Особенности прочностного мониторинга мостовых сооружений

Размещено на http://www.allbest.ru/

Статья по теме:

Особенности прочностного мониторинга мостовых сооружений

Павлова Е.С., Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.

В статье рассмотрены особенности мониторинга мостовых сооружений, определения этого понятия. Указано, что мониторинг должен осуществляться на всех стадиях жизни мостового сооружения. Приведена структура мониторинга и его состав на различных стадиях: подготовительной и предремонтной. Приведены основные моменты, на которых базируется мониторинг мостовых сооружений.

Ключевые слова: мост, мониторинг, дефект, повреждение, измерение.

The article describes the features of monitoring bridge structures, the definition of this concept. It is indicated that monitoring should be carried out at all stages of the life of the bridge structure. The structure of monitoring and its composition at various stages: preparatory and pre-repair. The main points on which the monitoring of bridge structures is based are given.

Keywords: bridge, monitoring, defect, damage, measurement.

В последнее время широкое распространение начинает получать концепция прочностного мониторинга мостовых сооружений [1]. Под мониторингом мостовых сооружений понимается контроль и управление состоянием сооружения с целью обеспечения надежной его эксплуатации в течение заданного срока службы. Мониторинг является одним из важных элементов системы эксплуатации мостовых сооружений. Схематическое изображение мониторинга мостового объекта приведено на схеме ниже [2-3].

Мониторинг должен быть организован на всех этапах существования мостового сооружения:

на этапе проектирования он включает обоснованный выбор места мостового перехода, конструктивной схемы моста, выбор материалов, правильность конструктивных решений элементов, расчета напряженно - деформированного состояния, обоснованную оценку региональных геологических и климатических условий, выбор средств защиты от агрессивного воздействия среды эксплуатации;

на этапе изготовления сооружения он включает соблюдение проектных решений по технологии изготовления и монтажа, а при невозможности точного следования проекту - обоснованность замены одного технологического решения другим;

на этапе эксплуатации - диагностика состояния сооружения, оценка грузоподъемности и остаточного ресурса, принятие и осуществление рекомендаций по ремонту и реконструкции или замене объекта.

Основой мониторинга является диагностирование на стадиях эксплуатации, проектирования и изготовления объекта. Используются три основных вида диагностирования: функциональное, специальное и модельное.

При функциональном диагностировании состояние мостового сооружения устанавливается в процессе его эксплуатации без воздействия диагностических средств. Функциональное диагностирование позволяет реагировать на нарушения в контролируемом объекте и решать задачи как правильности его функционирования, так и определения мест и причин неисправностей (для этого могут использоваться как группы экспертов, так и встроенные в сооружение диагностические средства - сигнализаторы).

Рисунок 1 - Структура мониторинга мостовых сооружений (рисунок автора)

В специальном диагностировании технические средства подают на объект специальные воздействия, а диагноз технического состояния формируется в момент времени, когда сооружение не используется по прямому назначению (испытание мостового сооружения нагружением) или же при функционировании сооружения.

Весьма важное значение начинает приобретать модельное диагностирование, позволяющее на модельных образцах, элементах сооружения или с помощью математических моделей сооружения оценивать и прогнозировать влияние различных эксплуатационных, технологических и конструкционных факторов на работоспособность сооружения, выявлять причины отказов.

Алгоритм мониторинга мостовых сооружений может базироваться на следующих основных задачах - установление характера внешних воздействий на сооружение и оценка способности сооружения сопротивляться этим воздействиям в определенной среде эксплуатации.

Сопротивление мостовых сооружений разрушению определяется тремя основными факторами: свойствами материалов сооружения, напряженно-деформированным состоянием элементов сооружения, воздействием окружающей эксплуатационной среды.

Процесс обследования технического состояния моста обычно состоит из трех видов работ: подготовительных, изучения фактического состояния натурных конструкций и обработки результатов обследования.

К подготовительным работам относятся:

сбор и изучение проектно-исполнительной документации (на все элементы моста, сертификаты на материалы, акты на скрытые работы, материалы приемочных испытаний и так далее);

подготовка необходимых инструментов, приборов, оборудования и смотровых приспособлений.

В результате этих работ устанавливается:

год проектирования и постройки моста;

нормативная временная нагрузка, на которую запроектировано мостовое сооружение;

характеристики использованных строительных материалов;

сведения (по паспорту, журналу, актам, заключениям) о дефектах и повреждениях в несущих элементах моста, авариях, ремонтах и реконструкциях (если они имели место), данные о грузоподъемности по материалам предыдущих обследований.

Обследование технического состояния моста включает:

детальную сверку (составление вновь) обмерочных чертежей элементов моста (при их отсутствии) с результатами инструментальных измерений и съемок;

выявление и фиксацию (фотография, видеосъемка, рисунок, схема) неисправностей всех элементов конструкции с уточнением их расположения, размеров; оценку технического состояния сооружения в целом;

определение (по возможности) фактических физико-механических характеристик материалов конструкции (бетона, стали, арматуры, древесины, полимеров);

подводное обследование (в случае необходимости) бетона, кладки фундаментов и тела опор (по возможности) с использованием видеокамер, оборудования для бурения скважин и шурфов, а также проведение других специальных обследований (например, взятие проб грунта основания, определение напряженно-деформированного состояния и режима нагруженности элементов опоры и грунта при статических и динамических воздействиях).

Результаты осмотров, обследований мостового сооружения оформляются в виде актов, технических отчетов и заключений, заносятся в паспорт сооружения с указанием даты, температуры воздуха, авторов обследований. В совокупности с другими документами они служат основанием для разработки мероприятий по содержанию и ремонту, усилению и реконструкции несущих элементов моста, принятия решений о возможности пропуска сверхнормативной нагрузки, а также для введения или отмены установленных ранее ограничений по режиму эксплуатации сооружения (по величине, скорости движения, расположению и интервалам временных нагрузок).

Следует заметить, что предремонтное обследование мостовых сооружений отличается:

повышенной детальностью обследования всех конструкций, включая основания опор, подходы, русло и т.д. с применением испытательных методов, контрольных измерений, инструментальной съемки;

углубленными исследованиями характеристик материалов;

особенностями расчетной части (выполнение дополнительных расчетов для установления возможности осуществления предлагаемых технических решений по ремонту);

многостадийностью (выполнение дообследования недоступных для осмотра элементов в ходе проведения ремонта);

более углубленным анализом и обобщением результатов;

расширенными требованиями к формам представления результатов.

При предремонтном обследовании рекомендуется следующая последовательность исследования конструкции:

1. Визуальное ознакомление с конструкцией.

2. Изучение и анализ технической документации, условий эксплуатации:

проектная и исполнительная документация, включая сертификаты и акты на использованные материалы;

данные по эксплуатации моста (книга искусственного сооружения); данные о предыдущих ремонтах и реконструкциях;

отчеты о проведенных обследованиях;

в случае отсутствия необходимых данных - опрос людей, причастных к проектированию, строительству, ремонту мостового сооружения;

анализ технической документации;

интенсивность движения.

3. Планирование исследовательских работ.

4. Оценка состояния:

поиск дефектов и повреждений;

несоответствие отдельных элементов, обустройств действующим нормам;

осмотр сложных узлов и соединений;

контрольные измерения и инструментальные съемки;

изучение поведения конструкции под нагрузкой и во времени;

определение характеристик материалов:

отбор образцов для исследования;

неразрушающие испытания;

прочностные расчеты;

уточнение или подтверждение результатов расчета испытаниями.

5. Обобщение результатов:

анализ состояния;

причины образования дефектов и повреждений;

влияние повреждений на грузоподъемность, долговечность, безопасность эксплуатации;

скорость развития дефектов и повреждений до опасной стадии;

степень опасности дефектов и повреждений;

необходимость и практическая возможность устранения каждого дефекта и повреждения;

возможные технические решения по ремонту (реконструкции);

практические способы устранения дефектов и повреждений;

рекомендации по технологии выполнения отдельных ремонтных операций;

необходимость технического сопровождения отдельных, наиболее сложных и ответственных операций;

режим эксплуатации на период выполнения отдельных ремонтных операций;

необходимость дообследования недоступных элементов в процессе ремонта;

общие объемы работ по ремонту;

режим эксплуатации на период до проведения ремонта;

необходимость испытаний после ремонта.

Отчет по результатам обследования.

Затраты на квалифицированное научно-техническое сопровождение процедуры предремонтного обследования окупятся повышением качества проектных решений [4-7] и работ, снижением общих затрат на ремонт.

Список литературы

мостовой сооружение мониторинг

1. Овчинников И.Г. Прочностной мониторинг мостовых сооружений / И.Г. Овчинников //Автомобильные дороги, 1995. - № 7-8. - С. 2.

2. Черных В.К., Нестерова Д.Н. Особенности мониторинга мостовых сооружений // Техническое регулирование в транспортном строительстве. - 2015. - № 1 (9); URL: trts.esrae.ru/15-63.

3. Макаров А.В. Диагностика мостовых сооружений / И. Г. Овчинников, В. И. Кононович, А.В. Макаров и др. - Волгоград: ВолгГАСУ, 2004. - 180 с.

4. Овчинников И. Г., Караханян А. Б. Применение бионического подхода к проектированию пешеходных мостов//Модернизация и научные исследования в транспортном комплексе. Материалы конференции. Изд-во ПНИПУ г. Пермь, 23-24 апреля 2015 г., с. 430-436.

5. Овчинников И.Г., Овчинников И.И., Караханян А.Б. Пешеходные мосты современности: тенденции проектирования. Ч. 1. Использование бионического подхода//Интернет-журнал «НАУКОВЕДЕНИЕ» Том 7, №2 (2015) http://naukovedenie.ru/PDF/81TVN215.pdf (доступ свободный). Загл. с экрана. Яз. рус., англ DOI: 10.15862/81TVN215.

6. Овчинников И.Г., Овчинников И.И., Караханян А.Б. Пешеходные мосты современности: тенденции проектирования. Ч. 2. Многофункциональные мосты// Интернет-журнал. 2015. Т. 7. №2. http://naukovedenie.ru/PDF/93TVN215.pdf. Загл. с экрана. Яз. рус., англ DOI: 10.15862/93TVN215.

7. Овчинников И.Г., Овчинников И.И., Караханян А.Б. Пешеходные мосты современности: тенденции проектирования. Ч. 3. Интересные решения пешеходных и велосипедных мостов//НАУКОВЕДЕНИЕ: Интернет-журнал. 2015. Т. 7. № 2. http://naukovedenie.ru/PDF/03TVN315.pdf. Загл. с экрана. Яз. рус., англ DOI: 10.15862/03TVN315.

Размещено на Allbest.ru