ОДН 218.1.021-2003

ОТРАСЛЕВЫЕ ДОРОЖНЫЕ НОРМЫ

ПРОЕКТИРОВАНИЕ АВТОДОРОЖНЫХ МОСТОВ В СЕЙСМИЧЕСКИХ РАЙОНАХ

1. РАЗРАБОТАНЫ ОАО ЦНИИС совместно с МГУПС.

2. ВНЕСЕНЫ Управлением инноваций и технического нормирования в дорожном хозяйстве Государственной службы дорожного хозяйства.

3. ПРИНЯТЫ И ВВЕДЕНЫ В ДЕЙСТВИЕ распоряжением Министерства транспорта Российской Федерации от 23.05.2003 г. N ОС-462-р.

Объектом исследований "Проектирования автодорожных мостов в сейсмических районах" являются мостовые сооружения на автомобильных дорогах.

В процессе работы выполнен анализ действующих строительных норм, проектов новых отечественных нормативных документов, зарубежной информации по сейсмостойкости сооружений, теоретических исследований по математическому моделированию работы линейно-протяженных сооружений при сейсмических воздействиях.

В результате исследований впервые для дорожной отрасли Российской Федерации разработана на современном уровне редакция отраслевого нормативного документа по проектированию мостовых сооружений с учетом сейсмических воздействий.

Основной технико-эксплуатационный показатель - обеспечение необходимого уровня сейсмической безопасности мостовых сооружений на автомобильных дорогах Российской Федерации общего пользования.

Документ разработан творческим коллективом ОАО ЦНИИС (руководитель темы - канд. техн. наук В.М.Фридкин, исполнитель - А.Е.Козицкий) совместно с Институтом пути, строительства и сооружений (МГУПС) (д-р геол.-минер. наук Г.С.Шестоперов (все разделы норм)).

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Настоящие нормы следует соблюдать при разработке проектной документации на строительство и реконструкцию постоянных и временных автодорожных мостовых сооружений: мостов через водные преграды, эстакад, путепроводов, виадуков, возводимых на автомобильных дорогах I-V категорий в районах с сейсмичностью 7, 8, 9 баллов по шкале MSK-64.

Нормы не распространяются на проектирование в сейсмических районах регуляционных и защитных сооружений мостовых переходов.

Нормы содержат специальные требования по расчету и конструированию мостовых сооружений, обеспечивающие их сейсмостойкость со степенью ответственности по ГОСТ 27751: постоянных - I, временных - III.

Проектирование мостовых сооружений с учетом сейсмических воздействий должно выполняться на основе удовлетворения комплекса требований к потребительским свойствам объектов мостостроения, предусмотренных п.4.2 СНиП 32-05-2002 "Мосты и трубы".

Должна также обеспечиваться возможность безопасной эксплуатации (возможно, с временными ограничениями) мостового сооружения после землетрясения расчетной интенсивности.

Для наиболее ответственных мостовых сооружений с определенной вероятностью должна обеспечиваться (по требованию Заказчика) общая устойчивость и необрушение сооружения или отдельных его элементов после возможного землетрясения с интенсивностью, превышающей расчетную.

1.2. Антисейсмические мероприятия должны предусматриваться в объеме, достаточном для того, чтобы мост выдержал сейсмическое воздействие расчетной силы без обрушения несущих конструкций, а также без появления таких повреждений, которые могут стать причиной аварий транспортных средств или вызвать длительное прекращение движения по мосту в результате землетрясения.

1.3. При разработке антисейсмических мероприятий необходимо учитывать особые условия работы конструкций моста и грунта в основаниях опор, выражающиеся в виде изменения:

- напряженно-деформированного состояния сооружения, вызываемого сейсмическими нагрузками от масс конструкций и транспортных средств, сейсмическим давлением грунта и воды, а также сейсмическими перемещениями фундаментов опор;

- прочности и устойчивости конструкций за счет накопления в них сейсмических повреждений и кратковременности действия сейсмических сил;

- жесткости конструкций в результате образования трещин и зон пластических деформаций в сечениях при сейсмическом воздействии;

- несущей способности фундаментов опор по грунту и модулей деформации грунта по отношению к их статическим значениям.

1.4. При выборе места мостового перехода через широкое водное препятствие или глубокое ущелье следует предпочитать створ, расположенный за пределами зон возможных очагов землетрясений (зон ВОЗ), на участках речной долины или ущелья, ложа водохранилища или морского пролива с устойчивыми склонами.

1.5. В выбранном створе следует предусматривать применение такой системы моста и схемы его разбивки на пролеты, которые в наибольшей степени соответствуют сейсмотектонической обстановке на участке строительства.

1.6. Фундаменты опор моста, как правило, должны прорезать слабые покровные отложения и опираться на скальные и другие малодеформируемые при землетрясениях грунты.

1.7. Опоры мостов не должны подвергаться хрупкому разрушению при сейсмическом воздействии.

1.8. Для перекрытия пролетов предпочтительно применять конструкции наименьшей массы, способные к значительным деформациям на стадиях, предшествующих разрушению.

1.9. Конструкции опорных частей и деформационных швов должны обеспечивать устойчивое положение пролетных строений на опорах и безударный режим колебаний сооружения при расчетном сейсмическом воздействии.

1.10. Прочность и устойчивость несущих конструкций моста должны быть проверены расчетом, учитывающим действующие на сооружение сейсмические нагрузки, напряженно-деформированное состояние объекта от перемещений фундаментов при проходе сейсмических волн, а также влияние динамического характера нагружения на несущую способность и жесткость конструкций (грунтов оснований).

1.11. Для компенсации неучитываемых расчетом эффектов сейсмического воздействия следует предусматривать конструктивные меры защиты и применять специальные антисейсмические устройства.

1.12. При постройке мостов в сейсмических районах нужно принимать меры против опрокидывания сборных элементов сейсмическими силами на складских площадках и в местах сборки, а также обеспечивать устойчивость строительных кранов с учетом расчетного для периода строительства сейсмического воздействия, амплитудные характеристики которого принимаются в два раза меньше, чем для периода эксплуатации.

1.13. Работы по содержанию мостов в сейсмических районах должны включать периодический визуальный и инструментальный (статический и динамический) контроль специализированных организаций за их состоянием, обследование после сильных сейсмических толчков, разработку и осуществление мер по ремонту и усилению конструкций, получивших повреждения при землетрясениях, паводках, атмосферных и техногенных воздействиях.

1.14. По решению Минтранса РФ в проектах внеклассных мостов предусматривается устройство пунктов инженерно-сейсмометрических наблюдений. Проектирование этих пунктов производится по техническому заданию, разрабатываемому организацией, на которую возлагается эксплуатация пунктов инженерно-сейсмометрических наблюдений. Техническое задание подлежит утверждению Минтрансом РФ. Расходы на приобретение сейсмометрической аппаратуры и на выполнение строительно-монтажных работ, связанных с установкой датчиков колебаний и с устройством помещений для размещения регистрирующей аппаратуры, должны предусматриваться в сметах на строительство соответствующего моста или в сметах на выполнение обследований (испытаний) ранее построенного сооружения.

1.15. Помимо антисейсмических мероприятий при строительстве мостов в сейсмических районах в соответствующих случаях необходимо осуществлять инженерные мероприятия по защите сооружений от сопровождающих землетрясения явлений (оползней, обвалов, селей, снежных лавин, цунами, разжижения грунта, водно-песчаных и мутьевых потоков).

1.16. В тех случаях, когда мост необходимо построить в створе, пересекаемом активным тектоническим разломом или руслом селеопасной горной реки, в проекте моста должны быть учтены возможные подвижки по разлому, а опоры моста вынесены за пределы зоны тектонического дробления горных пород и расположены выше уровня селевого потока.

2. СЕЙСМИЧЕСКОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ

2.1. Напряженно-деформированное состояние моста при сейсмическом воздействии следует рассчитывать исходя из амплитудных и спектральных характеристик колебаний грунта, которые в общем случае полагают равными соответствующим характеристикам колебаний среднего по сейсмическим свойствам грунта в районе строительства, с поправками на особенности сейсмического режима в створе мостового перехода, на инженерно-геологические и топографические условия площадок сооружения опор, а также с поправкой на направление колебаний. Обобщенную характеристику (силу) разрушительного эффекта землетрясения в заданной географической точке учитывают в баллах шкалы MSK-64.

2.2. Расчетную силу землетрясения для площадок, расположенных на ровной местности и сложенных средними по сейсмическим свойствам грунтами, следует определять по одной из трех карт (А, В или С) общего сейсмического районирования территории Российской Федерации или по списку населенных пунктов Российской Федерации, расположенных в сейсмических районах по СНиП II-7-81* (издание 2000 г.), стр.25-44.

2.3. При проектировании мостов, кроме внеклассных, на дорогах категорий I и II следует применять карту ОСР-97(В) исходя из вероятности непревышения силы расчетного землетрясения 95% за интервал времени 50 лет.

При проектировании мостов на дорогах категорий III, IIIп, IV и IVп следует исходить из вероятности непревышения силы расчетного землетрясения 90% за интервал времени 50 лет и определять сейсмическое воздействие на основе карты ОСР-97(А).

Решение о выборе карты ОСР (В или С) при проектировании внеклассных мостов на дорогах всех категорий принимается заказчиком (инвестором) по представлению генерального проектировщика и по согласованию с Минтрансом РФ.

2.4. Амплитудные характеристики колебаний среднего по сейсмическим свойствам грунта определяются по приложению 1 в зависимости от расчетной силы землетрясения, устанавливаемой по выбранной карте ОСР-97 или по списку населенных пунктов Российской Федерации, расположенных в сейсмических районах.

2.5. Амплитудные характеристики колебаний грунта, приведенные в приложении 1, разрешается уточнять на основании материалов сейсмотектонических и сейсмологических исследований, которые должны содержать подробную информацию о зонах ВОЗ в радиусе не менее 50 км от объекта и характеристику сейсмического режима в пункте строительства.

2.6. Материалы исследований зон ВОЗ должны включать сведения о географических координатах очагов и датах прошлых землетрясений, об очертаниях границ ВОЗ, о максимальных зарегистрированных и прогнозных значениях магнитуд (силе землетрясений по шкале Рихтера), о наблюдаемых и наиболее вероятных глубинах очагов, о сейсмодислокациях на земной поверхности и других проявлениях современной сейсмотектонической активности.

Положение на местности и современная активность тектонических разломов должны быть подтверждены данными дистанционных съемок и полевых инженерно-геологических работ.

2.7. Уточненные по данным сейсмотектонических и сейсмологических исследований характеристики сейсмического воздействия относятся к ровным участкам земной поверхности, сложенным песчано-глинистыми грунтами плотностью =1,9 т/м, в которых поперечные сейсмические волны распространяются со скоростью = 350 м/с.

2.8. Сейсмичность площадок строительства опор мостов определяется в результате выполнения работ по сейсмическому микрорайонированию в створе мостового перехода. Материалы работ по СМР должны содержать оценки влияния характера залегания слоев грунта, его состояния, состава, структуры и текстуры, а также, в случае сильно пересеченной местности, влияния ее рельефа на параметры сейсмического воздействия.

2.9. При строительстве моста на слабопересеченной местности сейсмичность площадок возведения опор с фундаментами глубокого заложения, как правило, следует находить в зависимости от сейсмических свойств и мощности слоев грунта, прорезаемого фундаментами, т.е. нижняя граница толщи грунта, колебания которой определяют сейсмическое воздействие, принимается совпадающей с кровлей скальной породы или других малосжимаемых грунтов, в которые заделываются столбы, погружаются нижние концы свай или на которые опираются опускные колодцы.

2.10. Верхняя граница толщи грунта, определяющей сейсмическое воздействие (расчетной толщи), устанавливается с учетом планировки строительной площадки при сооружении путепроводов и общего размыва грунта в русле и на поймах при строительстве мостов через водотоки с нерегулируемым стоком. Во всех случаях из состава толщи исключаются залегающие с поверхности насыпные грунты, слои ила, торфа, склонные к разжижению, песчаные и очень слабые глинистые грунты.

2.11. Для опор с фундаментами мелкого заложения сейсмичность площадок строительства устанавливается в зависимости от сейсмических свойств грунта, расположенного на отметках заложения фундаментов.

2.12. При проектировании малых и средних мостов влияние инженерно-геологических условий на сейсмичность строительных площадок допускается оценивать по данным общих инженерно-геологических изысканий с использованием приложения 2.

2.13. Сейсмоустойчивость склонов и слабых грунтов в пределах пересекаемой акватории, величина оползневого давления на противооползневые сооружения, а также характеристики других опасных явлений, сопутствующих землетрясениям, устанавливаются по данным специальных инженерно-сейсмологических исследований в створе мостового перехода.

3. НАГРУЗКИ И ВОЗДЕЙСТВИЯ

3.1. При разработке мер антисейсмической защиты автодорожных мостов следует учитывать постоянные нагрузки (воздействия), нагрузку от автомобильного транспорта, силы трения в подвижных опорных частях и сейсмические нагрузки.

Примечание:

При проектировании мостов на автомобильных дорогах III, IIIп, IV и IVп категорий сочетание нагрузки от автомобильного транспорта и сейсмических нагрузок не рассматривается.

3.2. Совместно с сейсмическими нагрузками учитываются следующие постоянные нагрузки и воздействия:

- собственный вес конструкций;

- воздействие усадки и ползучести бетона;

- воздействие осадки грунта;

- воздействие предварительного напряжения и регулирования усилий в системе моста;

- давление грунта на устои от веса насыпи;

- гидростатическое давление (взвешивающее действие воды);

- гидродинамическое давление потока.