22 - 07 - 2017
SOFiSTiK – универсальный программный комплекс, использующий метод конечно-элементного анализа
Сбор нагрузок и расчет по грунту фундаментов опор автодорожных, железнодорожных и пешеходных мостов
ООО Малое инновационное предприятие Технопарк МАДИ

Эксплуатация мостов

Причины появления дефектов в мостах, их влияние на грузоподъемность, надежность и долговечность в процессе эксплуатации. предупреждение и устранение дефектов

Н.П. Лукин,
В.А. Надуткин,
Н.А. Нестругин

Проблема эксплуатации мостов, путепроводов и других сооружений мостового типа содержит в себе два основных аспекта: возможность использования мостов старых лет строительства; перспективы длительного и надежного использования мостов, которые строят в настоящее время и будут строить в ближайшем будущем.

Анализ состояния 8717 мостов, построенных, в основном, после 1945 г. показывает, что к 40 годам эксплуатации заменяют 5-6% мостов и 35-40% реконструируют. Наибольшее количество (1,3-1,4%) мостов заменяют в период эксплуатации 20-25 лет; в этот же период реконструируют 9-10 % сооружений. На 35-40-м году эксплуатации количество мостов подлежащих замене и реконструкции уменьшается соответственно до 0,2% и 0,9% На 45-м году эксплуатации начинается новый период увеличения количества заменяемых и реконструируемых мостов.

Основными причинами замены и реконструкции мостов является накопление дефектов в результате морального и физического износа сооружений. Моральный износ мостов зависит, в основном, от изменения требований нормативных документов к величинам временных подвижных нагрузок и габаритам проезда. За период с 1930 г. семь раз изменялись требования к временным нагрузкам (1931 г, 1938 г, 1942 г, 1948 г, 1953 г., 1962 г., 1986 г.). До 1986 г. под реконструкцией мостов понимали доведение параметров мостов до проектных нормативов, по которым был запроектирован мост; усиление - увеличение несущей способности до требований действующих (на момент усиления) нормативов. После ввода в действие СНиП 2.05.03-84, где обоснованно, с прогнозом на длительную перспективу, назначены увеличенные габариты проезда требуется массовая реконструкция мостов. Реконструкции подвергаются, в основном, мосты с пролетами до 33 м. При этом приходится не только увеличивать габариты проезда но и усиливать элементы пролетных строений и опор

Физический износ зависит, в основном, от накопления дефектов, которые приводят к снижению несущей способности. В первые пять лет эксплуатации дефекты проектирования и строительства проявляются слабо и существенно увеличиваются к 20-25 годам. Накоплению дефектов способствует старое мнение о том, что железобетонные мосты, которых на дорогах большинство, могут служить 100 лет и, следовательно, не требуют текущего ухода и ремонта. Бетон - искусственный камень, обладающий отличными от естественного камня свойствами, в том числе и водонепроницаемостью. Водонепроницаемых бетонов в практике нет. Приходится защищать железобетонные мосты от проникновения воды, чтобы предохранить арматуру от коррозии. Основная часть воды проникает в бетон сверху вследствие неупорядоченного водоотвода через конструкции ездового полотна и тротуары; часть воды поступает (всасывается) в бетон через поры из влаги воздуха (вода снизу).

Недопущение к арматуре воды сверху обеспечивается быстрым водоотводом с помощью уклонов, трубок, лотков и др. устройств, а также конструкцией гидроизоляции. На основании пространственных расчетов установлено, что большинство широко применяемых гидроизоляционных материалов не обладают требуемой деформативностью при действии тяжелых временных подвижных нагрузок и отрицательных температурах.

Исследованиями О.И. Безбабичевай (ХАДИ) установлено, что материал гидроизоляции для мостов, помимо обычных требований, должен выдерживать относительные деформации не меньше e = 3 х 10-4 даже при отрицательных температурах. "Дешевые" материалы такими свойствами не обладают, их применение приводит к сокращению срока службы пролетных строений на 15-20 лет. Исследования к.т.н. И.Д. Сахаровой (СоюздорНИИ) показали, что необходимые гидроизоляционные материалы уже выпускают отечественные и зарубежные заводы и фирмы. Необходимо пересмотреть разделы типовых проектов, относящихся к гидроизоляционным материалам.

Если гидроизоляция наклеена неплотно, то под изоляцию поступают пары воды снизу. Пары воды конденсируются, образуются пузыри, которые при проезде транспорта разрушаются и разрывают материал гидроизоляции, что дает возможность воде сверху интенсивно проникать в бетон. Контроль наклейки изоляции может выполнять только руководитель работ непосредственно на месте. Следовало бы в СНиПе на производство и приемку работ по мостам предусмотреть требование, разрешающее производить наклейку гидроизоляции только в присутствии контролера и представителя службы эксплуатации. В помощь строителям издать подробные технологические карты.
Многие дефекты, влияющие на несущую способность и долговечность, могут быть своевременно предотвращены, если службы эксплуатации будут иметь портативное оборудование для наблюдения за состоянием мостов и надежные малогабаритные, удобные для работы механизмы для текущего ремонта.

Сложный ремонт и реконструкцию больших мостов, особенно с нетиповыми пролетными строениями, выполняют специализированные мостостроительные организации, имеющие квалифицированные кадры, механизмы и вспомогательное оборудование. В связи с требованиями служб эксплуатации в короткие сроки отремонтировать, усилить или реконструировать большое количество мостов, эти работы стали выполнять специализированные малые предприятия.

На примере Орловского ТОО "Мостинжсервис-РЭМ", работающего по заказам ФД АД “Москва - Харьков" и других дорожных эксплуатационных организаций, можно рассмотреть подход к решению сложных вопросов ремонта, усиления и реконструкции мостов. За два года работы "Мостинжсервис - РЭМ" выполнил работы на пяти мостах: один мост усилен; мост и путепровод реконструированы; на двух мостах выполнены срочные работы по обеспечению безопасности движения. При выполнении работ по усилению двухконсольного монолитного железобетонного моста через р. Кола на дороге Москва - Харьков, построенного в 1950 г. под нагрузки Н-10, НГ-60, потребовалось не только проанализировать данные испытаний моста (ВИСИ), но и выполнить исследования по определению прочности бетона, прочностных показателей и химического состава арматуры. Привлекая ученых из Воронежа и Харькова "Мостинжсервис - РЭМ" совместно с ФД АД Москва - Харьков принял решение позволившее усилить мост путем устройства монолитной железобетонной плиты. После выполнения работ несущая способность стала достаточной для восприятия усилий от нагрузок А-11,НК-80.

Аналогично, с привлечением науки, выполнены работы по реконструкции (усиление и уширение) путепровода на обходе г. Тула. При этом для контроля качества выполняемых работ потребовалось четыре раза испытывать пролетные строения путепровода: без слоев ездового полотна, с наклеенным металлом усиления крайних балок, после выполнения монолитной железобетонной плиты усиления и уширения, после окончания строительства.

Данные испытаний подтвердили теоретические расчеты пространственным (энергетическим) методом с использованием программ ЭМ-5 и ЭМ-10.

Некоторые проектные и строительные организации выполняют уширение мостов путем простого "добавления" к существующим пролетным строениям новых сборных элементов без надежного объединения старой и новой частей. При этом грузоподъемность моста, как правило, становится меньше, чем была ранее, так как бывшие подтротуарные блоки становятся более нагруженными.

Очень большие сложности возникают при содержании, ремонте и особенно при реконструкции мостов в городах в связи с имеющимися там коммуникациями. Во многих случаях службы эксплуатации не знают, какие виды коммуникаций имеются и где они расположены: внутри или вблизи конструкции моста.

Практически на многих мостах отсутствует полная исполнительная документация, не выполняются многие виды работ, обязательных для текущего надзора, в том числе промеры глубин. ИТР служб эксплуатации иногда не знают всех видов работ, которые они по должности обязаны выполнять. Некоторые ИТР служб эксплуатации не могут самостоятельно правильно решать вопросы пропуска по мостам сверхнормативных нагрузок, считают однотипные мосты одинаковыми. Опыт свидетельствует о том, что каждый мост индивидуален. Особенности каждого моста в наибольшей степени проявляются в процессе работ по усилению или уширению.

Выводы

1. Для поддержания мостов на уровне проектных требований необходимо соответствующее финансирование служб эксплуатации, высокая квалификация ИТР и рабочих, обеспеченность соответствующими приборами и оборудованием.

2. Необходимо переработать СНиП на проектирование мостов в разделе нормативных нагрузок с перспективой не меньше, чем на 50 лет ( нагрузка АК не менее А-15... А-18).

3. Нужен СНиП (или Технические Правила) на содержание, ремонт и реконструкцию мостов.

4. Документация на мосты должна иметь гриф постоянного хранения, даже в случае замены моста на трубу. Для работ заинтересованных организаций службы эксплуатации должны выдавать копии, а не подлинники.

5. Продолжить исследования и разработки по определению грузоподъемности мостов и путепроводов, уделив особое внимание фундаментам опор.

6. Первая часть данных обследований мостов должна выполняться по единой схеме, применимой для банка данных в ЭВМ (не менее 150-200 данностей на мост, с последующим увеличением до 400-600).

7. Гарантийный срок исправления дефектов строителем (проектантом) должен быть не менее 10 лет.

8. Не принимать в эксплуатацию мосты, вблизи которых не установлен постоянный репер.

Источник: Повышение надежности строящихся и эксплуатируемых МОСТОВ. Сборник докладов Российского семинара (20 - 24 ноября 1995 г., г. Павловск) / Под редакцией В.А. Корнева и Е.Н. Баринова. - Павловск: ДУИЦ, 1996 - 66 с.


Новости ФОРУМА
 
 

 

Транспортные сооружения - научный журнал

Кафедра Транспортное строительство СГТУ

Блог о расчeтах мостов Портал мостостроителя

Ingener.kz: Всё для инженеров

СК Стройкомплекс-5