Приложение b

(справочное)

Оценка усталостной долговечности для автодорожных мостов. Метод оценки, основанный на зарегистрированном транспортном потоке

(1) История нагружения должна быть получена посредством анализа, использующего зарегистри­ро­ван­ные репрезентативные реальные данные о транспортном потоке, умноженные на динамический коэ­ф­фи­ци­ент усиления _fat.

(2) Динамический коэффициент усиления должен учитывать динамические характеристики моста и зависеть от ожидаемой шероховатости дорожного покрытия и от любого динамического уси­ле­ния, уже включенного в записи.

Примечание — В соответствии с ISO 8608 дорожное покрытие может быть классифицировано в терминах спектральной плотности мощности PSD вертикального смещения дорожного профиля G_d, т. е. шерохо­ва­тость G_d является функцией от пространственной частоты n, т. е. G_d(n) или от угловой пространственной частоты дороги , т. е. G_d(), где  =2n. Фактическая спектральная плотность мощ­нос­ти для дорожного профиля должна быть сглажена и затем описана на билогарифмическом де­мон­стра­ци­он­ном графике прямой линией в соответствующем диапазоне пространственных частот. Подогнанная PSD может быть вы­ражена в общей форме:

где n₀ — опорная пространственная частота, 0,1 циклов/м;

₀  — опорная угловая пространственная частота,1 рад./м;

w — показатель степени подогнанного PSD.

Часто вместо смещения G_d для PSD удобно рассматривать скорость G_v для PSD, в терминах изменения вертикальной ординаты поверхности дороги в расчете на единичное расстояние перемещения. Связь меж­ду G_v и G_d:

Если w = 2, то два выражения для скорости PSD дают константу.

При постоянной скорости PSD в ISO 8608 рассматриваются 8 различных классов до­роги (A, B, …, H) с увеличивающейся шероховатостью. Предельные значения для этих классов изо­бра­жены в виде за­висимости от смещения PSD на рисунке B.1. При классификации покрытия авто­дорожного моста применяются только первые пять классов (A, B, …, E).

Качество поверхности может быть признано очень хорошим для дорожных покрытий класса A, хорошим — для покрытий класса B, средним — для покрытий класса C, плохим — для покрытий класса D и очень плохим — для покрытий класса E.

G_d(n) — спектральная плотность мощности для смещения, м³;

 — длина волны, м;

G_d()  — спектральная плотность мощности для смещения, м³;

n — пространственная частота, циклов/м;

 — угловая пространственная частота, рад/м.

Рисунок B.1 — Классификация дорожного покрытия (ISO 8608)

Предельные значения G_d и G_v для первых пяти классов дорожного покрытия в терминах n и  да­ны в таблицах B.1 и B.2 соответственно.

Таблица B.1 — Степень шероховатости, выраженная в терминах единиц пространственной частоты n

Дорожный класс	Степень шероховатости
	Качество покрытия	Gd(n0)a), 10–6 м			Gv(n), 10–6 м
		Нижний предел	Среднее геометрическое	Верхний предел		Среднее геометрическое
A	Очень хорошее	—	16	32		6,3
B	Хорошее	32	64	128		25,3
C	Среднее	128	256	512		101,1
D	Плохое	512	1024	2048		404,3
E	Очень плохое	2048	4096	8192		1617,0
a) n0 = 0,1 циклов/м.

Таблица B.2 — Степень шероховатости, выраженная в терминах единиц угловой пространственной частоты 

Дорожный класс	Степень шероховатости
	Качество покрытия	Gd(0)a), 10–6 м			Gv(), 10–6 м
		Нижний предел	Среднее геометрическое	Верхний предел	Среднее геометрическое
A	Очень хорошее	—	1	2	1
B	Хорошее	2	4	8	4
C	Среднее	8	16	32	16
D	Плохое	32	64	128	64
E	Очень плохое	128	256	512	256
a) 0 = 1 рад/м.

(3) Если не определено другое, то зарегистрированные значения осевой нагрузки должны быть умножены на:

_fat = 1,2 — для поверхности с хорошей шероховатостью;

_fat = 1,4 — для поверхности со средней шероховатостью.

(4) Кроме того, при рассмотрении поперечного сечения в пределах расстояния 6,00 м от темпе­ра­тур­ного шва, значения нагрузки должны быть умножены на дополнительный динамический коэф­фи­циент усиления _fat, полученный из рисунка 4.7.

(5) Классификация шероховатости проезжей части дороги может быть принята в соответствии с ISO 8608.

(6) Для приблизительной и быстрой оценки качества шероховатости применяется следующее правило:

— можно полагать, что новые слои дорожного покрытия, например слои асфальта или бетона, обладают хорошим или даже очень хорошим качеством покрытия по показателю шероховатости;

— старые слои дорожного покрытия, которые не обслуживаются, могут быть классифицированы как имеющие среднюю шероховатость;

— слои дорожного покрытия, состоящие из булыжников или подобного материала, могут быть клас­сифицированы как средние по качеству или плохие, или очень плохие.

(7) Контактные площади колес и поперечные расстояния между колесами, как правило, должны быть приняты в соответствии с таблицей 4.8.

(8) Если данные зарегистрированы только для одной полосы движения, должны быть сделаны предположения относительно транспортного потока по другим полосам движения. Эти предположения могут быть основаны на записях, сделанных в других местах для подобного типа транспортного потока.

(9) История нагружения должна учитывать одновременное присутствие транспортных средств, за­регистрированных на мосту на любой полосе движения. Должна быть разработана процедура, позволяю­щая использовать записи о нагрузках для отдельных транспортных средств как базис.

(10) Количество велосипедов должно подсчитываться с помощью метода Rainflow или метода Reservoir.

(11) Если продолжительность регистрации менее полной недели, записи и оценка скоростей уста­лостного разрушения могут быть отрегулированы таким образом, чтобы учитывать на­блю­да­е­мые вариации грузо­на­пряженности движения и композиций в течение типичной недели. Должен быть также при­менен по­пра­вочный коэффициент, учитывающий любые будущие изменения транс­порт­ного потока.

(12) Кумулятивное усталостное разрушение, вычисленное на основании записей, должно быть умно­жено на отношение между расчетным сроком эксплуатации и продолжительностью, рассмот­рен­ной на гистограмме. При отсутствии подробной информации рекомендуется применять коэффициент 2 — для количества грузовиков и коэффициент 1,4 — для уровней нагрузки.