Пособие к СНиП 2.05.03-84 "Мосты и трубы" по изысканиям и проектированию железнодорожных и автодорожных мостовых переходов через водотоки (ПМП-91)

     6.4. Основные принципы назначения запасов размеров сооружений мостового перехода с позиций теории надежности

1. Требования безопасного и бесперебойного движения транспортных средств, предъявляемые к мостовому переходу, удовлетворяются только в условиях надежной работы всех его сооружений при воздействиях водных потоков, волн и льда. При этом под надежной работой понимается сохранение работоспособного состояния в течение заданного времени, а отказом (выходом из строя) - неспособность сооружения полностью или частично выполнять свои основные функции. Для мостового перехода отказом является такое состояние, когда происходит перерыв движения.

2. В настоящее время для оценки надежности сооружений и устройств во многих областях техники широко используется общая теория надежности, основные положения которой сводятся к следующему:

1) В реальных уровнях на детерминированные процессы (вызванные действием известных по величине и направлению факторов) всегда накладываются случайные (вероятностные), которые должны учитываться при назначении размеров сооружений.

2) Равноответственные сооружения (элементы) одного объекта (называемого системой) должны проектироваться по принципу равнонадежности их работы.

3) Систему рассматривают как замкнутую цепь из последовательно и параллельно соединенных элементов, а отказ - разрыв в цепи.

По равноответственности сооружения мостового перехода подразделяются на основные и второстепенные. К основным относят мост, насыпь подходов и водоразделительные дамбы, утрата работоспособности (отказ) любого из них приводит к отказу всей системы. По этой же причине их соединение в "замкнутой цепи" системы "мостовой переход" должно быть последовательное.

Второстепенные сооружения мостового перехода (струенаправляющие дамбы, поперечные регуляционные сооружения) устраивают с целью обеспечения эффективной (безотказной) работы основных сооружений. Их выход из строя еще не влечет за собой отказ всей системы (перерыв движения). Поэтому второстепенные сооружения соединяются с основными параллельно.

Поскольку числовой мерой случайности является вероятность, то количественно надежность характеризуется вероятностью безотказной работы сооружений или уровнем надежности. При этом запасы в размерах сооружений рассматриваются как доверительные интервалы, за пределы которых не будут выходить величины рассчитанных размеров сооружений с заданной вероятностью (равной уровню надежности).

3. Требования СНиП 2.05.03-84 по назначению запасов размеров сооружений, хотя и основываются на имеющихся данных об эксплуатации переходов, в количественном отношении не имеют обоснований и не все отвечают положениям теории надежности. Так, величины запасов (надежность) принимаются постоянными независимо от категории дороги (ответственности сооружения); запасы не связаны с учетом возможной ошибки в размерах сооружений. Иллюстрацией сказанного служит, например, технический запас при назначении бровки земляного полотна, который равен 0,5 м для всех категорий дорог и любых глубин потока на пойме (будь то 0,5 или 5 м). В результате применения укрупненных норм без дифференциации их в зависимости от фактических гидрологических воздействий размеры сооружений назначают с завышенными или недостаточными запасами.

4. В ЦНИИСе разработана методика назначения запасов размеров сооружений мостовых переходов на основе теории надежности [5], основные положения которой сводятся к следующему:

1) Предложена модель мостового перехода с позиции теории надежности, представляющая собой замкнутую цепь из последовательно и параллельно соединенных элементов, являющихся соответственно основными и второстепенными сооружениями мостового перехода. Модель позволяет определить уровень надежности любого элемента сооружения мостового перехода в зависимости от уровня надежности элемента более высокого ранга (например, высоту насыпи от уровня надежности насыпи в целом) и, в конечном счете, от уровня надежности мостового перехода в целом.

2) Оптимальный уровень надежности мостового перехода в целом определяется из целевой функции, характеризующей минимум строительно-эксплуатационных затрат в зависимости от категории линии, размеров перехода и числа доминирующих гидрологических воздействий.

3) Определение запасов размера сводится к нахождению характеристики надежности -го элемента сооружения из уравнения, связывающего характеристику и уровень .....* надежности -ro элемента в зависимости от точности детермированного (т.е. с известными по величине и направлению факторами) расчета определяемого размера, характеризуемого безразмерным среднеквадратичным отклонением рассматриваемой величины (рис.6.1). Значения для большинства величин, определяемых гидравлическим расчетом (глубин размыва и потока, подпоров и т.д.), приведены в [15].

_______________

* Брак оригинала. -  Примечание изготовителя базы данных.

Рис.6.1. График для определения характеристики надежности