для пропуска полевых дорог и прогона скота (миграции диких животных) должны удовлетворять требованиям СП 119.13330.

5.4.5 Габариты подмостовых судоходных пролетов на внутренних водных путях следует принимать в соответствии с ГОСТ 26775.

5.4.6 Возвышение элементов искусственных сооружений над расчетными и наибольшими уровнями воды и ледохода на несудоходных и несплавных водотоках, а также в несудоходных пролетах мостов на судоходных водных путях следует определять в соответствии с указаниями СП 35.13330.2011 (раздел 5). Кроме того, следует обеспечивать возвышение низа пролетных строений выше уровня высокой воды с учетом ее набега на опоры мостов от динамического воздействия речного потока. Набег воды на опоры мостов от расчетного уровня воды заданной вероятности превышения следует принимать по таблице 5.1 в зависимости от средней русловой бытовой скорости течения набегающего речного потока.

Таблица 5.1 - Набег воды на опоры мостов от расчетного уровня воды

5.4.7 Минимальные отметки низа пролетных строений мостов, расположенных в несудоходных и несплавных зонах водохранилища, должны быть не менее отметок кривой свободной поверхности (кривой подпора) пересекаемого водохранилища при пропуске расчетного паводка с учетом расчетной высоты ветровой волны и запаса, равного 0,25 м.

Наименьшее возвышение низа пролетных строений при наличии наледи необходимо назначать с учетом ее высоты.

5.4.8 Расстояние между промежуточными опорами в свету при наличии карчехода следует назначать с учетом размеров карчей, но не менее 15,0 м, за исключением береговых пролетов мостов с обсыпными устоями.

Рисунок 5.1 - Габарит приближения строений С₄₀₀

При наличии ледохода расстояние между промежуточными опорами в свету следует назначать не менее максимальных размеров льдин или из условия их беззаторного пропуска под мостом.

5.5 Расчет мостов и труб на воздействие водного потока

5.5.1 Расчет мостов, труб и пойменных насыпей на воздействие водного потока следует производить по максимальным расходам воды и соответствующим им уровням расчетных (вероятностью превышения 1 %) и наибольших паводков (вероятностью превышения 0,33 %) с учетом указаний СП 35.13330.2011 (раздел 5). При обследовании и изучении гидрологических условий функционирования близлежащих объектов различного предназначения (железные, автомобильные дороги и мосты, плотины, гидроузлы, водозаборы, мелиоративные и другие сооружения) возникает необходимость оценки критериев вероятности превышения, на которые они были запроектированы. Эти критерии должны быть определены по соответствующим нормативным документам и другими обоснованными методами.

При наличии в створе мостового перехода проявлений уровней воды, не обусловленных паводковыми расходами воды и вызванных нагонными ветрами, приливами и отливами, заторами, изменениями дна, подпорами в устьях рек и у гидротехнических сооружений и другими опасными явлениями, высотные размеры сооружений следует устанавливать по этим уровням требуемой вероятности превышения, если они выше уровней, обусловленных паводковыми расходами воды той же вероятности превышения.

5.5.2 В гидравлико-гидрологических расчетах следует учитывать опыт водопропускной работы близко расположенных сооружений на одном водотоке, взаимное влияние водопропускных сооружений, а также влияние на проектируемые водопропускные сооружения существующих или намечаемых к строительству гидротехнических или других сооружений.

5.5.3 При наличии вблизи мостов и труб инженерных сооружений, зданий и сельскохозяйственных угодий необходимо проверить безопасность их функционирования от подтопления вследствие подпора воды перед сооружением, размывов береговых линий или других факторов.

Для водопропускных сооружений, расположенных вблизи плотин, построенных с меньшей степенью ответственности, чем проектируемое сооружение (некапитального типа), необходимо учитывать возможность прорыва этих плотин.

5.5.4 На мостах, расположенных на водных объектах, имеющих рыбохозяйственное значение, необходимо определять гидравлико-гидрологические характеристики водного потока с 5 %-ной вероятностью превышения.

5.5.5 Расчеты временных и вспомогательных сооружений (устройств) следует производить на вероятность превышения, равную 10 % или 50 %, при необходимом обосновании.

5.5.6 Рекомендации по определению максимальных расходов и уровней воды весенних половодий, дождевых и смешанных паводков, а также селевых потоков с требуемой вероятностью превышения при наличии ряда длительных гидрометрических наблюдений приведены в [9] и [10].

5.5.7 В качестве расчетного следует принимать наибольший из вычисленных расходов воды снегового, смешанного, дождевого или селевого генезиса.

5.5.8 Построение расчетных гидрографов максимального стока воды весеннего половодья и дождевых паводков следует осуществлять по криволинейной схематизации ветвей подъема и спада гидрографа с применением парабол второй или третьей степени, сходящихся в точке максимума расчетного расхода воды. Определение основных расчетных гидрологических характеристик приведено в [9].

5.5.9 Определение расчетных уровней высокого ледохода, первой подвижки льда, меженных уровней воды, месячных уровней воды строительного периода, максимальных толщин льда, а также других уровней воды и гидрологических характеристик зимнего, весеннего и летне-осеннего периодов при наличии ряда длительных гидрометрических наблюдений рекомендуется производить по эмпирическим кривым распределения вероятности превышения этих уровней и характеристик с применением лекальных параболических кривых полного или комбинированного очертания с круговыми или прямолинейными вставками в нижней или верхней частях этих кривых.

5.5.10 Основным критерием надежности экстраполяции принятых к расчету кривых распределения вероятности превышения максимальных расходов и уровней воды, а также других уровней и гидрологических характеристик, указанных в 5.5.9, следует считать их наибольшее соответствие эмпирическим кривым и их точкам, особенно находящимся в их серединной и верхней частях.

5.5.11 Учет аккумуляции перед водопропускными сооружениями не допускается.

5.5.12 Требования к определению размеров отверстий больших и средних мостов, в том числе с учетом природного, сосредоточенного, общего и местного размывов у опор, конусов и регуляционных сооружений, приведены в [10]. Отверстие моста в свету не должно быть меньше устойчивой ширины русла.

5.5.13 Размеры мостов, сооружаемых в городах, следует назначать с учетом намечаемого регулирования реки и требований планировки территорий, набережных, очистных сооружений, водозаборов и других сооружений.

5.5.14 Глубину природного размыва в подмостовом русле следует определять по результатам анализа русловых переформирований в верхнем слое современных аллювиальных отложений.

5.5.15 Требования к определению глубин местного размыва у промежуточных опор моста, подошв подмостовых конусов и регуляционных сооружений приведены в [8].

При морфометрической основе расчета вычисленные максимальные глубины общего размыва следует увеличивать на 15 %.

5.5.16 Рекомендации по определению глубины общего размыва подмостовых русел с учетом скоростей динамического равновесия речного потока приведены в [10].

5.5.17 Значение коэффициента общего размыва, как правило, следует принимать не более 2,0. Для мостов через распластанные русла предгорных рек и неглубокие водотоки допускается принимать коэффициенты общего размыва более указанного значения.

5.5.18 При построении линии суммарных размывов в подмостовом русле надлежит учитывать кроме природного, общего размывов и местных размывов у опор моста влияние регуляционных сооружений, а также естественные и техногенные переформирования русла и особенности его геологического строения в подмостовом и в предмостовом пространствах.

5.5.19 Срезку грунта в пойменной части отверстия моста на равнинных реках допускается принимать как исключение и только при достаточном обосновании. Такая необходимость может возникнуть в эксплуатационный период при недостаточности отверстия существующего моста.

Не допускается срезка в русле побочней, отмелей при расчете площади живого сечения под мостом.

5.5.20 Малые и средние мосты через периодически действующие водотоки допускается проектировать с укрепленным руслом при соответствующем технико-экономическом обосновании.

5.5.21 Минимальное возвышение бровок земляного полотна на подходах к большим и средним мостам над расчетными уровнями высокой воды наибольших паводков следует определять с учетом набега волны на откосы, возможного подпора воды и запаса, равного 0,5 м для земляного полотна, регуляционных сооружений и берм насыпей.

Возвышение бровки земляного полотна на подходах к малым мостам и трубам над расчетными подпорными уровнями воды наибольших паводков следует принимать не менее 0,5 м, а для труб при полунапорном режиме работы - не менее 1,0 м.

В пределах воздействия льда на пойменную насыпь отметка ее бровки должна быть не ниже отметок верха навала льда, а также отметок наивысшего заторного или зажорного льда с учетом полуторной толщины льда.

5.5.22 Подмостовые конуса и подтопляемые откосы подходов к мосту должны быть надежно защищены от возможных продольных течений, волновых и ледовых воздействий, а также от размывов, способных возникать у их подошв, указанных в 5.7.3.

5.6 Верхнее строение пути на мостах

5.6.1 Конструкция верхнего строения пути на мостах должна разрабатываться по индивидуальному проекту и соответствовать нормам проектирования верхнего строения пути на ВСМ. Мостовое полотно на мостах может устраиваться на безбалластных железобетонных плитах или на балласте. Конструкция верхнего строения пути должна быть одинаковой по всей длине сооружения.

5.6.2 При устройстве езды на балласте минимальная толщина балластного слоя под шпалой, измеренная под ниткой рельса, должна быть не менее 40 см. Подошва шпал должна быть утоплена в балласт на 15 см ниже верха бортов балластного корыта. Внутренние размеры балластных корыт пролетных строений должны позволять проводить ремонт пути на сооружениях с помощью путеремонтных машин при минимальном приближении борта корыта к оси пути 2,25 м.

5.6.3 Конструкция мостового полотна должна обеспечивать возможность прохода колес подвижного состава в случае схода их с рельсов. Вне зависимости от типа мостового полотна на мостовых сооружениях следует предусматривать установку контруголков. При устройстве пути на балласте контруголки устраиваются по длине моста и за его пределами, не менее 10 м в каждую сторону от задней грани устоев, после чего их сводят «челноком» длиной не менее 20 м. При устройстве пути на безбалластном полотне контруголки сводят «челноком» длиной на протяжении не менее 20 м сразу за задними гранями устоев.

5.6.4 При езде на балласте допускается обеспечивать стабильность балластной призмы при высоких скоростях движения путем связывания верхнего слоя балласта специальным полимерным составом или иными методами при обязательном подтверждении расчетами.

5.6.5 Возможность устройства на мостовом сооружении непрерывного бесстыкового пути следует определять расчетом, учитывающим продольные взаимодействия пути и элементов сооружения при температурных и силовых воздействиях, независимо от конструкции пути и схемы сооружения в соответствии с указаниями 6.6.3.25 - 6.6.3.30.

Целями расчета являются обеспечение устойчивости пути и целостность рельсовых плетей во всем диапазоне изменений расчетных температур и от вертикальных и горизонтальных (торможение и тяга) воздействий поездной нагрузки. Критериями применимости решений являются предельные напряжения в рельсах и предельные взаимные смещения пролетных строений.

При невозможности обеспечить указанные требования для непрерывных в пределах сооружения рельсовых плетей в последних устраиваются разрывы в зонах максимальных расчетных напряжений. В местах разрывов необходимо устанавливать уравнительные приборы.

5.6.6 При назначении схемы сооружения, расстановке опорных частей и температуры закрепления рельсовых плетей следует стремиться к уменьшению дополнительных напряжений в рельсовом пути от воздействия температуры и поездной нагрузки.

5.6.7 Силы, возникающие при совместной работе конструкций моста и рельсовых путей, должны быть учтены при расчете пролетных строений, неподвижных опорных частей, опор, а также при определении усилий в рельсовом пути.

5.6.8 Плавность движения транспортных средств по искусственным сооружениям должна обеспечиваться путем ограничения упругих прогибов пролетных строений и углов перелома от подвижной временной вертикальной нагрузки (см. 6.4.5), а также назначением продольного профиля пути соответствующего очертания.

5.6.9 Необходимое очертание рельсовому пути на мостах следует придавать за счет строительного подъема пролетных строений и изменения толщины балластного слоя или других способов регулировки высоты подрельсового основания. Стрелу строительного подъема после учета деформаций от постоянной нагрузки рекомендуется назначать равной 50 % упругого прогиба пролетного строения от нормативной нагрузки высокоскоростного поезда при γ_f = 1 и коэффициенте динамики 1 + μ₁ + μ₂ = 1,0. При езде без балласта установленная величина строительного подъема должна поддерживаться в эксплуатации предусмотренными конструктивными мероприятиями.

5.6.10 Прогиб от постоянной нагрузки вычисляется от нормативных постоянных вертикальных нагрузок с учетом долговременных процессов усадки и ползучести бетона, потерь натяжения арматуры и других факторов, приводящих к нарастанию прогибов во времени.

5.6.11 Если прогиб пролетного строения при загружении всех путей статической нагрузкой от высокоскоростного поезда не превышает 50 % максимально допустимого значения, строительный подъем предусматривается только для компенсации деформаций от постоянной нагрузки.

5.7 Сопряжение мостов с подходами

5.7.1 При сопряжении конструкций мостов с насыпями подходов необходимо выполнять требования СП 35.13330.2011 (раздел 5) с учетом указанных ниже ограничений.

5.7.2 В зонах примыкания насыпи подходной насыпи к мосту необходимо устраивать участки переменной жесткости, обеспечивающие постепенное возрастание жесткости основания пути от насыпи к устоям. Конструкцию и параметры участка переменной жесткости: длину, форму (в том числе в плане), физико-механические характеристики грунтов засыпки принимают по расчету на основании действующих нормативных документов по проектированию земляного полотна для ВСМ. Цель расчета - обоснование конструктивного решения, обеспечивающего выполнение требований комфортного проезда и безопасности движения (см. таблицу 6.6). Расчет должен учитывать упругие и неупругие деформации участка, их градиенты по длине, жесткость и осадки устоя, мероприятия для регулировки неупругих осадок, а также жесткость и массовые характеристики опирающегося на устой пролетного строения. При этом длину участков переменной жесткости принимают не менее 25 м.

5.7.3 Откосы конусов у мостов и путепроводов должны быть укреплены по всей высоте. Типы укреплений откосов и подошв конусов и насыпей в пределах подтопления на подходах к мостам и у труб, а также откосов регуляционных сооружений следует назначать в зависимости от их высоты и крутизны, длительности подтопления, условий ледохода и карчехода, воздействия волн и скоростей течения воды при скоростях, соответствующих максимальным расходам во время наибольших паводков. Превышение отметки верха укреплений над уровнем воды в паводок с учетом подпора и наката волны на насыпь у мостов и труб должно быть не менее 0,5 м.

5.7.4 Минимальную длину насыпи между мостами не следует принимать менее 150 м.

5.8 Отвод воды

5.8.1 При проектировании отвода воды с мостовых сооружений следует выполнять требования СП 35.13330.2011 (раздел 5) и настоящего свода правил.

5.8.2 Организованный отвод воды с мостового полотна выполняется только на участках мостовых сооружений, расположенных над эксплуатируемыми территориями (железными, автомобильными и пешеходными дорогами, застроенными территориями). В остальных случаях отвод воды с мостового полотна осуществляется через водоотводные трубки и сбросом на рельеф.

5.9 Эксплуатационные обустройства

5.9.1 При проектировании эксплуатационных обустройств следует выполнять требования СП 35.13330.2011 (пункты 5.80, 5.86, 5.92) в части, не противоречащей указаниям настоящего подраздела.

5.9.2 Все мосты и путепроводы должны иметь двухсторонние служебные проходы шириной не менее 1 м, располагаемые вне габарита приближения строений.

Для проведения работ по надзору за сооружением и его ремонту мосты должны иметь устройства, предназначенные для безопасного обслуживания самих сооружений и путей: специальные смотровые устройства и приспособления, тротуары, мостовой настил, лестницы, перильные ограждения (высотой не менее 1,10 м), сходы с перилами, оповестительную сигнализацию, средства энергоснабжения для ремонтного оборудования, механизированный инструмент, стационарные воздухопроводы, средства электроосвещения объекта, контрольно-габаритные устройства, судоходную сигнализацию и др.

Проведение работ по надзору за мостовыми сооружениями и их ремонту во время возможного движения высокоскоростного транспорта не допускается.

5.9.3 Эксплуатационные обустройства следует проектировать с учетом аэродинамического воздействия высокоскоростного подвижного состава.

5.9.4 Под всеми путепроводами ВСМ, проходящих через автомобильные, хозяйственные дороги и скотопрогоны, следует предусматривать контрольно-габаритные устройства. На автодорожных и пешеходных мостах через ВСМ следует предусматривать защитные ограждения, исключающие воздействие электрического тока и воздушных потоков на людей и транспортные средства, а также попадание посторонних предметов на магистраль.

5.9.5 У каждого конца мостового сооружения или трубы при высоте насыпи свыше 2 м следует устраивать по откосам постоянные лестничные сходы шириной 0,75 м.

5.9.6 На мостах и эстакадах длиной более 3 км следует предусматривать аварийно-спасательные сходы на землю.

5.9.7 На мостах не допускается прокладка каких-либо инженерных коммуникаций, кроме предназначенных для обслуживания ВСМ. При этом на больших и средних мостах коммуникации должны иметь устройства для выключения этих линий и коммуникаций с обеих сторон мостов.

5.9.8 У охраняемых мостов следует предусматривать помещения для службы охраны моста и соответствующие устройства.

Вблизи больших мостов следует предусматривать служебные, бытовые помещения, мастерские и помещения компрессорных станций, перечень и размеры которых устанавливаются заданием на проектирование.

На больших мостах для механизации работ по текущему содержанию и ремонту следует предусматривать устройство линий подачи сжатого воздуха и воды, а также линий продольного электроснабжения с токоразборными точками.

5.9.9 Для обеспечения безопасности высокоскоростного движения по большим мостам, а также по сооружениям, расположенным на местности типа А по СП 20.13330.2016, пункт 11.1.6, следует предусматривать устройство гидрометеорологических постов на обеих берегах пересекаемой реки или в начале и конце сооружения.

5.9.10 При необходимости на мостовых сооружениях в пределах городов и населенных пунктов устраиваются шумозащитные экраны в соответствии с 5.11.7 - 5.11.13.

5.10 Пожарная безопасность

Пожарная безопасность искусственных сооружений на ВСМ обеспечивается в соответствии с действующими нормативными правовыми актами Российской Федерации и нормативными документами по пожарной безопасности.

5.11 Охрана окружающей среды

5.11.1 Разработку природоохранных разделов и мероприятий необходимо выполнять в соответствии с требованиями действующего законодательства в части охраны всех компонентов окружающей среды [2], [3].

Технические требования по охране поверхностных вод

5.11.2 Расчет и конструирование водопропускных сооружений следует осуществлять с учетом обеспечения полного отвода поверхностного стока с верховой стороны прилегающей к участку территории для предотвращения ее заболачивания.

5.11.3 Откосы земляного полотна для предупреждения размыва их поверхностными водами и выноса загрязнений в водные объекты должны быть укреплены посевом многолетних трав.

5.11.4 При сооружении береговых и промежуточных опор мостовых переходов через реки необходимо соблюдать следующие требования:

- гравийно-галечный материал не должен вывозиться за пределы русла и поймы реки, а должен равномерно располагаться по берегу;

- при производстве дноуглубительных и других работ в русле участок проведения работ следует оградить плавающей завесой для предотвращения распространения взвеси вниз по течению;

- для размещения механизмов и производства работ в русле необходимо применять свайные эстакады, мосты или островки с последующей их разборкой, при этом в русле с рыбохозяйственным ресурсом водопользования не допускается перегораживать более 2/3 живого сечения, а сроки и виды выполнения вышеуказанных работ должны быть согласованы с органами рыбоохраны;

- заправку машин и механизмов горючим и смазочными материалами следует осуществлять за пределами водоохранных зон;

- для мойки колес автотранспорта следует применять установки оборотного водоснабжения;

- при нанесении гидроизоляции на элементы мостовых конструкций, а также очистки перед окраской должны быть приняты меры от попадания вредных веществ в водные объекты;

- качество сточных вод перед выпуском их в водный объект должно соответствовать требованиям санитарных норм и правил, допускается определять качество опытным путем.

Технические требования по охране воздушного бассейна

5.11.5 Все работы, связанные с перегрузкой грунта (сооружение насыпей подходов, укладка балласта), следует выполнять с грунтом, имеющим влажность, исключающую пыление. В необходимых случаях грунт увлажняют.

5.11.6 Для оценки воздействия процесса строительства и эксплуатации объектов в составе ВСМ необходимо провести инвентаризацию всех источников выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух в рамках конкретного проекта, определить степень их воздействия и по результатам оценки назначить защитные мероприятия, обеспечивающие соблюдение нормативных значений выбросов загрязняющих веществ.

Технические требования по снижению уровней шума и вибрации

5.11.7 В проекте мостового сооружения на трассе ВСМ в районах жилой застройки в необходимых случаях должны быть предусмотрены мероприятия для снижения уровней шума и вибрации до уровней, допустимых санитарно-гигиеническими нормами.

5.11.8 Контроль уровней шума и вибрации от высокоскоростных поездов следует выполнять в соответствии с требованиями ГОСТ Р ИСО 14837-1, с учетом положений СН 2.2.4/2.1.8.566 и СП 338.1325800. При уровнях шума и вибрации, превышающих допустимые значения, следует предусматривать защитные мероприятия согласно указанным выше нормативным документам.

5.11.9 Мероприятия по защите территорий жилой застройки от шума ВСМ разрабатываются в составе проектной документации при проектировании трассы ВСМ. В проекте мостового сооружения, расположенного на трассе ВСМ, в рамках указанных мероприятий разрабатывают и обосновывают соответствующие конструктивные решения (шумо- и виброизоляция пути на мосту, устройство шумозащитных экранов и т.п.).

5.11.10 Шумозащитные экраны рекомендуется размещать на минимально возможном расстоянии от оси пути. Размеры шумозащитных экранов устанавливают на основании соответствующих расчетов, обосновывающих их акустическую эффективность.

5.11.11 Конструкции шумозащитных экранов следует рассчитывать на восприятие аэродинамических нагрузок от высокоскоростных поездов, а также на действие ветровых и снеговых нагрузок. Нагрузки на шумозащитные экраны следует учитывать при проектировании пролетных строений, на которых они расположены.

5.11.12 Шумозащитные экраны на мостовых сооружениях, расположенные в пределах деформационных швов, должны обеспечивать свободные перемещения элементов, соответствующие конструктивным параметрам швов.

5.11.13 При проектировании шумозащитных экранов следует:

- использовать долговечные и коррозионно-стойкие материалы, предполагающие низкие эксплуатационные расходы по уходу и ремонту;

- предусматривать возможность замены отдельных элементов в случае повреждения;

- учитывать архитектурные требования.

Технические требования по защите почвы

Для защиты почвы в районе строительной площадки необходимо выполнять требования 5.11.14 - 5.11.21.

5.11.14 Стоянка, заправка и ремонт землеройной и транспортной техники должны быть организованы на специально подготовленных площадках, имеющих бетонное или асфальтовое непроницаемое покрытие, в пределах полосы отвода, за границей водоохранных зон водных объектов.

5.11.15 Планировку территории строительной площадки следует осуществлять с организацией сбора поверхностного стока использованных вод для хозяйственно-бытовых и производственных нужд в специальные накопительные емкости или централизованную сантехническую и хозяйственно-бытовую канализацию, или централизованную ливневую канализацию.

5.11.16 Снятие плодородного почвенного слоя перед началом работ на всю глубину залегания для последующего использования при рекультивации следует осуществлять по окончании строительных и планировочных работ.

5.11.17 Места временного хранения снятого плодородного слоя почвы должны быть оборудованы таким образом, чтобы не допустить его размыва атмосферными осадками, дефляции, смешивания с нижележащим грунтом и загрязнения строительным мусором.

5.11.18 Протяженность временных дорог и временного отвода земель на период строительства следует минимизировать в целях уменьшения негативного воздействия на почву.

5.11.19 Необходима реализация мер, обеспечивающих минимизацию рубки деревьев и кустарников при устройстве строительных и технологических площадок и рабочих проездов.

5.11.20 Необходима организация водопропускных или водоотводных сооружений на строительной площадке для сохранения естественного поверхностного стока и предотвращения подтопления почв.

5.11.21 Следует обеспечить своевременное проведение технической и биологической рекультивации использованных территорий в соответствии с почвенно-растительными условиями местности.

Технические требования по охране животного мира

5.11.22 Необходимо предусматривать дополнительные искусственные сооружения или другие виды переходов через железнодорожную линию с направляющими заграждениями для обеспечения жизнедеятельности диких животных с учетом ареалов их распространения, путей миграции и других ситуационных условий, а также, при соответствующих обоснованиях, скотопрогоны для домашних животных.

5.11.23 Водозабор и сброс очищенных сточных вод на водотоках и водоемах рыбохозяйственного значения не допускается размещать в нерестилищах, местах нагула молоди, зимовальных ямах и т.п.

5.12 Авторский надзор, научно-техническое сопровождение и мониторинг

5.12.1 Требования к осуществлению авторского надзора приведены в [7] и СП 246.1325800.

5.12.2 Проектирование и строительство мостовых сооружений на ВСМ должно осуществляться при обязательном научно-техническом сопровождении, обеспечивающем на основании исследований и поверочных расчетов гарантированные надежность и безопасность проектируемых сооружений. Объем и состав программы научно-технического сопровождения для стадий проектирования и строительства утверждаются заказчиком по представлению генеральной проектной организации.

5.12.3 Проектирование искусственных сооружений, предусматривающих пропуск пассажирских поездов со скоростью свыше 350 км/ч, возможно только после выполнения научно-исследовательских работ, разработки соответствующих инженерных решений, их строительства и опытной эксплуатации.

5.12.4 Для оценки фактической работы мостовых конструкций и сооружений, а также обделок тоннелей в проектах следует предусматривать мониторинг - систему длительного контроля за напряженно-деформированным состоянием и его изменением в процессе строительства и эксплуатации.

Систему мониторинга мостовых сооружений и обделок тоннелей следует проектировать как составную часть общей системы мониторинга инфраструктуры участка ВСМ. Технические требования к системе мониторинга принимаются заказчиком проекта (владельцем инфраструктуры) по представлению обоснованных предложений генеральной проектной организации.

5.12.5 Проектирование системы мониторинга должно осуществляться совместно с проектированием конструкций искусственных сооружений. Проектная документация по искусственным сооружениям должна учитывать установку элементов системы мониторинга на этапе строительства.

В проекте производства работ (ППР) рекомендуется предусматривать возможность использования штатной системы мониторинга на стадии монтажа и при испытаниях сооружения.

5.12.6 Проектом должна быть предусмотрена возможность использования подсистемы мониторинга каждого мостового сооружения или его конструктивных элементов (пролетного строения/опоры) и обделки тоннелей для снятия результатов измерений без подключения данного сооружения к общей системе мониторинга.

5.12.7 Подсистема мониторинга искусственных сооружений проектируется как интегрированная часть системы мониторинга инфраструктуры проектируемой ВСМ в составе комплексной системы безопасности в соответствующих разделах проектной документации. Точки контроля, измеряемые (контролируемые) параметры, а также методы и способы измерений назначаются в проекте подсистемы мониторинга искусственных сооружений в зависимости от конструктивных особенностей мостовых сооружений и их расположения на линии в увязке с проектными решениями системы мониторинга инфраструктуры и комплексной системой безопасности проектируемой ВСМ.

При проектировании системы мониторинга искусственных сооружений следует предусматривать три вида мониторинга: контрольный, эксплуатационный и исследовательский.

Контрольный мониторинг должен обеспечивать в автоматическом режиме контроль за безопасностью эксплуатации мостового сооружения или тоннеля и решать задачи по предупреждению возникновения аварийных состояний конструктивных элементов и сооружения в целом, которые могут быть вызваны чрезвычайными обстоятельствами:

- природными явлениями - паводками, ураганами, землетрясениями и т.п.;

- антропогенной деятельностью, а также вследствие опасного развития дефектов, имеющихся в эксплуатируемой конструкции. В случае опасных отклонений от нормальной работы моста система должна автоматически формировать сигнал тревоги и передавать его ответственному персоналу.

В проектах мостов больших пролетов следует указывать требования по обеспечению синхронной регистрации метеорологической обстановки в режиме прямой и обратной связи с системой управления высокоскоростного движения поездов (параметры механической структуры ветра: мгновенная скорость и направления, снеговые и гололедо-изморозевые отложения).

Системой контрольного мониторинга оснащают все искусственные сооружения.

Эксплуатационный мониторинг должен обеспечивать автоматизацию работ по обследованию сооружения в целях планирования эксплуатационных ремонтных мероприятий и предупреждения необратимых изменений состояния моста или тоннеля. При эксплуатационном мониторинге следует осуществлять наблюдения за длительными процессами, происходящими в сооружении, такими как:

- реологические процессы;

- релаксация;

- накопление дефектов и усталостных повреждений;

- вибродинамические воздействия;

- изменение характеристик материалов, вмещающего массива и др.

Эксплуатационной системой мониторинга оснащаются следующие сооружения:

- типовые пролетные строения и опоры каждого типоразмера в количестве, достаточном для получения объективной картины поведения таких конструкций на линии [рекомендуется эксплуатационной системой мониторинга оснастить каждое десятое пролетное строение (опору) каждого типоразмера];

- типовые конструкции обделок в пределах каждой литологической разности и каждого тектонического нарушения в количестве, достаточном для получения объективной картины работы обделки тоннеля;

- неразрезные пролетные строения;

- мостовые сооружения с пролетами более 100 м.

Исследовательский мониторинг следует выполнять для накопления данных о работе моста и тоннеля при воздействии реальных подвижных нагрузок и природных факторов (ветер, температура, геологическая обстановка, ледоход, сейсмика и др.) в целях совершенствования и оценки эффективности новых конструктивно-технологических решений, применяемых при проектировании, строительстве, эксплуатации, ремонте или реконструкции мостов и тоннелей, а также для изучения возможности повышения скорости движения поездов по искусственным сооружениям свыше 350 км/ч.

Оснащению средствами исследовательского мониторинга подлежат все уникальные сооружения и объекты - представители типовых конструкций в различных условиях применения.

5.12.8 В проектах с целью обеспечения сохранения окружающей среды и благополучной среды обитания населения следует предусматривать мониторинг за всеми компонентами окружающей среды. Контроль по выполнению требований экологической безопасности (мониторинг) следует осуществлять на всех стадиях строительства и последующей эксплуатации сооружения.

5.13 Особенности эксплуатации мостовых сооружений

5.13.1 Для обеспечения безопасности высокоскоростного движения по мостовым сооружениям на ВСМ их эксплуатацию следует регламентировать отдельным нормативным документом - инструкцией по эксплуатации.

5.13.2 Особое внимание должно быть уделено эксплуатации больших мостов. Для каждого из них должна быть разработана инструкция по эксплуатации, учитывающая конструктивные особенности сооружения.

5.13.3 При эксплуатации мостовых сооружений не допускаются отклонения от проектной конструктивной формы как несущих, так и всех без исключения ограждающих конструкций на период подготовки и проведения ремонтно-восстановительных работ на пролетном строении и верхнем строении пути.

5.13.4 Для исключения аэроупругой неустойчивости пролетных строений больших мостов и их отдельных элементов не допускается устройство не предусмотренных проектом специальных вспомогательных устройств и сооружений, устанавливаемых непосредственно на конструкциях или вблизи них, таких как ограждения, строительные леса, навесы, строительно-монтажная техника и др.

5.13.5 Проекты подготовки и проведения ремонтно-восстановительных работ мостовых сооружений без ограничения движения высокоскоростных поездов подлежат согласованию с разработчиками проекта сооружений.

6 Расчеты несущих конструкций и оснований

6.1 Общие положения

Надежность

6.1.1 Расчеты следует выполнять по предельным состояниям в соответствии с требованиями ГОСТ 27751. Требования к расчету по первой и второй группам предельных состояний следует принимать по СП 35.13330 с учетом настоящего свода правил.

6.1.2 Основным критерием надежности является невозможность превышения предельных состояний при действии наиболее неблагоприятных сочетаний расчетных нагрузок в течение расчетного срока службы.

6.1.3 Надежность должна быть обеспечена на стадии разработки общей концепции сооружения, при его проектировании, изготовлении его конструктивных элементов, в процессе строительства, при штатной эксплуатации, при особых воздействиях, а также при реконструкции, ремонте и обслуживании.

6.1.4 При расчете должны быть рассмотрены следующие расчетные ситуации:

- установившаяся - эксплуатация;

- переходная - строительство, капитальный ремонт или реконструкция;

- аварийная - соответствующая исключительным условиям работы сооружения (в том числе и при особых воздействиях), которые могут привести к существенным социальным, экологическим и экономическим потерям.

6.1.5 В соответствии с [1] и ГОСТ 27751 для несущих элементов мостов и труб следует устанавливать класс КС-3 (повышенный уровень ответственности). Для элементов пути, конструкций сопряжения пути с пролетным строением и уравнительных приборов следует устанавливать класс КС-2 (нормальный уровень ответственности).

6.1.6 При выполнении проверок прочности и устойчивости несущих элементов конструкций по первой группе предельных состояний на основные сочетания нагрузок стадии эксплуатации следует учитывать коэффициент надежности по ответственности (назначению) γ_п, который следует принимать не менее 1,1.

Примечания

1 На коэффициент γ_п следует умножать левую часть условия надежности (6.1), как множитель к усилиям или напряжениям, вызываемым нагрузками и воздействиями, входящими в расчетные сочетания (или знаменатель правой части) только в том случае, если в условии отсутствует коэффициент, учитывающий ответственность сооружения. Если такой коэффициент присутствует, то его значение следует принимать не ниже приведенного в 6.1.6.

2 При выполнении проверок надежности элементов пути, конструкций сопряжения пути с пролетным строением и уравнительных приборов следует принимать коэффициент γ_п = 1,0.

6.1.7 Коэффициент надежности по ответственности несущих элементов сооружения γ_п следует принимать равным 1,0 в следующих случаях:

- расчеты по первой группе предельных состояний на дополнительные сочетания нагрузок;

- расчеты на сочетания, включающие особые нагрузки и воздействия (сейсмика, сход поезда с рельсов, навал судов);

- расчеты по выносливости;

- проверки надежности по второй группе предельных состояний;

- расчеты надежности при строительных сочетаниях нагрузок.

6.1.8 В расчетах на особые сочетания нагрузок необходимо учитывать допустимость локальных разрушений несущих конструкций. Эти разрушения согласно ГОСТ 27751 не должны приводить к прогрессирующему обрушению сооружения.

6.1.9 При особых воздействиях надежность следует обеспечивать за счет проведения одного или нескольких специальных мероприятий:

- предотвращение или снижение возможности реализации подобных воздействий;

- использование конструктивных решений и материалов, которые при аварийном выходе из строя или локальном повреждении отдельных несущих элементов не приводят к прогрессирующему обрушению сооружения;

- использование комплекса специальных организационных мероприятий, обеспечивающих ограничение и контроль доступа к основным несущим конструкциям сооружения.

Долговечность

6.1.10 Для обеспечения требуемой долговечности на стадии проектирования необходимо учитывать:

- условия эксплуатации;

- влияние окружающей среды;

- свойства применяемых материалов, возможные средства их защиты от негативных воздействий среды, а также возможность деградации их свойств.

6.1.11 Расчетный срок службы основных конструкций мостов, труб и тоннелей на ВСМ принимается равным 100 лет.

Расчетный срок службы конструкций пути принимается из экономических соображений и менее сроков службы несущих конструкций.

Примечание - При соответствующем обосновании сроки службы других конструкций (ограждающих конструкций, смотровых приспособлений и т.п.) могут быть приняты отличными от сроков службы сооружения в целом.

Предельные состояния

6.1.12 При проектировании строительных объектов необходимо учитывать следующие предельные состояния согласно таблице 6.1.

Таблица 6.1 - Группы предельных состояний

6.1.13 В соответствии с требованиями ГОСТ 27751 обоснование надежности элементов пути следует выполнять по второй группе предельных состояний, а критерии надежности - рассматривать как критерии эксплуатационной пригодности.

Примечания

1 Нарушение работоспособности пути прерывает нормальную эксплуатацию и не приводит к потере несущей способности сооружения и прекращению его эксплуатации.

2 При расчетах взаимодействия пути и сооружения рассматриваются только случаи стадии нормальной эксплуатации и этап строительства. Особые случаи (землетрясение или авария) не учитывают.

6.1.14 Для каждого учитываемого предельного состояния устанавливают расчетные модели сооружения, его конструктивных элементов и оснований, описывают их поведение при наиболее неблагоприятных условиях их возведения и эксплуатации с обоснованными допущениями.

6.1.15 Для каждого предельного состояния, которое необходимо учитывать при проектировании, должны быть установлены соответствующие расчетные значения нагрузок и воздействий, характеристик материалов и грунтов, а также геометрические параметры конструкций зданий и сооружений (с учетом их возможных наиболее неблагоприятных отклонений), коэффициенты надежности, предельно допустимые значения усилий, напряжений, прогибов, перемещений и осадки фундаментов.

6.1.16 Расчет искусственных сооружений по предельным состояниям должен производиться с учетом:

- их расчетного срока службы;

- прочностных и деформационных характеристик материалов, устанавливаемых в нормах, а для грунтов - по результатам инженерно-геологических изысканий;

- наиболее неблагоприятных вариантов распределения нагрузок, воздействий и их сочетаний;

- неблагоприятных последствий в случае достижения строительным объектом предельных состояний;

- возможной деградации свойств материалов;

- условий изготовления, сооружения и особенностей эксплуатации.

6.1.17 Условия обеспечения надежности конструкций или оснований состоят в том, чтобы расчетные значения усилий, напряжений, деформаций, перемещений, раскрытий трещин не превышали соответствующих им предельных значений, устанавливаемых нормативными документами на проектирование.

Условия предельного состояния принимаются в виде

(6.1)

где S - действующий фактор (усилие, напряжение или деформация), вычисленный от сочетания нагрузок или воздействий по соответствующему предельному состоянию (нормативный или расчетный);

m - коэффициент(ы) условий работы;

γ_п - коэффициент надежности по ответственности (назначению) сооружения;

R - значение соответствующего предельного фактора с обеспеченностью, соответствующей данному предельному состоянию.

Компоненты действующего фактора, входящие в левую часть условия надежности, вычисляются с коэффициентами:

- сочетаний (таблицы 6.26 - 6.29);

- ответственности (6.1.5 - 6.1.7);

- надежности (6.4.2, 6.5.1.3);

- учитывающими число путей (таблица 6.25);

- динамики (6.3.17, 6.3.18).

Расчетные сочетания нагрузок

6.1.18 Условие предельного состояния [см. формулу (6.1)] должно быть выполнено для каждого из элементов при всех возможных вариантах сочетаний учитываемых нагрузок и воздействий (левая часть условия).

6.1.19 Для каждой расчетной ситуации учитывают все возможные неблагоприятные расчетные сочетания (комбинации) нагрузок, которые следует устанавливать на основе результатов анализа всех возможных реальных вариантов одновременного действия различных нагрузок и с учетом возможности реализации различных схем приложения нагрузок.

6.1.20 Вероятность одновременного достижения несколькими нагрузками их расчетных значений, соответствующая вероятности достижения одной нагрузкой ее расчетного значения, учитывается коэффициентами сочетаний нагрузок, значение которых не должно превышать 1,0.

Нормативные и расчетные нагрузки

6.1.21 Основными характеристиками нагрузок являются их расчетные или нормативные значения. Расчетное значение нагрузки определяют умножением нормативного значения на коэффициент надежности по нагрузке, учитывающий возможное отклонение нагрузки в неблагоприятную (большую или меньшую) сторону от ее нормативного значения.

6.1.22 Коэффициент надежности по нагрузке γ_f устанавливают в зависимости от изменчивости ее значения, числа определений и доверительной вероятности. Доверительные вероятности расчетных значений принимают равными:

- при расчетах устойчивости формы первой группы предельных состояний - 0,98;

- во всех других расчетах по первой группе - 0,95;

- по второй группе - 0,90.

Примечание - При выполнении проверок надежности элементов пути, конструкций сопряжения пути с пролетным строением и уравнительных приборов следует принимать коэффициент γ_f = 1,0.

6.1.23 Расчетные значения температуры (воздействий, зависящих от территориальных климатических условий) допускается определять непосредственно по расчетному периоду их повторяемости в зависимости от расчетного срока службы сооружения.

6.1.24 Расчетные значения особых нагрузок устанавливают в соответствии с ГОСТ 27751-2014 (пункт 6.2.6).

Нормативные и расчетные характеристики материалов

6.1.25 Основными характеристиками прочности материалов и грунтов служат нормативные значения их прочностных характеристик.

6.1.26 Расчетное значение характеристики материала или грунта определяют делением нормативного значения этой характеристики на коэффициент надежности по материалу.

6.1.27 Коэффициент надежности по материалу γ_т при вычислении расчетного значения устанавливают в зависимости от изменчивости этих характеристик, числа определений и доверительной вероятности. Обеспеченность нормативных значений их деформативных и прочностных характеристик должна быть не ниже:

0,95 - для расчетов по первой группе предельных состояний;

0,85 - для расчетов по второй группе предельных состояний.

Примечание - При выполнении проверок надежности элементов пути, конструкций сопряжения пути с пролетным строением и уравнительных приборов следует принимать коэффициент γ_т = 1,0.

6.1.28 При соответствующем обосновании расчетные значения характеристик материалов допускается определять непосредственно по экспериментальным данным.

6.1.29 При назначении расчетных характеристик материалов следует учитывать отличия свойств материала в образцах и реальных конструкциях (размерные эффекты, изменение свойств во времени, различия температурных условий и т.п).

6.1.30 При расчете конструкций, работающих при повышенной влажности, в агрессивных средах, при повторных воздействиях, следует учитывать возможные изменения их свойств во времени, в первую очередь деградацию физических свойств материала (прочности, упругости, вязкости, ползучести, усадки).

6.1.31 Указания по определению расчетных и нормативных физико-механических характеристик грунтов приведены в 6.6.1 и СП 22.13330.

Условия работы материалов, конструкций и грунтов оснований

6.1.32 Возможные отклонения расчетной модели от условий реальной работы объекта или конструкции следует учитывать, используя коэффициенты условий работы. Их необходимо устанавливать:

- согласно действующим нормативным документам;

- на основании экспериментальных и теоретических данных;

- на основании данных о действительной работе материалов, конструкций и оснований в условиях производства работ и эксплуатации.

Геометрические параметры

6.1.33 При расчетах следует учитывать возможные неточности в определении геометрических размеров (например, значительные эксцентриситеты, отклонения оси элемента от первоначальной формы, изменение размеров сечений вследствие воздействий агрессивных сред). Геометрические параметры конструкций, изменчивость которых незначительна (допуски на геометрию сечений, размеры проката и т.п.), допускается принимать по проектным значениям.

Общие требования к расчетным моделям

6.1.34 Расчетные модели (расчетные схемы) искусственных сооружений должны отражать действительные условия их работы, соответствовать рассматриваемой расчетной ситуации и учитывать последовательность и технологию их возведения. При этом должны быть учтены конструктивные особенности сооружений, характер их поведения вплоть до достижения рассматриваемого предельного состояния, а также действующие нагрузки и воздействия, в том числе влияние на строительный объект внешней среды, а также, при необходимости, возможные геометрические и физические несовершенства.

6.1.35 В зависимости от постановки задачи, цели расчета и искомых результатов расчетные модели сооружения или его частей могут быть плоскими и пространственными, стержневыми и континуальными, учитывать статическое или динамическое приложение нагрузок и воздействий. Результаты расчета по разным схемам могут суммироваться, могут уточнять друг друга. Результаты могут быть использованы для вычисления коэффициентов или других целей. Расчетные модели должны назначаться в каждом конкретном случае таким образом, чтобы результаты расчета наиболее полно соответствовали целям расчета, а искомые значения были максимально достоверны.

6.1.36 Расчетная схема включает в себя:

- модели нагрузок и воздействий;

- модели конструкции, ее элементов и оснований, описывающие напряженно-деформированное состояние;

- модели сопротивления материалов и грунтов.

6.1.37 Модели нагрузок должны включать их интенсивность (величину), место приложения, направление и продолжительность действия. Для динамических нагрузок, кроме этого, должны быть заданы зависимости их параметров от времени.

В некоторых случаях необходимо учитывать зависимость воздействий от реакции сооружения (например, при расчетах взаимодействия сооружения и высокоскоростного поезда или аэроупругие эффекты при взаимодействии ветрового потока с сооружением).

6.1.38 Модели напряженно-деформированного состояния должны включать определяющие соотношения, описывающие:

- реакцию сооружений и их конструктивных элементов при динамических и статических нагрузках;

- условия взаимодействия конструктивных элементов между собой и с основанием.

При этом должны быть установлены:

- упругие или неупругие характеристики конструктивных элементов и основания;

- параметры, характеризующие геометрически линейную или нелинейную работу конструкций;

- физические и реологические свойства, эффекты деградации.

6.1.39 Вероятностно-статистические методы используют для обоснования нормативных и расчетных характеристик материалов и оснований, нагрузок и коэффициентов сочетаний. Использование указанных методов допускается при наличии достаточных данных об изменчивости основных параметров в случае, если объем данных (длина ряда) позволяет проводить их статистический анализ (в частности, эти данные должны быть однородными и статистически независимыми).

Применение таких методов допускается при наличии эффективных вероятностных методик учета случайной изменчивости основных параметров, соответствующих принятой расчетной схеме.

6.2 Основные требования к расчетам

6.2.1 Для искусственных сооружений должны быть рассмотрены два случая сочетания временных нагрузок от поездов на стадии нормальной эксплуатации, особый случай (землетрясение или авария), а также этап строительства.

Кроме того, динамические характеристики конструкции должны удовлетворять установленному набору требований.

При расчетах следует рассматривать две ситуации стадии эксплуатации: проезд по сооружению высокоскоростного поезда (основная нагрузка) и пропуск поезда, соответствующего нагрузке СК (альтернативная нагрузка).

6.2.2 Для всех элементов конструкций мостов и труб должны быть выполнены расчеты и проверки надежности по первой и второй группам предельных состояний (см. таблицу 6.2).

Таблица 6.2 - Перечень необходимых проверок и соответствующих пунктов настоящего свода правил

6.3 Динамические расчеты при движении высокоскоростных поездов. Параметры расчетных моделей

Общие положения

6.3.1 При решении динамической задачи прохождения высокоскоростного поезда по сооружению следует определять законы изменения и пиковые значения факторов напряженно-деформированного состояния (деформации и напряжения в элементах сооружений), прогибов, переломов и смещений, а также ускорений на уровне верхнего строения пути и в вагоне поезда.

Должны быть учтены следующие динамические явления:

1) высокая скорость изменения интенсивности прикладываемой нагрузки и соответствующий инерционный отклик конструкции;

2) возможные резонансы, возникающие при кратности частот возбуждения (последовательное прохождение по сооружению тележек поезда) собственным частотам колебаний конструкции;

3) динамическое изменение нагрузок от колесных пар, возникающее вследствие дефектов рельсового пути и колес.

При выполнении динамических расчетов следует моделировать поведение конструкции в ситуациях реальной эксплуатации.

Примечание - Если при расчетах прочности рассматривают воздействия и их сочетания, которые могут происходить редко (как правило, один раз за срок службы), то в расчетах динамики при нормальной эксплуатации и при движении поездов на максимальных расчетных скоростях такие случаи рассматривать не следует.

Например, не следует рассматривать случаи ремонта, когда на соседнем пути находится поезд обслуживания или на проходах расположена дополнительная нагрузка. В этом случае скорость движения на участке может быть ограничена.

Скорости также могут быть снижены: при штормовом ветре, при движениях составов ненормативных длин (буксировке) или с дефектными тележками (в ремонт).

6.3.2 При формировании расчетной модели сооружения для вычисления:

- динамических характеристик сооружения;

- значений динамических нагрузок;

- деформаций и реакций в элементах

должны быть учтены следующие основные параметры:

1) обязательные:

- скорость движения поезда - V,

- длина пролета или линии влияния того или иного фактора элемента - L,

- масса элементов конструкции (включая мостовое полотно) - М,

- жесткость элементов конструкции - ЕА, EJ и др.,

- собственные частоты колебаний конструкции по формам колебаний - f₁, f₂, ... ,

- число осей в поезде, осевые нагрузки и интервалы между осями - п, Р_i, а_i,

- коэффициент демпфирования конструкции (элементов) - ζ,

- дефекты рельсового пути и колес (выбоины, некруглость, дефекты подвески) - μ₂;

2) параметры, учитываемые при выполнении расчетов типов III и IV (см. приложение А):

- неподрессоренная/подрессоренная массы вагонов и тележек, а также жесткостные и вязкостные характеристики вагонов, подвески и сочленений вагонов,

- элементы, расположенные под верхним строением пути и локально изменяющие жесткость пути (поперечные балки, диафрагмы и т.п.),

- жесткость и вязкость элементов верхнего строения пути (только для модели IV).

В процессе динамических расчетов подлежит обязательному контролю ряд параметров. Некоторые из экстремальных значений ограничиваются явно, некоторые являются косвенными ограничениями области инженерных решений.

Прямые требования:

- ограничение вертикальных и горизонтальных максимальных ускорений вагона - комфорт пассажиров;

- минимальные силы давления колес поездов на рельс (обезгруживание) - надежность контакта «колесо-рельс»;

- ограничение ускорений на уровне верхнего строения пути - устойчивость балласта и недопущение расстройства соединений верхнего строения пути;

- обеспечение требований прочности и выносливости элементов сооружения с учетом динамики движения поездов - через коэффициент динамики или прямыми методами.

Косвенные требования:

- ограничение упругих прогибов, углов перелома профиля и закручивания сечений;

- рекомендации по диапазону первых частот колебаний пролетных строений.

Примечания

1 Дефекты пути и колес допускается учитывать коэффициентом динамики μ₂ (см. приложение Ж).

2 Соблюдение требований предельных прогибов недостаточно для утверждения об отсутствии резонансных явлений. Для исследования возможных резонансов требуется выполнение динамических расчетов.

6.3.3 Динамические расчеты выполняют при действии только вертикальных нормативных подвижных нагрузок. Расчеты следует проводить на возможный проход по искусственному сооружению высокоскоростных поездов А1 - А10 и Б1 - Б11 (схемы осевых нагрузок этих поездов приведены в приложении Г), а также реальных высокоскоростных поездов, планируемых для эксплуатации на линии.

6.3.4 При выполнении динамических расчетов (вычисления динамических характеристик) однопутных и двухпутных пролетных строений высокоскоростными поездами загружается один путь.

Скорости, подлежащие рассмотрению

6.3.5 Для каждого поезда, указанного в задании, следует рассматривать ряд значений скоростей от 120 км/ч до расчетной максимальной скорости. Расчетную максимальную скорость следует принимать на 20 % выше проектной максимальной скорости на соответствующем участке магистрали [кроме расчетов комфортности и выносливости (см. 6.4.16 и 6.5.4.6)]. При выполнении динамических расчетов для проверок комфортности и выносливости за верхний предел скоростей принимают проектную максимальную скорость на участке.

6.3.6 Шаг изменения скоростей при расчетах должен устанавливаться таким образом, чтобы исключить вероятность пропуска зон резонанса и занижения пиковых значений амплитуд, скоростей и ускорений. В связи со значительным объемом вычислений шаг изменения скоростей может назначаться переменным. В области резонансных скоростей следует уменьшать шаг рассматриваемых скоростей. Порядок определения резонансных скоростей для балочных разрезных пролетных строений приведен в приложении Б.

Демпфирование конструкции

6.3.7 Величина пикового отклика конструкции зависит от демпфирования. Для несущих конструкций пролетных строений следует использовать нижние предельные значения коэффициентов демпфирования, приведенные в таблице 6.3.

Таблица 6.3 - Демпфирование несущих конструкций пролетных строений

При применении специальных конструктивных решений или устройств, повышающих демпфирующие свойства конструкции или ее элементов, коэффициенты демпфирования могут быть приняты отличными от приведенных в таблице 6.3. Использование в расчетах таких коэффициентов должно быть подтверждено результатами исследований.

Для балочных разрезных пролетных строений длиной менее 30 м при расчетах по методике А в соответствии с 6.3.10 должно быть учтено дополнительное демпфирование (приложение И).

Примечание - В настоящем своде правил используется коэффициент демпфирования (затухания) ζ, удобство которого для описания затухающих колебаний состоит в том, что при критическом значении ζ = 1 движение теряет колебательный характер (становится апериодическим).

Существуют и другие коэффициенты, характеризующие затухание колебаний: коэффициент неупругого сопротивления у и логарифмический декремент затухания 5.

Преимущество логарифмического декремента затухания заключается в его наглядности - он определяется как натуральный логарифм отношения двух последовательных амплитуд одного знака:

δ = ln(A₀/A₁).

Эти три коэффициента связаны соотношениями:

γ = 2ζ и δ = 2πζ.

Массы элементов конструкции

6.3.8 При формировании динамической модели сооружения следует уделять особое внимание массовым характеристикам элементов.

При выполнении динамических расчетов следует рассматривать две расчетные модели: с минимально возможной и максимально возможной массами конструкций (включая массу мостового полотна, элементов контактной сети, коммуникаций, шумозащитных экранов, а также других конструкций, которые могут быть расположены на пролетном строении):

- случай минимальной массы - для оценки максимальных ускорений;

- случай максимальной массы - для прогнозирования самых низких резонансных скоростей.

Примечания

1 Максимальные динамические эффекты, как правило, возникают на резонансных пиках на определенных скоростях, когда совпадают кратные значения частоты возбуждения и собственных частот конструкции или поезда. Вследствие резкого изменения значений (градиентов) амплитуд, скоростей и ускорений в зонах резонанса, даже незначительные отклонения параметров модели от реально возможных (в том числе и необоснованные «запасы») могут привести к серьезным ошибкам как в сторону недооценки этих факторов, так и к неоправданной их переоценке и, как следствие, к перерасходу материалов и увеличению стоимости сооружения.

Недооценка массы приводит к завышению частот конструкции и, соответственно, скоростей поезда, на которых происходит резонанс.

С другой стороны, максимальное ускорение конструкции в зоне резонанса обратно пропорционально массе. Переоценка массы может привести к заниженной оценке частот и ускорений.

Поэтому при формировании расчетной модели следует уделять особое внимание корректному назначению масс и жесткостей конструктивных элементов сооружения. Следует рассматривать не фиксированные значения этих характеристик и скоростей движения, а возможные диапазоны их изменения.

2 При определении минимальной массы балласта следует полагать, что толщина балласта минимальна, и он находится в сухом чистом состоянии. Плотность балласта может быть принята равной 1700 кг/м³.

3 При назначении максимальной массы балласта следует исходить из допусков на возможный подъем пути и принимать, что балласт имеет максимальную степень уплотнения, находится во влажном состоянии, а степень его загрязнения достигла предельно допустимого значения при эксплуатации.

4 Назначение максимальных и минимальных масс конструкций производится в каждом конкретном случае исходя из условия движения по сооружению высокоскоростной нагрузки без ограничения скорости (не следует рассматривать случаи ремонта или путевых работ).

5 Если массовые характеристики основных конструкций принимают по таблицам спецификаций рабочих чертежей, вариативность масс стальных конструкций допускается не учитывать, а железобетонных - учитывать коэффициентами 1,02 и 0,98 (максимальные и минимальные соответственно), в других случаях принимают 1,05 и 0,95 для стальных и бетонных элементов.

Жесткость конструкции

6.3.9 При выполнении динамических расчетов в расчетных моделях конструкций следует учитывать как верхние, так и нижние оценки жесткости элементов. Жесткости следует определять в предположении упругой работы элементов.

Примечания

1 Переоценка жесткости конструкции приводит к завышению собственных частот конструкции, смещению резонансных пиков и, соответственно, завышению скоростей поезда, на которых происходит резонанс.

2 Неоправданное (неаргументированное) занижение жесткости может привести к перерасходу материалов и, как следствие, увеличению стоимости сооружения.

3 Возможные отклонения жесткости реальной конструкции от жесткости расчетной модели назначаются в каждом конкретном случае, исходя из особенностей конструкции (число элементов и соединений, массивность сечений и другие соображения).

4 При определении жесткости железобетонных элементов сечения следует полагать, что все потери прошли (усадка, ползучесть, потери предварительного натяжения), а ширина раскрытия нормальных трещин не превышают допустимые значения (для оценки минимальной жесткости обычного железобетона).

Моделирование возбуждения и динамического поведения конструкции

6.3.10 В зависимости от длины пролета и сложности динамического поведения системы «поезд - пролетное строение» возможно использование двух методик и двух динамических моделей (см. таблицу 6.4).

Таблица 6.4 - Методики расчета, динамические модели и критерии их применимости

Методика А

При расчетах по данной методике динамическое воздействие может быть представлено набором сосредоточенных сил (см. приложение Г), перемещающихся по сооружению с заданной скоростью (модель II, приложение А). Методика может быть применена в случаях, перечисленных ниже, при отсутствии под плитой проезда мест существенного локального изменения жесткости (поперечных балок или других элементов, местная работа которых может вносить существенный вклад в картину динамического взаимодействия поезда и конструкции пролетного строения):

1) для расчетов плитных, сплошностенчатых (коробчатых и ребристых) разрезных балок пролетами до 60 м;

2) для разрезных балок при длинах пролета, превышающих 60 м, а также неразрезных, рамных и арочных систем при любых приведенных длинах пролета (см. В.3 и В.5 приложения В).

Методика Б

Для мостов других конструктивных решений (пролетные строения со сквозной решеткой: фермы, арки и др.), а также в случаях, когда под полотном проезжей части расположены элементы, местной работой которых нет оснований пренебрегать, следует производить динамические расчеты с учетом взаимодействия поезда и конструкции (с учетом подрессоренных/неподрессоренных масс, а также характеристик вагонов и тележек поезда) с использованием модели III (приложение А). В случаях, если необходимо учесть в расчете жесткости конструкции пути и его взаимодействие с несущей частью [например, если коэффициент динамики μ₂ не может быть вычислен по Ж.7 (приложение Ж)], следует использовать модель IV (приложение А).

6.3.11 Методика расчета должна учитывать следующие динамические характеристики конструкции:

- взаимодействие между изгибными и крутильными формами;

- близость соседних частот и формы соответствующих колебаний;

- влияние отдельных элементов пролетных строений (поперечные балки и т.д.).

6.3.12 Представление динамического воздействия сосредоточенными силами (см. таблицу 6.4, А.1 и А.2) при малых длинах загружения приводит к переоценке динамических эффектов (пикового отклика при резонансе). В этом случае:

- при длинах менее 10 м - должно быть учтено распределение давления от осей поезда на плиту проезда согласно приложению К. При расчетах железобетонных пролетных строений с ездой на балласте по методике А допускается вместо учета распределения нагрузки шпалами увеличивать дополнительное демпфирование на величину, равную 0,00176·(10 - L)³ %;

- при длинах менее 30 м - необходим учет динамического взаимодействия массы транспортного средства и моста одним из указанных способов:

- прямыми динамическими расчетами по модели III или IV (приложение А);

- увеличением коэффициента демпфирования согласно приложению И при расчетах по модели II (приложение А).

Ограничение частот колебаний пролетных строений по первой форме вертикальных колебаний

6.3.13 При проектировании по методике А следует назначать параметры пролетных строений, перечисленных в таблице 6.4, А.1 и А.2, такими, чтобы выполнялись следующие условия:

1) первая собственная частота вертикальных колебаний находилась в пределах

f1,min ≤ f1 ≤ f1,max;

(6.2)

2) соотношение первых частот колебаний по форме изгиба и по форме кручения удовлетворяло условию

f1,t ≤ 1,2f1,

(6.3)

где f₁ - первая собственная частота вертикальных изгибных колебаний, Гц;

f_1,min -нижний разрешенный предел частоты, Гц;

f_1,max - верхний разрешенный предел частоты, Гц;

f_1,t - первая собственная частота колебаний, связанная с кручением, Гц.

Предельные значения частот в зависимости от длины пролета приведены в приложении В.

В случаях, если расчетная длина пролета превышает 60 м, а также при расчетах пролетных строений, схема работы которых отлична от балочной разрезной, при выборе методики расчета следует руководствоваться указаниями, приведенными на рисунке 6.1:

- при невыполнении первой части условия (6.2) (если f₁ < f_1,min) пролетное строение должно быть запроектировано по методике Б (Б.1 или Б.2);

- при невыполнении второй части условия (6.2) (если f₁ > f_1,max) пролетное строение должно быть запроектировано по методике Б.2, при этом должны быть учтены неровности пути и дефекты колес (и соответствующее обоснование методов их учета).

Рисунок 6.1

Значение коэффициента динамики μ₂ может быть вычислено по формуле (Ж.3) только в том случае, если первая частота находится ниже верхнего предела f_1,max.

Результаты динамического расчета

6.3.14 В процессе выполнения динамических расчетов следует изучать динамическое поведение конструкции при прохождении высокоскоростных поездов. Следует обращать внимание на следующие особенности:

- взаимодействие между изгибными и крутильными формами;

- близость соседних частот и форм соответствующих колебаний;

- влияние отдельных элементов пролетных строений (поперечные балки и т.д.);

- скорости, на которых происходят резонансные явления и связанные с ними формы;

- поведение конструкции при расчетной максимальной скорости;

- зависимость характера динамического поведения от параметров поезда.

Варьируя параметрами сооружения (длина пролета, жесткость, масса, схема работы), следует добиваться снижения влияния резонансных явлений, а также более высокой достоверности результатов и меньшей их зависимости от вариации физико-механических и геометрических параметров сооружения.

Примечание - Реальное динамическое поведение конструкции всегда будет отличаться от теоретического. Это связано с несовершенством методики, условностями расчетной модели конструкции и поезда, а также неточностями значений различных характеристик модели. Все это может привести к тому, что влияние резонансных явлений в реальной конструкции может оказаться выше полученного в результате расчета. При назначении параметров сооружения следует добиваться, чтобы влияние возможных неточностей параметров, имеющих относительно низкую достоверность (например, весов и жесткостей элементов конструкции), оказывало меньшее влияние на результаты (изменив, например, схему работы или длину пролета).

6.3.15 В случае выполнения динамического анализа по методике А.1 (см. таблицу 6.4) результатами динамического расчета, используемыми для выполнения проверок надежности, являются:

- вертикальные ускорения на уровне верхнего строения пути (предельные значения ускорений приведены в 6.4.15);

- амплитуды колебаний (по всем рассматриваемым поездам), необходимые для вычисления коэффициента динамики (см. 6.3.17).

6.3.16 Результатами динамического анализа по методикам А.2 и Б (см. таблицу 6.4) являются пиковые значения факторов напряженно-деформированного состояния элементов сооружения в объеме, необходимом для выполнения проверок надежности по первой и второй группам предельных состояний.

Кроме того, при выполнении расчетов по методике Б с использованием моделей III и IV приложения А определяются максимальные вертикальные и горизонтальные ускорения на уровне вагонов (предельные значения ускорений приведены в 6.4.16).

Учет динамического взаимодействия поезда и пролетного строения

6.3.17 В случае выполнения динамического анализа по методике А.1 (см. таблицу 6.4) динамические эффекты, вызванные взаимодействием поезда и пролетного строения, следует учитывать умножением результатов статического расчета на коэффициент динамики μ₁ (совместно с μ₂ - см. 6.3.19). Значение коэффициента μ₁ следует вычислять согласно приложению Ж.

6.3.18 В случае динамического анализа по методикам А.2 и Б (см. таблицу 6.4) динамические эффекты (пиковые значения усилий, напряжений, ускорений, прогибов и др.) являются результатами расчета. В этом случае учитывать коэффициент μ₁ не следует.

Учет дефектов рельсового пути и колес поезда

6.3.19 Динамические эффекты, вызванные дефектами рельсового пути и несовершенствами колес поезда, учитываются в расчетах по методикам А.1, А.2 и Б.1 (см. таблицу 6.4) путем умножения результатов расчета (усилий, напряжений, ускорений, прогибов) на коэффициент μ₂.

В случае динамического анализа по методике А.1 (см. таблицу 6.4) на этот коэффициент следует умножать результаты статического нагружения пролетного строения высокоскоростными поездами (совместно с μ₁ - см. 6.3.17); в случае использования методик А.2, а также методики Б.1 и модели III (приложение А) - пиковые значения результатов динамического расчета.

При использовании методики Б.2 и модели IV (приложение А) динамические эффекты учитывают в пиковых значениях факторов, и умножать результаты на μ₂ не следует.

При выполнении динамических расчетов по методике Б.2 при моделировании несовершенств пути следует руководствоваться приложением Т.

Значение коэффициента динамики μ₂ следует вычислять согласно приложению Ж.

Продольный профиль пути

6.3.20 Предельные отклонения профиля пути от проектного положения, приведенные в таблице 6.5, связаны с обеспечением требований комфорта, предельного обезгруживания колес поезда и сохранности конструкций пути.

Продольный профиль пути следует моделировать при расчетах по методикам Б.1 и Б.2 (см. таблицу 6.5). Профиль должен соответствовать проектному и учитывать строительный подъем, углы перелома и мероприятия по регулировке профиля пути. Кроме этого, необходимо учитывать: неровности пути в соответствии с 6.3.19, изменения профиля при температуре, осадки опор, устоев и участков насыпей подходов, а для железобетонных и сталежелезобетонных пролетных строений - также усадку¹⁾ и ползучесть бетона.

Осадки оснований опор и ползучесть бетона пролетных строений следует учитывать только за время эксплуатации.

При выполнении требований по предельным изменениям профиля следует учитывать положения 6.4.22.

____________

¹⁾ Деформации пролетных строений, вызванные усадкой бетона, происходят сразу после бетонирования. Процесс усадки, как правило, заканчивается до начала эксплуатации и учитывается при разработке ППР и назначении строительного подъема.

Таблица 6.5 - Предельные изменения профиля, вызванные осадкой оснований опор и ползучестью бетона

Ускорения при динамических расчетах

6.3.21 Следует рассматривать проверки максимальных пиковых ускорений пролетного строения, гарантирующих устойчивость рельсового пути (см. 6.4.15), как требование предельного состояния второй группы - безопасности железнодорожного движения согласно 6.4.2.

Ограничение вертикальных и горизонтальных ускорений в вагоне связано с обеспечением комфорта пассажиров (см. 6.4.16). Проверку предельных ускорений в вагоне поезда необходимо выполнять в том случае, если параметры пролетного строения не удовлетворяют условиям А.1, А.2 и Б.1 (см. таблицу 6.4) и, кроме этого, не выполнены критерии предельных вертикальных прогибов. При расчетах по методике Б.2 проверка ускорений в вагоне обязательна.

Контроль обезгруживания колес

6.3.22 В случае использования методик Б.1 и Б.2 (см. таблицу 6.4) необходимо выполнять прямые проверки предельного обезгруживания колес высокоскоростных поездов согласно 6.4.17.

Данное требование следует рассматривать как требование безопасности железнодорожного движения.

6.4 Расчеты по предельным состояниям второй группы

6.4.1 Конструкции искусственных сооружений и их элементы должны удовлетворять требованиям предельных состояний второй группы и для них должны быть выполнены условия, перечисленные в таблице 6.6.

Требования таблицы 6.6 по предельным углам перелома пути в профиле и плане, взаимному смещению торцов пролетных строений, смещению верха опор и дополнительным напряжениям в рельсах являются критериями безопасности движения и обеспечивают стабильность работы конструкций верхнего строения пути (рельсов, скреплений и др.).

6.4.2 При вычислении значений левой части условия надежности в соответствии с 6.1.17 по предельным состояниям второй группы коэффициенты надежности по нагрузке γ_f и по ответственности γ_п принимаются равными 1,0.

6.4.3 Проверки надежности по предельным состояниям второй группы не выполняются при особых сочетаниях нагрузок.

Таблица 6.6 - Условия надежности по предельным состояниям второй группы. Учитываемые нагрузки и воздействия, число загружаемых путей и коэффициенты динамики

Прогибы, смещения и углы поворота

6.4.4 Прогибы, смещения и углы поворота не должны превышать значений, приведенных в таблице 6.7.

Таблица 6.7 - Предельные значения упругих прогибов, смещений и углов поворота

Предельные значения прогибов и углов поворота приведены на рисунке 6.2 и в таблицах 6.8 - 6.13.

6.4.5 Требования упругих предельных прогибов пролетного строения и скручивания пути (см. пункты 1 - 3 таблицы 6.7), а также углов перелома профиля обеспечивают минимальную жесткость пролетного строения и являются критериями комфортного проезда пассажиров и безопасности движения¹⁾.

Требования пунктов 1 - 3 таблицы 6.7 должны выполняться при учете вертикальных и горизонтальных компонент нагрузок от поездов класса С8 (эталонная нагрузка), а также от прочих нагрузок и воздействий. Нагрузки и коэффициенты следует учитывать согласно 6.4.2.

Для пролетных строений, удовлетворяющих условиям А.1 и А.2 (см. таблицу 6.4), критерии комфортности обеспечиваются косвенно при выполнении требований по вертикальным прогибам, углам перелома и скручиванию, а также диапазону собственных частот (6.3.13). Для других пролетных строений необходимо выполнять динамические расчеты по моделям III и IV приложения А и проводить проверки предельных ускорений в вагоне (см. 6.4.16).

Предельные прогибы определяются от вертикальной эталонной нагрузки. В качестве эталонной нагрузки принимают эквивалентную железнодорожную нагрузку С8 на одном пути с учетом коэффициента динамики (таблица Ж.4 приложения Ж).

____________

¹⁾ Требования по предельным углам перелома пути в профиле наряду с другими требованиями (смещения в плане, взаимное смещение торцов пролетных строений, а также пролетных строений и пути, смещения верха опор и дополнительные напряжения в рельсах) являются критериями безопасности движения и обеспечивают надежность работы конструкций верхнего строения пути (рельсов, скреплений и др.) и одновременно являются критериями комфортного проезда пассажиров.

Таблица 6.8 - Предельные вертикальные прогибы

 

L - расчетная длина пролетного строения; для неразрезных, рамных и арочных пролетных
строений определяется в соответствии с указаниями В.5 приложения В

Рисунок 6.2 - Предельные вертикальные прогибы

Предельные прогибы (см. таблицу 6.8 и рисунок 6.2) приведены для разрезных двухпутных пролетных строений и для тех случаев, если сооружение содержит три и более одинаковых расположенных друг за другом пролетных строений.

Для сооружений с другими статическими схемами работы, удовлетворяющих условиям А.1 и А.2 (см. таблицу 6.4), отношение длины пролета к предельному прогибу (L/δ) следует умножать на поправочные коэффициенты, приведенные в таблице 6.9.

Скручивание пролетного строения определяется от вертикальной железнодорожной эталонной нагрузки С8 и контролируется скручиванием одного из путей как изменение перепада отметок ниток рельсов.

Перепад отметок двух рельсов одного пути не должен превышать 1 мм на 3 м пути.

Таблица 6.9 - Поправочные коэффициенты предельного прогиба для сооружений разных схем

Коэффициенты, приведенные в таблице 6.9, могут быть применены одновременно. При этом отношение L/δ с учетом поправочных коэффициентов не должно быть менее 800.

6.4.6 Требования по предельным углам перелома пути в профиле и плане, взаимному смещению торцов пролетных строений, смещению верха опор и дополнительным напряжениям в рельсах в соответствии с пунктами 4 - 7 таблицы 6.7 являются критериями безопасности движения и обеспечивают надежность работы конструкций верхнего строения пути (рельсов, скреплений и др.).

6.4.7 Требования по предельному повороту опорного сечения δΘ и соответствующим предельным вертикальным δН_Θ и горизонтальным δB_Θ смещениям консоли пролетного строения должны быть выполнены при учете только вертикальных воздействий от высокоскоростных поездов и поездов класса С8 с коэффициентами, указанными в 6.4.2.

При типовом проектировании пролетных строений, в тех случаях, когда неизвестно будущее положение пролетного строения в составе мостового сооружения, следует использовать предельные углы поворота консоли δΘ, приведенные в таблице 6.10.

При индивидуальном проектировании в зависимости от расположения перелома профиля следует использовать предельные взаимные смещения (см. рисунок 6.3) примыкающих элементов конструкций по таблице 6.11.

Рисунок 6.3 - Смещение консоли пролетного строения и ограничение
углов перелома профиля

Таблица 6.10 - Предельный угол поворота консоли δΘ (Θ₀, Θ₁, Θ₂)¹⁾, ‰

Таблица 6.11 - Предельные взаимные смещения консолей пролетных строений

6.4.8 Требования по предельным взаимным линейным смещениям пролетных строений δх, а также взаимным смещениям рельсов и плиты пролетного строения от торможения (тяги) должны быть выполнены при устройстве на сооружении бесстыкового пути.

Ограничения по взаимным горизонтальным смещениям могут не выполняться в случаях, когда устройство компенсации удлинения рельсов (уравнительный прибор) установлено на конце одного из смежных пролетных строений, а в случае устройства пути на балласте последний конструктивно разорван между смежными пролетными строениями (или пролетным строением и устоем).

Требования по предельным взаимным линейным смещениям должны быть выполнены от торможения (тяги) высокоскоростных поездов (с двух путей) и поездов класса С8 (с одного пути) в соответствии с 6.6.2.17 - 6.6.2.24 с коэффициентами сочетаний по 6.6.5 (для второго предельного состояния, как для критерия безопасности движения).

Повороты опорного сечения и соответствующие вертикальные и горизонтальные смещения консоли пролетного строения, взаимные линейные смещения и дополнительные напряжения в рельсах должны быть вычислены как максимальные при расчетах совместной работы конструкции пути и несущих элементов моста по 6.6.3.25 - 6.6.3.29 при различных положениях временной нагрузки на мосту.

Чрезмерные взаимные смещения пути и пролетного строения могут привести к разуплотнению балласта и изменению параметров взаимодействия пути и сооружения.

Предельные смещения также косвенно ограничивают дополнительные продольные напряжения в рельсах.

Следует контролировать расчетом следующие взаимные смещения от сил торможения (тяги) (рисунок 6.4).

Рисунок 6.4 - Взаимные смещения пути и пролетного строения от торможения (тяги)

Рисунок 6.5 - Взаимные смещения пролетных строений от торможения (тяги)
и температуры

Таблица 6.12 - Предельные взаимные линейные смещения от торможения (тяги)

6.4.9 При превышении предельных смещений (см. таблицы 6.11 или 6.12), а также в случаях, указанных в 5.6.6, следует соответствующим образом обосновать надежность и эксплуатационную пригодность конструкций верхнего строения пути (устойчивость балласта, разрыв и излом рельсов, надежность скреплений, стыков и других элементов), а также конструкций пролетных строений и опорных частей.

6.4.10 Угол перелома профиля в зоне примыкания насыпи подходов к устою моста, вычисленный по линии упругих прогибов при проходе поездов ВСП и С8, не должен превышать 1 ‰.

6.4.11 Если сооружение расположено на уклоне в профиле, следует во взаимных вертикальных смещениях δН_Θ (таблица 6.11) также учитывать смещения, возникающие при температурных удлинениях пролетных строений (в том случае, если не предусмотрены мероприятия, исключающие вертикальные смещения).

Взаимодействие пути и сооружения

6.4.12 При взаимодействии пути и пролетных строений при изменении температур, торможении или разгоне поезда возникают смещения и усилия в элементах пути и пролетных строениях, опорных частях и опорах, а также в основаниях опор.

Эти смещения и усилия должны учитываться при обоснованиях надежности опорных частей, опор и фундаментов.

6.4.13 Смещения, полученные в результате расчетов совместной работы пути и моста, должны быть использованы при проектировании уравнительных приборов.

6.4.14 Дополнительные напряжения в рельсах должны быть определены по всей длине сооружения и за его пределами в соответствии с Н.3.4 приложения Н. Напряжения определяются от сочетаний вертикальных нагрузок, торможения, тяги и температуры согласно таблице 6.6 пункта 6.4.2 с учетом коэффициентов s₁ (см. 6.6.5.1) и коэффициентов сочетаний таблицы 6.28.

Дополнительные напряжения в рельсах не должны превышать предельных значений, приведенных в таблице 6.13.

Таблица 6.13 - Предельные дополнительные напряжения в рельсах

Контроль ускорений при динамических расчетах

6.4.15 Проверки максимальных пиковых ускорений пролетного строения, контролируемые на уровне рельсового пути и гарантирующие его устойчивость, следует рассматривать как требование предельного состояния второй группы - безопасности железнодорожного движения. Предельные вертикальные ускорения на уровне верхнего строения пути не должны превышать:

- при устройстве пути на балласте - 0,35g м/с²;

- при жестком основании пути (плиты) - 0,50g м/с².

6.4.16 Ограничение вертикальных и горизонтальных ускорений в вагоне связано с обеспечением комфортности пассажиров (см. 6.4.1 - 6.4.5). Вертикальные ускорения на уровне расположения пассажиров в вагоне не должны превышать:

1,3 м/с² - если в расчете учитываются неровности пути и дефекты колес;

1,0 м/с² - если неровности пути и дефекты колес в расчете не учитываются.

Горизонтальные ускорения не должны превышать 1,0 м/с².

При расчетах по методикам А.1 и А.2 выполнение проверок предельных ускорений в вагоне не требуется, комфортность обеспечивается выполнением условия предельных прогибов, указанных в 6.4.4 - 6.4.5, и разрешенного диапазона частот (приложение В).

При расчетах по методикам Б.1 и Б.2 (см. 6.3.10) пиковые значения ускорений в вагоне являются результатом динамического расчета по моделям III и IV (приложение А). Динамические расчеты следует проводить в диапазоне скоростей от 120 км/ч до проектной максимальной скорости на участке (6.3.5). Горизонтальные ускорения на уровне расположения пассажиров в вагоне необходимо контролировать расчетом в случаях косого в плане расположения поперечных балок (диафрагм) или опорных частей.

Допускается проверять выполнение критерия комфортного проезда пассажиров иными методами, согласующимися с действующими нормативными документами, при этом расчет должен выполняться по методике Б при параметрах поезда, заданных в соответствии с приложением У.

Обезгруживание колес

6.4.17 Требование контроля вертикальных и поперечных усилий в зоне контакта колес поезда и рельсов следует рассматривать как требование безопасности железнодорожного движения.

В случае использования методик Б.1 и Б.2 необходимо выполнять прямые проверки предельного обезгруживания колес высокоскоростных поездов, контролируя соблюдение следующих условий:

	(6.4)
	(6.5)
	(6.6)

где P_min,i,j - минимальное давление i-го колеса j-го поезда с учетом динамики, центробежной силы, а также эксцентриситетов e_q и e_s (см. 6.6.2.6);

P_stat,i,j - статическое давление i-го колеса j-го поезда;

Y_i,j - поперечная сила, передаваемая i-м колесом j-го поезда;

Р_i,j - текущее давление i-го колеса j-го поезда;

Y_0,k,j - поперечная сила, передаваемая k-й колесной парой j-го поезда, кН;

Р_0,k,j - статическая осевая нагрузка от k-й колесной пары j-го поезда, кН.

При расчетах по методике Б.1 минимальное давление P_min,i,j в (6.4) следует определять с учетом коэффициента динамики (1 - μ₂).

Расчеты трещиностойкости бетона

6.4.18 Расчеты, контролирующие недопущение отказов конструкций по признаку трещинообразования, приведены в разделах 7 и 9 и включают проверки:

- нормальных сжимающих напряжений для исключения возможности продольного трещинообразования;

- главных напряжений в тонкостенных элементах между поперечным армированием;

- образования и раскрытия трещин (если допускается для данного элемента) в зонах растягивающих напряжений для исключения возможности коррозии арматуры и снижения сроков службы.

Предельные эксцентриситеты и давление на грунт

6.4.19 Для контроля растягивающих напряжений в бетонных элементах опор и непревышения средних по подошве и краевых напряжений в грунте, расположенном под подошвой фундамента (в том числе условного), в условиях нормальной эксплуатации следует выполнять проверки, указанные в разделе 10 и СП 35.13330.2011 (пункты 7.66 - 7.68; 11.7 - 11.15 и приложение 3). Для расчетов давлений на грунт в случаях, не предусмотренных в СП 35.13330, следует руководствоваться указаниями СП 22.13330.

Осадки основания, ползучесть и усадка бетона

6.4.20 Осадки оснований опор, а также усадку и ползучесть бетона пролетных строений следует учитывать раздельно: за время строительства (до ввода сооружения в эксплуатацию) и за время эксплуатации (после начала движения).

При проектировании следует применять такие инженерные решения по конструкциям и по производству работ, которые позволяют минимизировать возможные необратимые процессы осадок и кренов оснований и ползучести бетона, как во время строительства, так и продолжающиеся после пуска сооружения в эксплуатацию.

Необходимо минимизировать также неравномерность осадок, как по ширине фундамента (крены), так и соседних опор.

Необходимо учитывать, что полная конечная осадка включает две составляющие: начальную (мгновенную) и замедленную (запаздывающую) (см. 10.10 - 10.12).

6.4.21 Влияние осадок, усадки и ползучести бетона, реализация которых происходит в период строительства и до начала эксплуатации сооружения, на расчетные геометрические параметры конструкции может быть частично или полностью нивелировано: последовательностью организации работ, предусмотренным проектом завышением (по отношению к проектному положению) контрольных отметок или другими мероприятиями.

6.4.22 Конструктивные решения, применяемые при проектировании фундаментов опор и пролетных строений мостовых сооружений, должны обеспечивать значения изменений профиля в процессе эксплуатации не более указанных в таблице 6.5.

Эти требования могут не соблюдаться, если проектом предусмотрены конструкции или мероприятия по регулировке профиля в требуемых для компенсации осадок диапазонах (например, корректировкой толщины балласта).

Для неразрезных, рамных и арочных конструкций больших пролетов, когда выполнение требований таблицы 6.5 приводит к нерациональным проектным решениям, допускается превышать предельные значения, указанные в таблице 6.5, но не более чем в два раза. В этом случае обязательно выполнение динамических расчетов по методике Б.2 с контролем ускорений в вагоне и обезгруживания колес.

6.4.23 В необходимых случаях для оценки напряженно-деформированного состояния конструкций сооружений с учетом длительных процессов и прогноза времени консолидации основания следует проводить расчет осадок во времени согласно СП 22.13330.2016 (пункт 5.6.5).

6.4.24 В случаях, если выполнение требований по контролю предельных осадок приводит к технически или экономически нерациональным решениям, следует рассматривать варианты возможного изменения как расчетных, так и предельных значений деформаций основания за счет применения мероприятий, указанных в СП 22.13330.2016 (подраздел 5.9).

6.5 Расчеты по предельным состояниям первой группы

6.5.1 Общие положения

6.5.1.1 Расчеты по предельным состояниям первой группы производят по:

- устойчивости против опрокидывания;

- прочности и устойчивости элементов конструкции;

- выносливости элементов.

Расчеты производятся на следующие сочетания нагрузок:

- основные;

- дополнительные;

- особые;

- строительные.

6.5.1.2 Состав расчетов по первой группе предельных состояний и учитываемые при этом коэффициенты приведены в таблице 6.14.

Таблица 6.14 - Расчеты по предельным состояниям первой группы. Коэффициенты

6.5.1.3 При расчетах по первой группе предельных состояний в случаях, перечисленных в таблице 6.14, коэффициенты надежности по нагрузкам γ_f и коэффициенты динамики следует принимать согласно таблицам 6.15 - 6.19.

Таблица 6.15 - Постоянные нагрузки. Коэффициенты надежности по нагрузке

Таблица 6.16 - Временные подвижные нагрузки. Коэффициенты надежности по нагрузке и коэффициенты динамики

Таблица 6.17 - Прочие нагрузки и воздействия. Коэффициенты надежности

Таблица 6.18 - Особые нагрузки. Коэффициенты надежности по нагрузке

Таблица 6.19 - Строительные нагрузки. Коэффициенты надежности по нагрузке

6.5.1.4 В каждом из рассматриваемых сочетаний коэффициент надежности γ_f постоянных нагрузок и воздействий, указанных в таблицах 6.9 и 6.13 и имеющих одну природу (вес, натяжение и др.), следует принимать одинаковыми (> 1,0 или < 1,0), за исключением расчетов по устойчивости положения, в которых γ_f принимают в соответствии с 6.5.2.7 и 6.5.2.8.

6.5.2 Расчеты устойчивости положения

Общие указания

6.5.2.1 Целью расчета по устойчивости положения является недопущение опрокидывания и (или) сдвига элементов конструкции или конструкции совместно с основанием. Принимаемая в расчете схема (при достижении предельного состояния) должна быть статически и кинематически возможна.

6.5.2.2 Расчет устойчивости совместно с основанием в общем случае следует выполнять методами теории предельного равновесия, основанными на поиске наиболее опасных поверхностей скольжения. Возможные поверхности скольжения, отделяющие сдвигаемый массив грунта от неподвижного, могут быть приняты круглоцилиндрическими, ломаными, в виде логарифмической спирали или другой формы.

6.5.2.3 Для каждой возможной поверхности скольжения вычисляют предельную нагрузку. При этом используют соотношения между вертикальными, горизонтальными и моментными компонентами нагрузки, которые ожидаются в момент потери устойчивости и описывают нагрузку одним параметром. Этот параметр определяется из условия равновесия сил (в проекции на заданную ось) или моментов (относительно заданной оси). В качестве предельной нагрузки принимают минимальное значение.

6.5.2.4 В число рассматриваемых при определении равновесия сил включают постоянные вертикальные, горизонтальные и моментные нагрузки от веса элементов сооружения и грунта, фильтрационные силы, силы трения и сцепления по выбранной поверхности скольжения, нагрузки от временных воздействий, активное и (или) пассивное давление грунта на сдвигаемую часть грунтового массива вне поверхности скольжения.

6.5.2.5 Действующие и предельные нагрузки вычисляются по первому предельному состоянию, при этом коэффициенты надежности по нагрузке γ_f следует принимать:

а) действующие (опрокидывающие, сдвигающие) нагрузки:

- для постоянных и временных нагрузок - γ_f > 1 (γ_т < 1).

б) удерживающие (предельные) нагрузки:

- для постоянных нагрузок - γ_f < 1 (γ_т > 1);

- для вертикальной подвижной нагрузки (от порожнего состава) - γ_f = 1.

Примечание - При вычислении действующих и удерживающих сил трения, сцепления или нагрузок от веса грунта коэффициенты γ_т к нормативным значениям угла внутреннего трения, сцепления и плотности грунта следует назначать > 1 или < 1 в зависимости от принадлежности фактора к действующим или удерживающим нагрузкам, но одинаковыми для одного и того же слоя грунта.

При затруднениях по отнесению указанных выше сил к сдвигающим или удерживающим нагрузкам следует проводить два расчета и считать расчетным худший случай.

6.5.2.6 В соответствующих случаях, руководствуясь указаниями СП 35.13330.2011 (пункт 11.6), необходимо учитывать уменьшение веса конструкции вследствие взвешивающего действия воды.

Устойчивость против опрокидывания

6.5.2.7 Устойчивость положения против опрокидывания конструкций, опирающихся на отдельные опоры (например, при уравновешенном монтаже или на движке пролетного строения), а также фундаментов на грунтовых основаниях следует рассчитывать по формуле

(6.7)

где М_u - момент опрокидывающих сил относительно оси возможного поворота(опрокидывания) конструкции;

M_z - момент удерживающих сил относительно той же оси;

m - коэффициент условий работы, принимаемый по таблице 6.20;

γ_п - коэффициент надежности по ответственности (назначению) по таблице 6.20.

Таблица 6.20

Коэффициенты надежности по нагрузке при вычислении опрокидывающих М_u и удерживающих M_z моментов следует принимать по таблицам 6.16 - 6.18 и 6.20.

Устойчивость против сдвига

6.5.2.8 Устойчивость положения конструкций против сдвига (скольжения) следует рассчитывать по формуле

(6.8)

где Q_r - сдвигающая сила, равная сумме проекций сдвигающих сил на направление возможного сдвига;

Q_z - удерживающая сила, равная сумме проекций удерживающих сил на направление возможного сдвига;

m - коэффициент условий работы, принимаемый равным 0,9;

γ_п - коэффициент надежности по назначению согласно таблице 6.20.

Коэффициенты надежности по нагрузке при вычислении сдвигающих Q_r и удерживающих Q_z сил следует принимать по таблицам 6.15 - 6.17 и 6.19.

Примечания

1 При расчете по плоскому сдвигу в качестве удерживающей горизонтальной силы, создаваемой грунтом, следует принимать силу, значение которой не превышает активного давления грунта.

2 Силы трения в основании определяют по коэффициентам трения, указанным в СП 35.13330.2011 (раздел 11). Коэффициент трения между блоками кладки следует принимать равным 0,55.

6.5.3 Расчеты прочности и устойчивости

6.5.3.1 Расчеты по устойчивости положения, а также по прочности и устойчивости элементов отражают случаи экстремальных нагрузок, возможных на стадии эксплуатации сооружения, вероятности появления которых отражаются коэффициентами надежности по нагрузкам γ_f > 1,0 с учетом ответственности сооружения γ_п.

6.5.3.2 При расчетах прочности и устойчивости следует учитывать динамический характер нагрузок от поездов в полном объеме.

В случаях выполнения расчетов по сочетаниям с ВСП по упрощенной методике А динамический характер воздействий учитывается коэффициентами динамики (1 + μ₁ + μ₂) к статическим составляющим нагрузок (см. приложение Ж); при расчетах по методике Б - прямыми динамическими расчетами, как экстремальные (пиковые) значения с учетом коэффициента динамики (1 + μ₂).

При выполнении расчетов на нагрузки поездов обычных скоростей движения (СК) динамические воздействия поездов учитываются коэффициентом динамики (1 + μ) по Ж.10 (приложение Ж).

6.5.4 Расчеты выносливости

6.5.4.1 Расчеты выносливости (усталости, износа) отражают вероятность отказа сооружения по признаку снижения физико-механических свойств материала, а также появления дефектов в соединениях (стыках, сварных швах).

6.5.4.2 Вероятность отказов по признаку выносливости оценивают на интервале срока службы сооружения (100 лет).

6.5.4.3 Величина снижения прочностных характеристик материалов и стыков зависит от следующих факторов:

- уровня напряженного состояния (близость к предельным значениям или к пластической зоне и параметры асимметрии циклов приложения нагрузок (амплитуды и скорости возрастания нагрузок));

- деградации свойств материалов или изменения геометрии сечений, связанные с «возрастом» элементов (деградация бетона, коррозия стали и др.).

При отсутствии данных по конкретному набору поездов, эксплуатируемых на участке магистрали, характеристик этих поездов и интенсивности их обращения, а также данных по зависимостям снижения свойств материалов и расстройству стыков от динамических воздействий, характерных для поездов ВСП, следует учитывать снижение прочностных характеристик материалов по методикам разделов 7 и 8, а также СП 35.13330.2011 (раздел 9):

- для арматуры и бетона - коэффициентами m_as1, m_ар1 и m_b1 (см. СП 35.13330.2011 (пункты 7.39, 7.26)) и учетом п₁ согласно СП 35.13330.2011 (пункт 7.48);

- для стали - согласно положениям разделов 8, 9 и приложения Н.

6.5.4.4 Расчеты выносливости выполняются только от регулярно проходящих по сооружению ВСП. Влияние нагрузки СК (поезда обслуживания) на выносливость элементов конструкции не учитывается.

6.5.4.5 В отличие от расчетов прочности, где расчет производится на случаи экстремальных нагрузок (один раз на срок службы), при расчетах выносливости принимаются во внимание средние, значимые для выносливости, интенсивности воздействий от обращающейся нагрузки.

При отсутствии данных эксплуатации на линии конкретного набора поездов, их характеристик, а также интенсивности их обращения по участкам магистрали следует учитывать средний характер нагрузок при расчетах по выносливости следующим образом:

- учитывать нагрузки только с одного пути;

- рассматривать нормативные значения интенсивностей нагрузок от ВСП, принимая коэффициент надежности по ответственности γ_п = 1,0 и коэффициент надежности по нагрузкам γ_f = 1,0;

- учитывать средний характер динамических воздействий от ВСП снижением:

- при расчетах по методике А.1 (см. 6.3.10 и Ж.4 приложения Ж) - коэффициента динамики 1 + 1/2μ₁ + μ₂;

- при расчетах по методикам А.2 и Б (см. 6.3.10) - пиковых откликов силовых факторов в элементах сооружения (см. Ж.5 и Ж.6 приложения Ж).

При вычислении интенсивностей вертикальных воздействий, а также при определении асимметрии циклов следует учитывать максимальные и минимальные значения соответствующего фактора, учитывая в том числе «разгружающую» динамику в соответствии с Ж.3 (приложение Ж).

6.5.4.6 При расчетах по методикам А.2 и Б (см. 6.3.10) динамические расчеты следует проводить в диапазоне скоростей от 120 км/ч до проектной максимальной скорости на участке (6.3.5).

6.5.4.7 Расчету на выносливость подлежат несущие элементы пролетных строений (включая плиты проезда), опоры и опорные части.

На выносливость не рассчитывают:

- фундаменты всех видов;

- трубы¹⁾;

- бетон растянутой зоны;

- арматуру, работающую только на сжатие.

____________

¹⁾ При толщине засыпки над звеньями труб более 2,5 м (1,5 м) (см. 5.2.5).

6.6 Нагрузки и воздействия

6.6.1 Постоянные нагрузки и воздействия

6.6.1.1 Нормативную вертикальную нагрузку от собственного веса конструкций, а также постоянных смотровых приспособлений, опор и проводов линий электрификации и связи, трубопроводов и т.д. следует определять по проектным объемам.

6.6.1.2 Для балочных пролетных строений нагрузку от собственного веса допускается принимать равномерно распределенной по длине пролета, если величина ее на отдельных участках отклоняется от среднего значения не более чем на 10 %.

6.6.1.3 Вес сварных швов, а также выступающих частей высокопрочных болтов с гайками и двумя шайбами допускается принимать в процентах к общему весу металла по таблице 6.21.

Таблица 6.21 - Учет веса сварных швов и метизов

6.6.1.4 Нормативное воздействие предварительного напряжения (в том числе регулирования усилий) в конструкции следует устанавливать по предусмотренному (контролируемому) усилию с учетом нормативных величин потерь, соответствующих рассматриваемой стадии работы.

В железобетонных и сталежелезобетонных конструкциях кроме потерь, связанных с технологией выполнения работ по напряжению и регулированию усилий, следует учитывать также потери, вызываемые усадкой и ползучестью бетона.

6.6.1.5 Нормативное давление грунта от веса насыпи на опоры мостов и звенья труб следует определять по формулам, кПа:

а) вертикальное давление:

- для опор мостов и подпорных стен

pγn = ρn·h;

(6.9)

- для звеньев труб

pγn = cv ρn·h;

(6.10)

б) горизонтальное (боковое) давление

(6.11)

где h - высота засыпки, м, определяемая для устоев мостов по СП 35.13330.2011(приложение Е), для звеньев труб по СП 35.13330.2011 (приложение Ж);

ρ_п - нормативный удельный вес грунта, кН/м³;

C_v - коэффициент вертикального давления, определяемый по СП 35.13330.2011 (приложение Ж);

с_п - нормативное значение сцепления;

τ_п - коэффициент нормативного бокового давления грунта засыпки береговых опор мостов, определяемый по формуле

τп = tg2(45° - φn/2)

(6.12)

где φ_n - нормативный угол внутреннего трения грунта, градусы.

Примечание - Формулы (6.11) и (6.12) неприменимы при расчетах:

- опор мостов, а также звеньев труб, смещение которых в сторону от насыпи на величину более 1/1000H невозможно кинематически или приводит к нарушению работоспособности опоры (жесткие рамы, распорные системы, основания с большой горизонтальной жесткостью и др.);

- устоев мостов с «положительным» наклоном задней грани (все углы призмы обрушения < 90°);

- оголовков и крыльев труб, а также элементов устоев и опор, расположенных на склонах насыпей;

- насыпей из армированного грунта.

6.6.1.6 При определении давления от укрепленных участков насыпи (см. 5.2.5 и 5.7.2) следует рассматривать два случая:

- случай максимального воздействия грунта - давление определяется по 6.6.1.5; характеристики грунта принимают соответствующими засыпке, используемой для укрепленного участка (например, щебень); влияние связующих растворов или других способов укрепления не учитывают;

- случай отсутствия воздействий со стороны насыпи.

Допускается проводить специальные расчеты, учитывающие характеристики грунтов укрепленной зоны, а также производство работ по ее устройству, обосновывающие предельно возможный диапазон давлений с обеспеченностью, соответствующей требованиям подраздела 6.1.

6.6.1.7 Значения ρ_п и φ_п следует, как правило, принимать на основании лабораторных исследований образцов грунтов, предназначенных для засыпки опор мостов, подпорных стен и труб (при доверительной вероятности нормативных значений 0,90).

При типовом проектировании и только для грунта песчаной насыпи при определении нормативного давления грунта допускается принимать:

а) удельный нормативный вес грунта засыпки ρ_п = 17,7 кН/м³;

б) нормативный угол внутреннего трения φ_п = 35° (для устоев при засыпке песчаным дренирующим грунтом);

в) нормативное значение сцепления грунта с_п = 0.

Для предварительных расчетов допускается определять нормативные значения характеристик грунтов по СП 22.13330.2016 (см. таблицы А.1 - А.8 приложения А).

6.6.1.8 Методика определения равнодействующей нормативного и расчетного горизонтального (бокового) давления на опоры мостов от собственного веса грунта приведена в СП 35.13330.2011 (приложение Е).

При определении давления грунтов в случаях, не попадающих под ограничения применимости формул (6.9) - (6.12), следует пользоваться указаниями СП 22.13330.2016 (раздел 9).

6.6.1.9 Нормативное гидростатическое давление (взвешивающее действие воды) следует определять в соответствии с указаниями раздела 10.

6.6.1.10 Нормативное воздействие усадки и ползучести бетона следует принимать в виде относительных деформаций и учитывать при определении перемещений и усилий в конструкциях.

Ползучесть бетона определяется только от действия постоянных нагрузок.

Значения нормативных деформаций усадки и ползучести для рассматриваемой стадии работы следует определять по значениям предельных относительных деформаций усадки бетона ε_п и удельных деформаций ползучести бетона с_п в соответствии с указаниями разделов 7 и 9.

6.6.1.11 Нормативное воздействие от осадки грунта в основании опор мостов следует принимать по результатам расчета на смещения от осадок фундаментов.

6.6.1.12 Коэффициенты надежности по нагрузке γ_f для указанных в 6.6.1.1 - 6.6.1.4, 6.6.1.9 - 6.6.1.11 постоянных нагрузок и воздействий следует принимать по таблице 6.15, расчетные давления грунта - по 6.6.1.13 и 6.6.1.14. При этом на всех загружаемых нагрузкой участках линий влияния (в одном расчетном случае) значения γ_f для каждой из нагрузок следует принимать одинаковыми во всех случаях, за исключением расчетов по устойчивости положения, в которых γ_f для разных загружаемых участков принимается в соответствии с указаниями 6.5.2.5, и расчетов на разницу осадок грунта в основании соседних опор моста.

6.6.1.13 При расчетах по первой группе предельных состояний расчетные нагрузки от вертикального и горизонтального давления грунтов на опоры мостов и трубы следует определять при расчетных значениях характеристик грунтов.

Давление грунтов следует принимать по формулам (6.9) - (6.12), подставляя в них расчетные характеристики грунтов. При этом расчетные значения характеристик грунтов принимают при доверительной вероятности 0,98. Расчетные характеристики грунтов следует определять по формуле

X = Xn/γg,

(6.13)

где Х_п - нормативное значение данной характеристики;

γ_g - коэффициент надежности по грунту.

Примечание - Расчетные значения характеристик грунтов, соответствующие различным значениям доверительной вероятности (для расчетов по первой и второй группам предельных состояний), должны приводиться в отчетах по инженерно-геологическим изысканиям.

6.6.1.14 Для предварительных расчетов и при определении нормативных значений характеристик грунтов по СП 22.13330.2016 (приложение А) следует принимать коэффициенты надежности по грунту по таблице 6.22.

Таблица 6.22 - Коэффициенты надежности по грунту

При типовом проектировании допускается принимать расчетные характеристики грунтов песчаной насыпи равными:

а) расчетный удельный вес грунта засыпки ρ₁ = 19,7 кН/м³ (максимальный);

б) расчетные минимальные углы внутреннего трения φ₁ = 29° (для устоев при засыпке песчаным дренирующим грунтом);

в) расчетное значение сцепления грунта насыпи с₁ = 0.

6.6.1.15 При вычислении масс элементов конструкции следуют указаниям 6.3.8.

6.6.1.16 В расчетах на сочетания с особыми воздействиями (сейсмические воздействия) и аварийными нагрузками (сход поезда и наезд транспорта снизу, навал судов) коэффициенты надежности к постоянным нагрузкам следует принимать равными 1,0.

6.6.2 Временные подвижные нагрузки

Вертикальные нагрузки от подвижного состава

6.6.2.1 При проектировании искусственных сооружений на ВСМ следует учитывать возможность появления на них двух типов временных нагрузок, соответствующих двум видам поездов:

- нагрузки от высокоскоростных поездов, имеющих скорости движения ≤ 350 км/ч;

- нагрузки от поездов со скоростями движения ≤ 200 км/ч, все многообразие воздействий от которых описывается эквивалентными нагрузками СК класса 8 и набором соответствующих коэффициентов.

Примечание - Пропуск нагрузки ВТ по искусственным сооружениям не допускается.

6.6.2.2 Расчеты, связанные с воздействиями высокоскоростных поездов, следует выполнять на возможное воздействие любого поезда из указанных в приложении Г:

1) 10 поездов А1 - А10;

2) 11 поездов Б1 - Б11.

Поезда, указанные в приложении Г, и эквивалентные нагрузки от этих поездов, приведенные в приложении Д, следует принимать в том случае, если в техническом задании на проектирование не указаны параметры поездов. В противном случае в расчетах следует использовать воздействия от поездов, приведенных в техническом задании.

Параметры этих поездов могут быть или заданы явно (нагрузки на оси и цепочки расстояний по осям поездов), или приведены в виде эквивалентных нагрузок.

В зависимости от типа применяемой методики (типа конструктивных решений) для выполнения расчетных обоснований требуются различные характеристики этих поездов.

При расчетах по методике А необходимы лишь наборы осевых нагрузок и расстояния по осям этих поездов (аналогично поездам, указанным в приложении Г).

При расчетах по методике Б параметры поездов должны содержать данные, полнота которых определяется приложением У.

Кроме того, независимо от типа расчета, в задании на проектирование должен быть указан перечень учитываемых поездов из списка А1 - А10 приложения Д.

6.6.2.3 При определении факторов напряженно-деформированного состояния элементов расчетных моделей и определении статического воздействия от наборов поездов ВСП возможно загружение линий влияния этих факторов огибающими эквивалентными нагрузками, приведенными в приложении Д.

6.6.2.4 Загружение линий влияния или элементов расчетной модели эквивалентными нагрузками от ВСП, приведенными в приложении Д, возможно только для треугольных линий влияния. В других случаях следует загружать линии влияния группами сосредоточенных сил, соответствующих расчетным поездам, указанным в 6.6.2.2, проводя поиск наиболее опасного их положения на линии влияния.

При загружении линий влияния эквивалентными нагрузками следует принимать длину поезда ВСП, не превышающую 300 м.

При расчете массивных устоев мостов с разрезными балочными пролетными строениями загружение пролета, призмы обрушения и устоя следует проводить в соответствии с указаниями СП 35.13330.2011 (пункт К.6, рисунок К.4 и таблица К.2 приложения К), принимая эквивалентные нагрузки от высокоскоростных поездов по приложению Д.

6.6.2.5 Нормативную временную вертикальную нагрузку СК следует принимать согласно приложению Е, принимая класс нагрузки СК равным 8 и длину поезда не более 300 м. При определении эквивалентных нагрузок для сложных линий влияния следует использовать методику СП 35.13330.2011 (приложение К).

С точки зрения динамических расчетов нагрузка от поездов обслуживания является тестовой (эталонной). Проверку прогибов, углов перелома и углов скручивания пути выполняют при действии этой нагрузки.

При расчетах взаимодействия пути и сооружения нагрузку на служебных проходах не учитывают.

Примечание - На ВСМ не следует учитывать перспективу увеличения нагрузок и появление тяжелых транспортеров или нагрузок новых схем, движущихся на обычных скоростях (до 200 км/ч). Во всех расчетах на нагрузку СК следует учитывать понижающий коэффициент ε ≤ 1 (приведен в приложении Е).

6.6.2.6 При расчетах основных конструкций мостов, а также элементов проезжей части и плит следует учитывать эксцентриситеты e_q и e_s приложения распределенной или осевой нагрузки поперек пути (см. рисунок 6.6).

Рисунок 6.6 - Эксцентриситеты приложения нагрузки поперек оси пути

Эксцентриситет нагрузки относительно оси пути e_q, вызванный возможным смещением груза, следует принимать равным:

eq = 18s.

(6.14)

Эксцентриситет e_s возможного смещения оси пути относительно проектной оси на пролетном строении на прямолинейных и криволинейных участках пути в плане назначается при проектировании из конструктивных соображений (радиуса кривой, ширины балластного корыта), но не менее 5 см.

Эти эксцентриситеты необходимо учитывать совместно с центробежными силами и поперечными ударами подвижного состава.

6.6.2.7 При расчетах местных воздействий от осей железнодорожной нагрузки следует считать, что давление от оси распределяется на три шпалы при устройстве пути на балласте (см. рисунок 6.7) или на три рельсовые подкладки - при безбалластном основании пути. При этом на шпалу под осью (или подкладку) приходится 1/2 часть давления, а на две соседние - по 1/4 части. При устройстве пути на балласте следует полагать, что распределение давления под шпалой происходит под углом 4:1.

Рисунок 6.7 - Распределение давления от одиночной оси вдоль пути

6.6.2.8 Во всех расчетах элементов конструкций, воспринимающих временную нагрузку с нескольких путей, нагрузку от подвижного состава следует принимать в соответствии с указаниями 6.6.5.1.

Давление грунта со стороны насыпи от подвижного состава

6.6.2.9 Нормативное горизонтальное (боковое) давление грунта на устои мостов от подвижного состава, находящегося на призме обрушения, следует принимать по СП 35.13330.2011 (приложение М). Нагрузку от подвижного состава ВСП на призме обрушения допускается определять по приложению Д, выбирая один расчетный поезд, дающий максимальное значение нагрузки. Нагрузку от поездов СК следует принимать по приложению Е.

Примечания

1 Горизонтальное (боковое) давление грунта от подвижного состава, находящегося на призме обрушения, не учитывается совместно с сейсмическим воздействием на устои.

2 При определении давления грунта со стороны насыпи подходов следует учитывать характеристики уплотненных грунтов переходной зоны, а также производство работ по ее устройству (см. 6.6.1.6).

6.6.2.10 Нормативное давление грунта от подвижного состава на опоры мостов и на звенья труб с учетом распределения (на соответствующую проекцию внешнего контура трубы) следует определять давления нагрузки в грунте по формулам:

а) вертикальное давление

(6.15)

б) горизонтальное давление

ph = pvτn,

(6.16)

где v - интенсивность временной вертикальной нагрузки от подвижного состава, принимаемая согласно 6.6.2.5, для длины загружения λ = d + h и положения вершины линии влияния α = 0,5, но не более 19,6К кН/м пути;

d - диаметр (ширина) звена (секции) по внешнему контуру, м;

h - расстояние от подошвы рельса до верха звена при определении вертикального давления или до рассматриваемого горизонта при определении горизонтального (бокового) давления, м;

τ_n - коэффициент бокового давления, определяемый по формуле (6.12) и в соответствии с указаниями 6.6.1.6 - 6.6.1.9 и примечанием к 6.6.1.5.

Примечание - Формулы (6.15) и (6.16) применимы при толщине засыпки:

- более 2,5 м (1,5 м) (см. 5.2.5) - от поездов С8 согласно 6.6.2.5;

- при меньшей толщине - давление определяется по результатам динамических расчетов.

Поперечная нагрузка от центробежной силы

6.6.2.11 Интенсивность нормативной горизонтальной поперечной нагрузки от центробежной силы для мостов, расположенных на кривых, следует принимать с каждого пути в виде равномерно распределенной нагрузки интенсивностью v_h, а при расчетах местных воздействий от осей железнодорожной нагрузки - силы F_h. Значения v_h и F_h необходимо принимать:

а) для нагрузок от ВСП:

vh = vAh; Fh = QAh,

(6.17)

где v - нагрузка от подвижного состава, кН/м, принимаемая по приложениям Е или Д;

Q - нагрузка на колесо или ось, кН;

A_h - безразмерный коэффициент поперечного ускорения, принимаемый:

(6.18)

где V₁ - проектная максимальная скорость на участке, м/с;

V - то же, км/ч;

R - радиус кривой, м;

б) для нагрузок от СК:

- по формулам (6.17), (6.18), принимая скорость движения V = 200 км/ч.

Во всех сочетаниях с центробежной нагрузкой следует учитывать эксцентриситеты e_q и e_s, указанные в 6.6.2.6, а также эксцентриситеты е_u и е_r, указанные в 6.6.2.14.

При расчетах элементов пролетных строений, воспринимающих, в том числе, местную нагрузку от отдельных осей поезда, следует рассматривать две ситуации: движения поезда на максимальной проектной скорости и остановки состава на кривой (в том числе на всех путях). В ситуации остановки поезда необходимо учитывать эксцентриситеты е_u, e_q и e_s (см. рисунки 6.6 и 6.8). Ситуация остановки рассматривается при расчетах по первой и второй группам предельных состояний (исключая расчеты на выносливость), при этом коэффициент динамики не учитывают.

При типовом проектировании элементов искусственных сооружений на криволинейных участках пути для всех типов поездов допускается принимать значение коэффициента поперечного ускорения A_h = 0,15. Возвышение наружного рельса допускается принимать u = 0,15 м (как при движении поезда на максимальной скорости, так и при его остановке).

Примечания

1 При проектировании трасс ВСМ назначение скоростей движения на участках и радиусов кривых следует проводить в соответствии с требованиями комфортности пассажиров и надежности крепления грузов, при величинах непогашенного ускорения:

a_h = (A_h - u/s)g ≤ 0,4 м/с² - для ВСП;

a_h = (A_h - u/s)g ≤ 0,7 м/с² - для поездов СК (при скоростях движения ≤ 200 км/ч).

2 Минимальная скорость движения поездов определяется ограничением по минимальному отрицательному непогашенному ускорению a_h,min = -0,3 м/с² при возвышении наружной нитки рельса, ограниченном условием примечания 1 и максимальным значением u = 0,15 м. При остановке поезда это условие не выполняется. Случай остановки рассматривается как необходимое условие выполнения требований надежности (исключая расчеты на выносливость) при внештатной ситуации.

6.6.2.12 При расчетах по первой и второй группам предельных состояний нагрузку со второго пути следует принимать с коэффициентом s₁ в соответствии с 6.6.5.1.

6.6.2.13 Высоту приложения нагрузки v_h, м, от головки рельса следует принимать:

1,8 - для нагрузок ВСП;

2,2 - для нагрузок СК.

6.6.2.14 Давления на плиту балластного корыта следует определять в соответствии со схемой, приведенной на рисунке 6.8.

При определении давления необходимо также учитывать эксцентриситеты e_q и e_s, указанные в 6.6.2.6.

Рисунок 6.8 - Схема приложения сил при учете центробежной силы

Поперечная нагрузка от ударов колес

6.6.2.15 Нормативную горизонтальную поперечную нагрузку от ударов подвижного состава независимо от числа путей на мосту и типа нагрузки (ВСП или СК) следует принимать в виде равномерно распределенной нагрузки v_g:

vg = 6,0 кН/пм.

(6.19)

При расчетах по предельным состояниям первой группы следует учитывать коэффициент надежности по нагрузке (см. таблицу 6.16).

6.6.2.16 Высоту приложения нагрузки v_g от головки рельса следует принимать равной:

1,8 м - для нагрузок ВСП;

2,2 м - для нагрузок СК.

Рисунок 6.9 - Схема приложения сил при учете поперечных ударов

Продольная нагрузка от торможения или силы тяги

6.6.2.17 Интенсивность нормативной горизонтальной продольной нагрузки от торможения (тяги) подвижного состава следует принимать в долях от веса вертикальной подвижной нагрузки, равной для нагрузок от поездов:

а) высокоскоростных - 25 %;

б) класса СК - 10 %.

При загружении линий влияния эквивалентными нагрузками СК и ВСП длину участка торможения следует принимать ≤ 300 м.

6.6.2.18 Высоту приложения горизонтальных продольных нагрузок при расчетах элементов опор, опорных частей, опор и фундаментов следует принимать равной:

1,8 м - для нагрузок ВСП;

2,2 м - для нагрузок СК.

При расчетах совместной работы пути и элементов сооружения следует считать, что тормозная сила приложена на уровне головки рельса.

6.6.2.19 Продольную горизонтальную нагрузку от торможения (тяги) для нагрузки от высокоскоростных поездов следует принимать:

- при расположении на сооружении двух и более путей - в виде торможения с одного пути и силы тяги с одного из соседних путей с учетом коэффициентов s₁ (см. 6.6.5.1);

- при одном пути - торможение (тяга) с этого пути.

Продольную горизонтальную нагрузку от торможения (тяги) для нагрузки СК следует принимать с одного пути независимо от числа путей на мосту.

6.6.2.20 При определении усилий в элементах моста от торможения (тяги) следует принимать, что продольные усилия от этих воздействий полностью передаются на неподвижные опорные части.

Горизонтальное усилие на опору с неподвижной опорной части может быть принято равным продольной нагрузке от торможения (тяги) с пролетного строения за вычетом реакций трения подвижных опорных частей этого пролетного строения, вычисленных при минимальных коэффициентах трения μ_min (см. 6.6.3.8)¹⁾, но не менее доли, приходящейся на опору при распределении полного продольного усилия между всеми промежуточными опорами пропорционально их жесткости.

6.6.2.21 Продольную нагрузку от торможения (тяги) следует учитывать от подвижного состава, находящегося на пролетных строениях, а также на устоях и подходах за пределами сооружения.

6.6.2.22 В каждом расчетном случае вертикальную нагрузку и торможение (тягу) следует рассматривать одновременно и при одном и том же положении поезда на сооружении.

6.6.2.23 При определении продольной горизонтальной нагрузки от торможения (тяги) в случаях применения гибких (из отдельных стоек) стальных и железобетонных опор интенсивность временной подвижной вертикальной нагрузки v допускается принимать равной 78,5 кН/пм.

6.6.2.24 При расчете устоев продольная нагрузка от торможения подвижного состава, находящегося на призме обрушения, не учитывается¹⁾.

____________

¹⁾ За исключением расчетов взаимодействия конструкций пути и элементов сооружения (см. 6.6.3.29).

Нагрузки на служебных проходах

6.6.2.25 Нормативную временную вертикальную нагрузку на служебных проходах пролетных строений в сочетании с другими нагрузками следует принимать равной 2 кН/м².

При расчетах конструкций проходов и при отсутствии других нагрузок нормативную нагрузку на проходах следует принимать равной:

- при езде на балласте - 10 кН/м²;

- при безбалластном мостовом полотне - 4 кН/м².

6.6.3 Прочие нагрузки и воздействия

Температурные и климатические воздействия

6.6.3.1 Нормативное температурное климатическое воздействие следует учитывать:

- при расчете перемещений в мостах всех систем;

- при определении усилий во внешне статически неопределимых системах;

- при расчете элементов сталежелезобетонных пролетных строений;

- при учете реактивных усилий трения в опорных частях;

- при расчетах взаимодействия конструкций пути и элементов сооружений;

- при моделировании профиля пути в динамических расчетах по методикам Б.1 и Б.2.

Температурные и климатические воздействия следует принимать в соответствии с СП 131.13330 с учетом требований настоящего свода правил.

6.6.3.2 Среднюю по сечению нормативную температуру элементов или их частей допускается принимать равной:

- для бетонных и железобетонных элементов в холодное время года, а также для металлических конструкций в любое время года - нормативной температуре воздуха;

- для бетонных и железобетонных элементов в теплое время года - нормативной температуре воздуха за вычетом величины, численно равной 0,25, но не более 10 °С, где 5 - толщина элемента или его части, см.

Температуру элементов со сложным поперечным сечением следует определять как средневзвешенную по температуре отдельных элементов (стенок, полок и др.).

6.6.3.3 Нормативную температуру воздуха в холодное время года t_nX следует принимать: при обосновании проектных решений - равной минус 40 °С, в остальных случаях - равной температуре наружного воздуха наиболее холодной пятидневки по СП 131.13330.2018 (таблица 3.1):

- для железобетонных конструкций, включая плиты БМП, - с обеспеченностью 0,92;

- для стальных конструкций - с обеспеченностью 0,98.

6.6.3.4 Нормативную температуру воздуха в теплое время года следует принимать:

- при обосновании проектных решений - равной 40 °С;

- в остальных случаях - по формуле

tnT = tVII + T,

(6.20)

где t_VII - средняя температура самого жаркого месяца по СП 131.13330.2018 (таблица 5.1);

Т - средняя суточная амплитуда температуры воздуха наиболее теплого месяца по СП 131.13330.2018 (таблица 4.1).

6.6.3.5 Температуры замыкания конструкций в холодное и теплое время года, если они в проекте не указаны, следует принимать равными нормативным температурам воздуха, соответственно увеличенным или уменьшенным на 15 °С.

6.6.3.6 При расчете перемещений коэффициент линейного расширения следует принимать для стальных и сталежелезобетонных конструкций равным 1,2·10^-5 °С^-1 и для железобетонных конструкций - 1,0·10^-5 °C^-1.

Трение в опорных частях

6.6.3.7 Трение в опорных частях (или предельное сопротивление сдвигу) является одной из характеристик расчетной модели сооружения.

При расчетах взаимодействия пути и сооружения допускается не учитывать трение в подвижных опорных частях (при тангенциальных и плоских, каткового, секторного типа и др.).

При учете трения в подвижных опорных частях, возникающего при смещении, реактивное усилие следует учитывать как горизонтальную составляющую, рассматриваемую в сочетании с вертикальной нагрузкой на опорную часть. Реактивное усилие трения S_f вычисляется в долях вертикальной нагрузки и определяется по формуле

Sf = μFv,

(6.21)

где μ - коэффициент трения в опорной части при перемещении;

F_v - вертикальная составляющая нагрузки на опорную часть в рассматриваемом сочетании и с соответствующими коэффициентами.

При расчетах по предельным состояниям первой и второй групп коэффициент трения следует принимать:

μ = μп = 0,5(μmах + μmin) - при расчетах по второй группе;	(6.22)
μ = μmax или μ = μmin1) - при расчетах по первой группе,	(6.23)

где μ_п - нормативная величина коэффициента трения в опорных частях при их перемещении, принимаемая равной средней величине из возможных экстремальных значений;

μ_max, μ_min - максимальный и минимальный коэффициенты трения по 6.6.3.8¹⁾.

____________

¹⁾ В зависимости оттого, увеличивают или уменьшают силы трения, общее воздействие на рассчитываемый элемент конструкции в рассматриваемом сочетании - с учетом требований 6.6.3.13 и 6.6.3.14.

Примечание - Коэффициент надежности к усилиям трения учитывается в соответствующих вертикальных нагрузках.

6.6.3.8 Величины максимальных μ_max и минимальных μ_min коэффициентов трения следует принимать соответственно равными:

а) при Катковых, секторных или валковых опорных частях - 0,040 и 0,010;

б) при качающихся стойках или подвесках - 0,020 и 0 (условно);

в) при тангенциальных и плоских металлических опорных частях - 0,40 и 0,10;

г) при подвижных опорных частях с прокладками из фторопласта совместно с полированными листами из нержавеющей стали - по таблице 6.23 или по данным испытаний, или другим документам, регламентирующим применение соответствующих опорных частей на железных дорогах Российской Федерации.

Таблица 6.23 - Коэффициент трения в подвижных опорных частях с прокладками из фторопласта и полированными листами из нержавеющей стали

6.6.3.9 Опоры (включая фундаменты) и пролетные строения мостов следует проверять при реакциях трения, возникающих от температурных деформаций, при учете в вертикальной реакции опорной части F_v только от нормативных постоянных нагрузок.

Элементы верхнего строения пути, пролетные строения, опорные части и элементы их прикреплений, а также части опор, примыкающие к опорным частям, должны быть проверены при реакциях трения, возникающих от постоянных нагрузок, а также при проверках на основные и дополнительные сочетания нагрузок. При этом коэффициент динамики принимают равным 1,0.

6.6.3.10 Интенсивности сил трения, возникающих в подвижных опорных частях каткового, секторного и валкового типов при числе опорных частей в поперечном направлении более двух, следует умножать на коэффициент условия работы, равный 1,1.

6.6.3.11 Следует полагать, что реакции трения подвижной опорной части разрезного пролетного строения или группы подвижных опорных частей неразрезного или температурно-неразрезного пролетного строения передаются на неподвижную опорную часть этого пролетного строения (с обратным знаком).

В случае если на промежуточной опоре расположено два ряда подвижных опорных частей или подвижная и неподвижная опорные части смежных пролетных строений, следует рассматривать варианты сочетаний максимальных и минимальных коэффициентов трения в этих опорных частях.

В случае если справа или слева от рассматриваемой опоры силы трения суммируются с группы подвижных опорных частей (принадлежат одному неразрезному или температурно-неразрезному пролетному строению), разницу сил трения следует определять при максимальном и минимальном коэффициентах по формулам:

	(6.24)

где μ_max, μ_min - максимальные и минимальные значения коэффициентов трения для типа опорных частей в группе;

z - число опорных частей в группе (одного типа).

6.6.3.12 При расчетах взаимодействия конструкций пути и элементов сооружения в сочетании с торможением в соответствии с 6.6.3.29 коэффициент трения μ_min следует принимать равным 0.

6.6.3.13 При установке на промежуточной опоре двух рядов подвижных опорных частей смежных пролетных строений, а также неподвижных опорных частей в неразрезном и температурно-неразрезном пролетном строении, продольную реакцию следует принимать не более разницы реакций трения при максимальных и минимальных коэффициентах трения в опорных частях.

6.6.3.14 При расчетах по первой группе предельных состояний в случае, если в сочетании присутствует высокоскоростная нагрузка и рассматриваются минимальные значения трения, коэффициент трения μ_min следует принимать равным 0.

6.6.3.15 При использовании опорных частей, имеющих упругие элементы (резинометаллические и подобные), их работа должна моделироваться элементами конечной жесткости.

Ветровые нагрузки

6.6.3.16 Величину расчетного ветрового давления следует определять по СП 20.13330 и на основании статистической обработки скоростей ветра по данным метеонаблюдений с 10-минутным интервалом осреднения и вероятностью превышения один раз в 100 лет - для расчета конструкций на стадии эксплуатации и один раз в 5 лет - на стадии строительства.

В расчетах следует принимать наибольшую величину ветрового давления. На стадии разработки проектной документации величину ветрового давления допускается принимать по СП 20.13330 для соответствующего ветрового района.

6.6.3.17 Коэффициент надежности к ветровой нагрузке следует принимать равным:

1,6 - на стадии эксплуатации:

1,0 - на стадии строительства.

6.6.3.18 Увеличение давления (скорости) ветра по высоте следует принимать по СП 20.13330 для соответствующего типа местности.

6.6.3.19 Пульсационную составляющую ветрового давления следует определять по СП 20.13330.

6.6.3.20 Аэродинамические коэффициенты и площади ветровой поверхности допускается определять по СП 20.13330 и СП 35.13330.2011 (приложение Н).

6.6.3.21 При проектировании пролетных строений с ездой понизу (и посредине) со сквозной решеткой несущих конструкций следует учитывать взаимодействие аэродинамических эффектов, возникающих при движении поезда внутри конструкции, и природного ветра, проходящего через элементы конструкции. Кроме того, при обосновании безопасности движения (обезгруживание колес поезда) следует учитывать динамические эффекты взаимодействия масс поезда и пролетного строения (методика Б).

Нагрузки от давления льда

6.6.3.22 Нормативную нагрузку от давления льда на опоры мостов следует принимать по СП 35.13330.2011 (приложение П).

Аэродинамические воздействия от высокоскоростных поездов

6.6.3.23 Нагрузки от аэродинамических воздействий на конструкции, расположенные в непосредственной близости от пути, возникающие при проходе высокоскоростных поездов, следует определять по приложению М.

6.6.3.24 Дополнительные нагрузки на высокоскоростной состав от аэродинамических эффектов, возникающих при проходе поезда внутри или вблизи элементов конструкций моста (отраженная аэродинамика), принимают по результатам специальных исследований и расчетных обоснований.

Взаимодействие конструкций пути и элементов сооружения

6.6.3.25 В случае если бесстыковой рельсовый путь ограничивает свободу перемещений пролетных строений моста, то горизонтальные деформации пролетных строений и опор моста, а также рельсового пути, вызванные температурой, усадкой и ползучестью, вызывают дополнительные усилия в элементах сооружения.

6.6.3.26 Если рельсы неразрывны над промежуточной опорой или над устоем (между конструкцией моста и насыпью), то горизонтальные силы, вызванные торможением (тягой), воспринимаются (перераспределяются) между конструкциями пути, пролетными строениями, опорными частями и насыпью.

6.6.3.27 Возникающие от воздействий, указанных в 6.6.3.25 и 6.6.3.26, усилия и смещения следует учитывать:

- при обоснованиях надежности опорных частей по первой и второй группам предельных состояний;

- для контроля дополнительных напряжений в рельсах, а также линейных и угловых смещений концов пролетных строений по второй группе предельных состояний как условий безопасности движения.

6.6.3.28 Дополнительные напряжения в рельсах на мостовом сооружении (по отношению к напряжениям на земляном полотне), вызванные воздействиями, указанными в 6.6.3.25 и 6.6.3.26, должны быть вычислены по формуле (6.25) и не должны превышать значений таблицы 6.13:

ΣσR = ηT(σTR - σTRn) + s1ηFσFR + s1ηΘ(1 + μ)σΘR ≤ ΔσR,

(6.25)

где Δσ_R - предельные дополнительные напряжения в рельсах по таблице 6.13, МПа;

Σσ_R - дополнительные напряжения от температуры, торможения и изгиба пролетного строения, МПа;

σT_R - напряжения от температуры, МПа;

σF_R - напряжения от торможения, МПа;

σΘ_R - напряжения от изгиба пролетного строения (от вертикальной нагрузки), МПа;

σT_Rn - условные напряжения без учета «эффектов моста», соответствуют напряжениям в рельсах на земляном полотне, МПа и вычисляются по формуле

σTRn = -αRERΔTR,

(6.26)

здесь α_R - коэффициент линейного расширения рельсовой стали, °С^-1;

E_R - модуль упругости материала рельса, МПа;

ΔT_R - изменение температуры рельса относительно температуры укладки, °С;

η_T, η_F, η_Θ - коэффициенты сочетаний (таблица 6.28);

s₁ - коэффициент, учитывающий появление поездов на соседних путях (таблица 6.25);

1 + μ - коэффициент динамики (таблица 6.6).

Дополнительные напряжения в рельсах от торможения σF_R и от изгиба σΘ_R должны быть вычислены как максимальные при различных положениях временной нагрузки высокоскоростных поездов и поездов класса СК на мосту.

Напряжения в рельсах должны быть определены по всей длине сооружения и за его пределами - на подходах.

6.6.3.29 Расчетную модель для учета усилий и деформаций при взаимодействии конструкций пути и элементов моста следует принимать по приложениям Н и П.

6.6.3.30 При выполнении расчетов на температурные воздействия по модели приложения Н необходимо рассматривать два расчетных случая (таблица 6.24):

- нагрев рельсов и пролетных строений в теплое время года при минимальной допустимой температуре закрепления пути в холодное время года;

- охлаждение рельсов и пролетных строений в холодное время года при максимальной допустимой температуре закрепления пути в теплое время года.

Таблица 6.24 - Учитываемые в расчете изменения температуры

Дополнительный разогрев рельсов t_R+ допускается принимать равным 15 °С.

При резком понижении температуры рельсы могут охлаждаться быстрее пролетного строения. Возможное дополнительное охлаждение рельсов t_R- допускается принимать равным минус 5 °С.

Примечание - Если в расчетной модели учитывается температура балласта или плит пути, то влияние солнечной радиации следует учитывать в виде дополнительного нагрева освещенной солнцем поверхности балласта или плиты на 10 °С.

Температуру закрепления рельсовых плетей в проекте следует принимать такой, чтобы обеспечивались устойчивость пути и целостность рельсовых плетей во всем диапазоне изменений расчетных температур при действии вертикальных и горизонтальных компонент временных нагрузок.

В случаях, если температуры укладки пути не могут быть указаны в проекте (например, при обосновании проектных решений), в расчет следует принимать температуры:

- при расчетах на максимальные температуры, считая, что укладка проводилась в холодное время года, -t_oX = t_nX + 15 °С;

- при расчетах на минимальные температуры, считая, что укладка проводилась в теплое время года, -t_oT = t_nT - 15 °С.

6.6.4 Особые нагрузки

6.6.4.1 Несущие конструкции моста следует рассчитывать на особые сочетания нагрузок:

- сочетания с сейсмическим воздействием;

- случай возможного схода с рельсов подвижного состава;

- случай наезда транспорта снизу на опору или пролетное строение;

- случай столкновения судна с опорой или пролетным строением.

6.6.4.2 Для особых сочетаний нагрузок следует выполнять расчеты только по предельным состояниям первой группы. Коэффициент надежности по ответственности следует принимать равным 1,0.

Сейсмические нагрузки

6.6.4.3 Сейсмические нагрузки следует принимать в соответствии с требованиями СП 14.13330 с учетом требований настоящего свода правил.

6.6.4.4 Коэффициенты надежности по ответственности к сейсмическим нагрузкам не применяют.

6.6.4.5 Исходную сейсмичность района строительства для всех искусственных сооружений рекомендуется принимать на основе карты В комплекта ОСР-2015 (приложение А СП 14.13330.2018), соответствующей повторяемости землетрясения один раз в 1000 лет. Сейсмичность строительной площадки должна быть определена в результате уточнения исходной сейсмичности района строительства и сейсмического микрорайонирования.

6.6.4.6 Расчеты искусственных сооружений на сейсмическое воздействие следует проводить в соответствии с СП 14.13330. При этом коэффициент K₁ принимается равным:

0,37 - при расчетах по первой группе предельных состояний всех элементов сооружений, кроме опорных частей и антисейсмических устройств;

1,0 - при всех расчетах опорных частей и антисейсмических устройств и при определении деформаций и перемещений.

6.6.4.7 При расчете мостов на сейсмическое воздействие следует учитывать присоединенную массу воды, возможность общего и местного размывов грунта, а также возможность разжижения верхних слоев грунта.

Присоединенную массу воды допускается определять в соответствии с указаниями СП 14.13330.

Присоединенную массу грунта в разжиженном состоянии определяют аналогично с заменой плотности воды на плотность грунта.

6.6.4.8 Жесткостные характеристики свайных фундаментов следует принимать в соответствии с СП 24.13330.

6.6.4.9 При расчете мостов на стадии рабочей документации следует использовать метод прямого интегрирования уравнений движения при наличии нелинейных антисейсмических устройств, а также в иных случаях, когда требуется применение нелинейных расчетных моделей.

При наличии нелинейных антисейсмических устройств рекомендуется выполнять дополнительный расчет на сейсмическое воздействие, соответствующее повторяемости землетрясения 1 раз в 100 лет, при этом коэффициент K₁ принимают равным 1,0.

6.6.4.10 При расчетах, включающих проверку устойчивости, и при расчетах методом прямого интегрирования уравнений движения коэффициент K₁ не используется. При проверке прочности сечений допускается умножать на K₁ усилия и напряжения, полученные в результате этих расчетов.

Аварийные нагрузки. Сход поезда с рельсов

6.6.4.11 Сход с рельсов железнодорожного транспорта на мосту должен рассматриваться как аварийная расчетная ситуация.

Должны быть рассмотрены две расчетные ситуации, показанные на рисунке 6.10:

- расчетная ситуация I (рисунок 6.10, а) - сход с рельсов, при котором сошедший с рельсов поезд остается в пределах рельсовых путей и удерживается соседними рельсами (контррельсами или контруголками);

- расчетная ситуация II (рисунок 6.10, а) - сход с рельсов, при котором поезд балансирует на краю проезжей части, при этом внешний ряд колес располагается в непосредственной близости от борта балластного корыта или другого элемента конструкции, удерживающего поезд на мосту.

Расчетные ситуации I и II следует рассматривать по отдельности.

Рисунок 6.10 - Аварийные расчетные ситуации

6.6.4.12 Для расчетной ситуации I (см. рисунок 6.10, а) следует избегать разрушения основных несущих элементов конструкции, однако может быть допущено локальное повреждение элементов верхнего строения пути и балластной призмы или плит мостового полотна. Колесная пара при этом смещается на расстояние а, а равнодействующую вертикальной нагрузки следует принимать в виде нагрузки 1,4×εСК, смещенной на расстояние (a + e_q), указанное на рисунке, где эксцентриситет e_q = 9 см учитывает возможное смещение груза (1/18 ширины колеи). Длина загружения в этом случае не ограничивается.

6.6.4.13 В расчетной ситуации II (см. рисунок 6.10, б) пролетное строение не должно опрокинуться или разрушиться, а поезд должен остаться на мосту. Для определения общей устойчивости и прочности элементов проезжей части пролетное строение загружается равномерно распределенной вертикальной нагрузкой 1,4×εСК, приложенной по линии одного ряда колес. Для расчета элементов, удерживающих поезд на пролетном строении (контруголки, бортовой элемент проезжей части, ограждающие проезжую часть мостового полотна или иные конструкции), принимается горизонтальная равномерно распределенная нагрузка интенсивностью 0,25×εСК, равнодействующая которой находится на уровне центра тяжести состава (2,2 м от головки рельса). В расчетной ситуации II максимальную общую длину нагрузки следует принимать равной:

- для проверки прочности основных и удерживающих элементов - длине загружаемого участка линии влияния для проверяемого элемента, но не более 20 м;

- для проверки устойчивости конструкции (опрокидывание) - полной длине пролетного строения.

Элементы (кроме предназначенных для удерживания поезда), замена которых возможна в ходе ремонта, на нагрузку от схода подвижного состава допускается не рассчитывать, если их выход из строя не приведет к прогрессирующему разрушению конструкции.

6.6.4.14 В расчетных ситуациях I и II нагрузкой εСК загружается один путь; горизонтальные компоненты временной нагрузки (центробежная сила, поперечные удары, торможение) не учитываются.

Коэффициенты динамики нагрузки εСК, а также коэффициенты надежности нагрузки εСК и постоянных нагрузок принимают равными 1,0.

Аварийные нагрузки. Наезд транспорта снизу

6.6.4.15 В случае если сооружение пересекает автомобильную дорогу, следует учитывать силы, которые могут возникнуть при столкновении транспортных средств, находящихся под сооружением, с опорами или пролетными строениями моста.

В случае, когда существует вероятность наезда транспортных средств на опору или удара снизу по пролетному строению (при расположении опоры моста в разделительной полосе пересекаемой автомобильной дороги или на расстоянии менее 5 м от края проезжей части и в случае отсутствия жестких ограждений), необходимо проводить расчеты, исключающие потерю работоспособности опоры и (или) падения пролетного строения моста после удара транспортных средств.

Нагрузку от наезда транспортных средств на опору следует принимать в виде одной из горизонтальных сил интенсивностью:

- вдоль движения транспортных средств под мостом - 1000 кН (100 тс);

- поперек движения - 500 кН (50 тс).

Высоту приложения силы (от верха покрытия проезжей части) следует принимать равной 1,25 м.

В случае применения мероприятий, снижающих интенсивность воздействия наезда (гибкие ограждения, островок безопасности и т.д.), возможно снижение интенсивностей нагрузок при соответствующем обосновании.

Для снижения вероятности повреждения пролетных строений путепроводов от возможного удара негабаритных транспортных средств снизу следует предусматривать установки габаритных ворот. Кроме того, необходимо учитывать возможность удара негабаритных транспортных средств снизу на пролетное строение. Величину нагрузки в этом случае следует назначать по результатам соответствующего обоснования.

Аварийные нагрузки. Столкновение судна с опорой или пролетным строением

6.6.4.16 Нормативную нагрузку от навала судов на опоры мостов следует принимать в соответствии с указаниями СП 35.13330.2011 (пункт 6.26 и таблица 6.11).

6.6.4.17 В сложных случаях допускается определять нагрузку от навала судов на опоры моста как максимальное значение реакции опоры, передаваемой на судно. Величину этой реакции, как правило, следует определять из решения задачи динамического взаимодействия судна и опоры. При определении реакции следует учитывать:

- уровни воды и условия течения;

- тип и водоизмещение судна, а также его характеристики;

- косину пересечения судового хода мостовым переходом;

- тип конструкции опор и характеристику их энергопоглощения.

Параметры судна (тоннаж, осадка, скорость движения в направлении вдоль и поперек оси моста) принимают по данным пользователей водного пути.

6.6.4.18 Столкновение судна с пролетным строением следует рассматривать как случай приложения статической горизонтальной нагрузки к середине нижнего пояса пролетного строения. Величину нагрузки на пролетное строение следует принимать равной 50 % максимальной продольной нагрузки на одну из опор соответствующего пролета. Нагрузки на опоры принимают по СП 35.13330.2011 (таблица 6.11) для случая навала судна поперек оси моста с верховой стороны.

6.6.4.19 Если разница отметок низа пролетного строения и расчетного судоходного уровня превышает высоту расчетного судоходного габарита на 10 % и более, то случай столкновения судна с пролетным строением не рассматривается.

6.6.5 Сочетания нагрузок

6.6.5.1 Коэффициенты сочетаний, учитывающие снижение интенсивности нагрузки при одновременном загружении двух путей железной дороги нагрузками от ВСП и нагрузками СК, приведены в таблице 6.25.

Таблица 6.25 - Коэффициенты s₁

Число путей	Нагрузка от ВСП			Нагрузка СК
	Один из путей	Второй путь	Проходы1) 2 кН/м2	Один из путей	Второй путь	Проходы1) 2 кН/м2
Первая группа предельных состояний. Прочность. Устойчивость
2	1,0	0,72), 3)	1,0
	0,72), 3)	1,0	1,0
1				1,0	-	1,0
				-	1,0	1,0
Первая группа предельных состояний. Выносливость
1	1,0	-	-
	-	1,0	-
Вторая группа предельных состояний
1	1,0	0,72), 3)	-
	0,72), 3)	1,0	-
				1,0	-	-
				-	1,0	-
____________ 1) Нагрузка на проходах - совместно с поездами учитывается нагрузка от оборудования или балласта на проходах. 2) При прямых динамических расчетах по методикам А.2 и Б (см. 6.3.10) коэффициент s1 = 0,7 применяют к пиковым значениям усилий и напряжений, полученным при проходе поезда по соответствующему пути. 3) При вычислении «разгружающей» динамики по Ж.3 приложения Ж в случае учета динамики после прохода поезда по сооружению следует принимать, что колебания вызваны поездом на одном пути.

6.6.5.2 Коэффициенты сочетаний η компонент временных нагрузок при расчетах по первой и второй группам предельных состояний и случаям расчета даны в таблицах 6.26 - 6.29.

Кроме указанных сочетаний для поиска экстремальных значений контролируемых факторов необходимо рассматривать следующие ситуации¹⁾:

- положительные или отрицательные температуры;

- различные положения поездов на сооружении;

- различные направления торможения;

- расположение поездов на одном или двух путях.

____________

¹⁾ В некоторых случаях необходимо выполнять расчеты, используя разные модели с различной детализацией, для поиска самых опасных ситуаций.

Таблица 6.26 - Коэффициенты η. Первая группа предельных состояний. Прочность. Устойчивость

Таблица 6.27 - Коэффициенты η. Первая группа предельных состояний. Выносливость

Таблица 6.28 - Коэффициенты η. Вторая группа предельных состояний