Тенденции развития мостостроения в Китайской Народной Республике

Размещено на http://www.allbest.ru/

УДК 624.042

ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ МОСТОСТРОЕНИЯ В КИТАЙСКОЙ НАРОДНОЙ РЕСПУБЛИКЕ

Чэнь Тао ФГБОУ ВО «Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет» Россия, Москва аспирант кафедры «Мосты, тоннели и строительные конструкции» E-mail: 313085767@qq.com

Овчинников Илья Игоревич ФГБОУ ВО «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.» Россия, Саратов кандидат технических наук, доцент кафедры «Транспортное строительство» E-mail: bridgeart@mail.ru

Овчинников Игорь Георгиевич ФГБОУ ВО «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.» Россия, Саратов доктор технических наук, профессор кафедры «Транспортное строительство» E-mail: bridgesar@mail.ru 

Рассматривается единая транспортная стратегия Китая, направленная на строительство скоростных железных и автомобильных дорог, мостовых сооружений на них. Особое внимание уделяется развитию мостостроения в Китае. Отмечается что в Китае уже имеется более 300 тысяч мостов, и более тысячи мостов длиной более километра. В качестве иллюстрации приведены: мост Циндао Гайвань длиной 42,5 км; Мост Ханчжоу длиной в 36 км; мост Цзянсу - Жуньянской автотрассы длиной 35,66 км; вантовый мост Цзнсу - Сучжоусской автотрассы с главным пролетом 1088 м, пилонами высотой 306 метров; самый длинный в мире железнодорожный мост - Даньян-Куньшаньский виадук длиной 164,8 км; Тяньцзимньский виадук длиной 113,7 км. Также проанализированы трубобетонные арочные мосты Китая. Сделан вывод о необходимости уделять большее внимание научным исследованиям в мостостроительной сфере, а также проблеме оценки грузоподъемности и остаточного ресурса существующих мостов.

Ключевые слова: инфраструктура, мостостроение, мосты, тоннели, железобетон, грузоподъемность, пропускная способность.

мостостроение трубобетонный арочный мост

Chen Tao Federal State Educational Institution of Higher Education «Moscow State Automobile & Road Technical University » Russia, Moscow postgraduate student department of «Bridges, tunnels and structural construction» E-mail: 313085767@qq.com

Ovchinnikov Ilya Igorevich Federal State Educational Institution of Higher Education «Saratov state technical University named after Y. A. Gagarin»Russia, Saratov Associate professor department of «Transport Construction» E-mail: bridgeart@mail.ru

Ovchinnikov Igor Georgievich

Federal State Educational Institution of Higher Education «Saratov state technical University named after Y. A. Gagarin» Russia, Saratov Professor department of «Transport Construction» E-mail: bridgesar@mail.ru

DEVELOPMENT TRENDS OF BRIDGE ENGINEERING IN CHINA

We consider a single transport strategy of China aimed at building high-speed Railways, roads, bridges. Special attention is paid to the development of bridge construction in China. It is noted that in China already has more than 300 thousand bridges, and thousands of bridges have length more than one kilometer. As the illustration shows: the bridge Qingdao Gaiwan with a length of 42.5 km, Hangzhou Bridge length 36 km; bridge Jiangsu - Golanski highway length 35,66 km; cable-stayed bridge CSNs - Sciously the highway with a main span of 1088 meters, pylons with a height of 306 meters; the world's longest railway bridge - Danyang-Kunshan viaduct length 164,8 km; Tianjin viaduct length 113,7 km analyzed composite arch bridges of China. The conclusion about the need to pay more attention to research in the field of bridge construction, as well as the problem of estimating carrying capacity and residual life of existing bridges.

Key words: infrastructure, bridge engineering, bridges, tunnels, reinforced concrete, load, bandwidth

Как известно, в последнее время Китай стал мировым лидером по темпам экономического роста, по размерам привлекаемых инвестиций, особенно в транспортную инфраструктуру. По количеству населения (1,376 млрд. человек) Китай занимает первое место в мире, а по занимаемой территории (9,6 млн. кв. километров) третье место.

Однако человеческие ресурсы и население распределены по территории страны крайне неравномерно - восток Китая имеет высокую плотность населения и экономически развит, в то время как запад и север содержат большинство природных ресурсов и потому возникает большая проблема по переброске этих ресурсов в экономически развитую часть страны [1].

В Китае осуществляется единая транспортная стратегия «большого скачка» на период до 2020 г. согласно которой должно быть построено значительное количество скоростных железных и автомобильных дорог, проведена модернизация транспортного комплекса, повышены скорости перевозок, с тем, чтобы устранить препятствия для экономического развития и к 2020 г. сформировать высокоэффективную транспортную систему, которая бы соответствовала потребностям устойчивого экономического развития [2].

Еще в 2008 году в Китае была разработана Программа из 10 шагов, направленная на подержание экономического роста. Эта программа включает такие шаги [3]:

1) развитие транспортной инфраструктуры: расширение транспортной сети, за счет строительства скоростных железных и платных автомобильных дорог, а также аэропортов, морских и речных портов; строительство дорожной сети, обслуживающей сельские районы и угольные шахты, так как энергетика страны рассчитана на угольную генерацию;

2) увеличение объемов жилищного строительства;

3) развитие инфраструктуры сельских районов: строительство автомобильных дорог и электросетей в сельских районах

4) развитие социальной сферы;

5) охрана окружающей среды: ускорение строительства канализационных объектов и мощностей по переработке мусора, предотвращение загрязнения вод, создание зеленых зон, внедрение технологий энергосбережения и контроль за загрязнениями;

6) развитие промышленности: внедрение инноваций, реструктуризация промышленности, поддержка развития высокотехнологичных отраслей;

7) восстановления районов, пострадавших от землетрясений;

8) социальная политика;

9) расширение реформ, касающихся уплаты налога на добавленную стоимость всеми отраслями промышленности;

10) усиление финансовых мер, направленных на поддержку экономического роста: увеличение банковского кредитования приоритетных проектов, сельских районов, малых предприятий, технологических инноваций и промышленной рационализации.

Применительно к дорожному строительству действует такой расклад: для строительства одного километра скоростной автомагистрали требуются 1 000 тонн стали, 9 000 тонн цемента, 1 900 тонн асфальта. Каждые 100 млн. юаней, инвестированных в строительство автодорог, создают 1 800 рабочих мест в дорожной отрасли и еще 2 100 мест - в сопутствующих отраслях. При этом активизируется работа местных поставщиков: карьеров, производителей железобетонных и металлических конструкций, цементных и асфальтобетонных заводов и т.д. Возникает потребность в научных, проектных и конструкторских разработках, что, в свою очередь, активизирует деятельность учебных и научных учреждений.

В 2005 году протяженность железных дорог в Китае составляла 67,5 тысяч километров, в то время как в России 86 тысяч километров. Начиная с 2010 года, сеть железных дорог в Китае начинает превосходить российскую и в 2020 году составит 120 тысяч километров по сравнению с 95 тысячами километров в России.

В 2008 году общая протяженность платных автомобильных дорог в Китае составляла 133 тыс. км, из которых 30% - скоростные магистрали; 70% платные национальные магистрали, региональные и муниципальные дороги. Общая протяженность автомобильных дорог в Китае должна вырасти с 1,9 млн. километров в 2007 году до 3 млн. километров в 2020 году, в то время как в России она вырастет с 0,724 млн. километров до 1,169 млн. километров.

Развитие мостостроения в Китае

За последнее время Китай превратился в мощную мостостроительную державу. К настоящему времени в стране насчитывается более 300 тыс. автодорожных мостов, в том числе более тысячи больших мостов длиной более 1000 метров, 55% всех крупнейших вантовых мостов в мире находится в Китае, при чем большая часть из них построили через реку Янцзы.

Первый мост через Янцзы был построен в конце 50-х годов прошлого века, с помощью Советского союза. Однако советские инженеры не успели закончить свою работу из-за политических разногласий между странами, и строительство моста китайцам уже нужно было заканчивать самим. На сегодняшний день через реку Янцзы построено больше 80 мостов, 10 из которых занимают лидирующие позиции по отдельным категориям мировых рейтингов: крупнейший арочный, арочный бетонный, сдвоенный, железнодорожный, сдвоенный железнодорожный мост,

Рассмотрим некоторые из мостов Китая.

Мост Циндао Гайвань

Построенный в 2011 году, он соединяет город Циньдао в провинции Шаньдун с городом Хуандао через огромный залив Цзяочжоу. Сейчас это один из самых протяженных мостов в мире длиной в 42,5 километра (рис.1). Мост Циньдао представляет собой не просто мост, а целую систему многоуровневых транспортных развязок на воде (рис.2).

Пропускная способность шести полосного моста до 30 000 автомобилей в день. Стоимость строительства моста 2,3 миллиарда американских долларов.

Рис.1. Вид на мост Циндао Гайвань.

Источник: http://lifeglobe.net/entry/2164

Рис. 2. Система транспортных развязок моста Циньдао. Источник: http://bestinworld.ru/samyiy-bolshoy-most/

Мост Ханчжоу

Мост длиной в 36 километров пересекает залив Ханчжоу в Восточно-Китайском море и реку Цяньтан в дельте великой реки Янцзы. Мост был сдан в эксплуатацию в 2009 году, по нему ежедневно проезжает до 50 тыс. транспортных средств.

Рис.3. Один из участков моста Ханчжоу.

Источник: http://lifeglobe.net/entry/1152

Мост построен в сложнейшей морской окружающей среде - здесь протекает один из трех самых сильных потоков на Земле - речной поток Цяньтан, создающий быстрые водные течения и большие волн, часто возникают тайфуны, а морское дно крайне неоднородно, сейсмичность района до 7 баллов по шкале Рихтера. Высота подмостового габарита 62 метра, что позволяет проходить под мостом контейнеровозам четвертого и пятого поколения. Все эти факторы усложнили работу над проектом и он был завершен только после 9 лет консультации и более чем 120 технических исследований, в которых участвовали более 700 экспертов со всего мира.

Элементы моста собирались на берегу, а затем транспортировались на место для монтажа и заключительной установки с помощью гигантских плавучих кранов. Для позиционирования элементов моста использовались 50 GPS систем.

Мост Цзянсу-Жуньянской автотрассы через р.Янцзы

Сооружение (рис. 4) длиной 35,66 км является крупномасштабным висячим мостом с пролетом 1560м. В истории китайского мостового строительства он является современным крупным мостовым объектом с большим масштабом работ, высочайшим стандартом строительства, большим объемом инвестиции, самой сложной технологией, полностью из китайских материалов.

Рис. 4. Висячий мост через р. Янцзы [3]

2.4. Вантовый мост Цзнсу-Сучжоусской автотрассы через р. Янцзы

Мост (рис.5) с главным пролетом длиной 1088 м, высотой железобетонных пилонов 306 метров. Строительство моста началось в июне 2003 года а закончено в 2008 году.

Рис. 5. Вантовый мост через р. Янцзы [3]

Даньян-Куньшаньский виадук

Является самым длинным мостом в мире (рис.6). Его длина 164,8 км. Возведён как часть Пекин--Шанхайской высокоскоростной железной дороги. Строительство началось в 2008 году и по завершению в 2010 году его длина составила 164 800 метров, открытие моста состоялось 30 июня 2011 года. Расположен в Восточном Китае в провинции Цзянсу, между городами Шанхай и Нанкин. Примерно 9 км моста проложено над водной поверхностью, наиболее крупный водоём, который пересекает Даньян-Куньшаньский виадук, озеро Янчэн. Пекин -- Шанхайская высокоскоростная железная дорога - линия высокоскоростного наземного транспорта, длина которой составляет 1318 километров (819 миль). Линия связывает две главные экономические зоны в Китайской Народной Республике: Бохайский залив и дельту Янцзы. Первым этапом строительства была Пекин-Тяньцзиньская междугородная железная дорога.

Данная линия является первой, максимальная скорость движения поездов по которой составляет 380 км/ч. Стоимость моста более 10 миллиардов долларов США. На строительство было потрачено 500 тысяч тонн стали и около 2,5 миллиона кубометров бетона

Рис.6. Даньян-Куньшаньский виадук (164,8 км). Источник: http://www.uznayvse.ru/interesting-facts/samyiy-dlinnyiy-most-v-mire.html

Тяньцзимньский виадук

Виадук (рис.7) является вторым по длине мостом в мире. Возведён как часть Пекин - Шанхайской высокоскоростной железной дороги и Пекин -Тяньцзиньской междугородной железной дороги. Строительство началось в 2008 году и по завершению, в 2010 году, его длина составила 113 700 метров, открытие моста состоялось в июне 2011 года. Начинается немного юго-восточнее Пекинского южного железнодорожного вокзала, далее пересекает два района (Аньцы и Гуанъян) городского округа Ланфан и заканчивается на севере центральной части города Тяньцзинь.

Рис.7. Тяньцзимньский виадук. Источник: http://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/1654805

В связи с тем, что несущие элементы арочных мостов (арки) в основном подвергается действию сжимающих нагрузок, то в Китае в 1980-е годы прошлого века началось исследование трубобетона и первый трубобетонный арочный мост пролетом 115 метров (рис.9), был построен в провинции Сычуань в 1991 году [4].

Трубобетонные арочные мосты позволяют иметь большой пролет, обеспечивают большую грузоподъемность, имеют относительно низкую стоимость, обеспечивают эстетичный внешний вид, поэтому этот тип мостов получил в Китае довольно широкое распространение. Более десятка университетов Китая, проектных фирм, строительных корпораций и научно-исследовательских институтов провели широкомасштабные исследования применимости заполненных бетоном стальных трубчатых конструкций в арочных мостах. В результате было получено довольно значительное количество инновационных результатов, включая рациональные конструктивные решения трубобетонных арочных мостов, основные параметры для проектирования и конструирования, различные методики расчета, включая методику расчета по предельным состояниям. Результаты проведенных исследований были применены при создании большого количества арочных трубобетонных мостов. Всего в Китае построено более 300 арочных мостов с применением трубобетона, в том числе и мост Chongqing Wushan Bridge через реку Янцзы (рис.8), построенный в 2005 году [5]

Рис.8. Трубобетонный арочный мост Chongqing Wushan Bridge. Источник: http://www.highestbridges.com/wiki/index.php?title=Wushan_Yangtze_River_Bridge

Основные характеристики этого моста: пролет 460 метров, диаметр стальной трубы 1,22 метра, толщина стенки трубы 22-25 миллиметров, вес рабочего сегмента - 128 тонн, стрела подъема 280 метров - наибольшая у такого типа мостов. Арочный мост Zhijinghe пролетом 430 м приведен на рисунке 11.

Рис. 9. Арочный мост Zhijinghe пролетом 430 м с трубобетонными арками

Источник: http://10mosttoday.com/10-highest-bridges-in-the-world/

Выводы

1. Приведенный даже краткий обзор показывает, что в Китайской народной республике ведется активное мостовое строительство. Причем строятся мосты самых различных систем: висячие, вантовые, арочные, балочные. К тому же самые длинные мосты мира построены в Китае. Следует заметить, что в Китае, в отличие от России уделяется весьма большое внимание проведению научных исследований в сфере мостостроения. Может быть, это и позволило китайским мостостроителям занять одно из ведущих мест в мире.

2. При сооружении мостов в Китае весьма широкое применение находит железобетон. Причем ряд мостов был построено с помощью Советского Союза еще в середине прошлого века. В настоящее время эти железобетонные мосты, подвергаясь воздействию транспорта, окружающей среды, постепенно разрушаются. Поэтому перед исследователями стоят большие проблемы по разработке методов корректной оценки грузоподъемности и остаточного ресурса мостов [6], а также по разработке эффективных способов их ремонта и усиления с целью повышения грузоподъемности и увеличения долговечности.

Литература

1. China High-Speed Rail. On the Economic Fast Track. Morgan Stanley. 2011. P. 11.

2. Андреев И. Китай: инфраструктурное будущее//Инженерная защита.2014. №2. С. 80 -89

3. Сырков А.В. Развитие транспортной инфраструктуры в Китайской народной республике. Презентация. НИПИ ТРТИ. Спб. 2008. С. 1-46.

4. Tingmin Mou, Bikun Fan, Bo Tian,Qiyu Tao. Scheme design of 539 m CFST arch bridge - the first Yangtze River Bridge in Hejiang, Sichuan, China//ARCH'10 - 6th International Conference on Arch Bridges. 2010.p. 113-119.

5. Овчинников И.И., Овчинников И.Г., Чесноков Г.В., Михалдыкин Е.С. О проблеме расчета трубобетонных конструкций с оболочкой из разных материалов. Часть 1. Опыт применения трубобетона с металлической оболочкой // Интернет-журнал «НАУКОВЕДЕНИЕ» Том 7, №4 (2015) http://naukovedenie.ru/PDF/95TVN415.pdf (доступ свободный). Загл. с экрана. Яз. рус., англ. DOI: 10.15862/95TVN415

6. Chun-Sheng Wang1,*, Mu-Sai Zhai1, Yu-Jiao Wang. Fatigue Safety Monitoring and Fatigue Life Evaluation for Existing Concrete Bridges// 13th International Conference on Fracture. June 16-21, 2013, Beijing, China.p.1-9.

Размещено на Allbest.ru