Методологические основы оценки остаточной несущей способности опор контактной сети

Ключевые слова: опоры контактной сети, остаточная несущая способность, ультразвуковая дефектоскопия, годограф, трещины, коррозия арматуры, техническое состояние.

Оценка остаточной несущей способности железобетонных опор используемых в электросетях различного назначения является довольно сложной, т.к. часть дефектов носит скрытый характер, а сложное физико-химическое сочетание арматуры и бетона требует комплексного подхода к данной проблеме [1]. Так, практически не поддается точной оценке как степень снижения несущей способности опор из-за старения бетона, так и степень коррозии арматуры в теле опоры без применения методов разрушающего контроля [2]. Большая сложность возникает и при оценке качества бетона и арматуры в подземной части опоры. Диагностику состояния подземной части опор без откопки выполнить практически невозможно [1]. Для диагностики состояния опор контактной сети (КС), условия эксплуатации которых отличаются от условий эксплуатации электросетевых опор использовались различные методы (потенциальных диаграмм, вибрационный электрохимический). Результаты вышеуказанных методов очень сильно зависят как от грунта, в котором установлена опора, так и от состояния самой опоры.

Методы оценки технического состояния железобетонных электросетевых конструкций кольцевого сечения, предлагаемые в нормативных документах (приборами механических или поверхностных методов неразрушающего контроля), не обеспечивают выявления дефектов в бетоне на ранней стадии их появления и не позволяют получить количественные оценки развития этих дефектов во времени из-за большой погрешности получаемого результата. Среди перспективных способов диагностики следует отметить ультразвуковые способы диагностики состояния железобетонных конструкций, позволяющие оценить прочность железобетонных конструкций неразрушающими способами. При этом наличие арматуры в теле бетона, пустоты внутри конструкции (ж.б. трубы, опоры) не дают точного представления об истинном состоянии конструкций. Разрушения бетона на уровне земли (наиболее массовые), без откопки опоры на требуемую для диагностики глубину в настоящее время являются трудно диагностируемыми. Снижение прочности бетона является одним из основных факторов снижения несущей способности железобетонных опор [3]. Определение прочности бетона и характеристик трещин на поверхности, сегодня выполняется неразрушающим ультразвуковым методом при поверхностном прозвучивании.

Определение армирования центрифугированных опор (КС) осуществляется магнитным методом [4,5]. Для магнитного метода определения армирования центрифугированных конструкций (диаметр элементов армирования и положение арматурного каркаса в конструкции опор КС) наиболее эффективно использовать прибор «Система Ферроскан РS200». Измерения производятся в несколько этапов. На первом этапе определяют расположение арматуры, её диаметр и глубину залегания в теле опоры (выполняются в режиме Imagescan), позволяющем визуализировать положение элементов армирования конструкции и фиксировать в памяти сканера PS 200scanner, с последующей возможностью определения глубины залегания и диаметра арматурных стержней. Затем, полученные изображения элементов армирования с помощью инфракрасного передатчика и приемника (второй этап) передаются на монитор PS 200 M monitor. На третьем этапе (этап камеральной обработки) полученные изображения положения арматуры в теле конструкции обрабатываются с использованием соответствующего программного обеспечения прибора «Система Ferroscan PS200», позволяющего осуществлять передачу данных с монитора прибора на ПК для последующей обработки и анализа. Результаты измерений, полученные с использованием прибора «Система Ферроскан PS200» представляются в виде таблиц и графических рисунков (годографов).

Повреждения бетонной оболочки опоры проявляются в виде трещин и сколов. Глубину трещин определяют, как правило, с помощью игл, тонких проволочных щупов, а также ультразвуковым импульсным методом. При использовании ультразвукового контроля глубину трещины рассчитывают путем сравнения времени распространения ультразвукового импульса на участках неповрежденного трещиной бетона (t₁) и в бетоне с трещиной (t₂) методом продольного профилирования при условии, что плоскость трещинообразования перпендикулярна линии прозвучивания. Глубина трещины определяется из соотношения:

(1)

где: - глубина трещины; - скорость распространения ультразвука, м/мкс, в бетоне на участке без наличия трещин; - время прохождения ультразвука на участке без трещины, мкс; - время прохождения ультразвука на участке с трещиной, мкс.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Для ультразвукового контроля состояния бетонной оболочки могут быть использованы приборы: «Пульсар-1,2», «Пульсар-1,0», УКБ-1М, УК-1401, «Бетон 32», «УК14П» при помощи которых определяется: скорость и время распространения ультразвука в бетоне на участке без наличия трещин и время прохождения ультразвука на участке с трещиной при перпендикулярном расположении линии прозвучивания к плоскости трещинообразования. железобетонный конструкция опора несущий

Размещено на http://www.allbest.ru/

Определение глубины трещин в бетоне центрифугированных конструкций КС выполняется в соответствии с методикой обработки результатов измерений (формула 1), и представляется в виде таблиц (табл. № 1) и годографов (рис. 1 - 3) по каждому отдельно взятому профилю.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Таблица № 1. Результаты определения глубины трещин в бетоне ЦО КС

Анализ полученных данных позволит судить об однородности или неоднородности плотности и соответственно прочности материала опоры контактной сети. Методом сравнения времени распространения УЗК по участку без внутренних дефектов и повреждений с аналогичными результатами, полученными на участке, имеющем внутренние дефекты и повреждения можно уверенно говорить о наличии или отсутствии структурных нарушениях бетона (пустоты, разуплотнение и др.), либо о достаточно глубокой внутренней трещине или о нахождении внутри полости кольцевой конструкции невидимых на внешней поверхности скрытых трещин.

Железобетонные опорные конструкции обладают высокой механической прочностью и большой деформативностью, но под воздействием различных нагрузок могут значительно отклониться от вертикального положения [4,6]. В результате этого от нагрузок (вес проводов, тросов, гололеда и др.) возникают изгибающие моменты, вызывающие дополнительные деформации опоры.

Опоры линий электропередачи загружены, как правило, равномерно, в отличие от опор контактной сети. Неравномерность загрузки последних приводит к эксцентриситету приложения силы, и как следствие разных по размеру растянутых и сжатых зон [6]. Максимальные моменты, которые действуют на опору, сосредоточены на уровне условного обреза фундамента, поэтому данная область должна быть обследована более тщательно.

Результатами обследования опор выявлено, что наибольшее количество трещин, как продольных, так и поперечных возникает в растянутой зоне опоры. Согласно [1,3,68], бетон хорошо работает на сжатие, и в 4-5 раз хуже на растяжение, трещины, возникающие в растянутой зоне опоры, под воздействием нагрузки могут увеличивать свою длину по периметру тела опоры. От ширины раскрытия трещин зависит скорость коррозии арматуры, при этом снижается коэффициент сцепления арматуры с защитным слоем бетона растянутой зоны опоры [9]. Трещины, возникающие в сжатой зоне бетона, как правило, не снижают несущей способности опоры, т.к. бетон хорошо работает на сжатие, сжимающие допустимые нагрузки на бетонное кольцо, значительно превосходят допустимые сжимающие нагрузки на арматуру. Сжатие части бетонного элемента с трещиной приводят к ее закрытию [9]. Разрушение может произойти лишь в том случае, когда сжимающие нагрузки превышают допустимые для данной марки бетона.

Для определения величины деформации, при которых опора сохраняет свою устойчивость, необходимо проводить статические расчеты [10].