Повышение транспортно-эксплуатационного состояния мостовых сооружений при реконструкции и ремонте

Размещено на http://www.allbest.ru/

2

ПОВЫШЕНИЕ ТРАНСПОРТНО-ЭКСПЛУАТАЦИОННОГО СОСТОЯНИЯ МОСТОВЫХ СООРУЖЕНИЙ ПРИ РЕКОНСТРУКЦИИ И РЕМОНТЕ

Бондарев Б.А.¹, Борков П.В.², Бондарев А.Б³, Клюйков А.В.⁴

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Липецкий государственный технический университет» (ЛГТУ)¹

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Липецкий государственный технический университет» (ЛГТУ)²

Управление дорог и транспорта Липецкой области³

Управление дорог и транспорта Липецкой области⁴

УДК 624.012.35

Аннотация. Представлены результаты экспериментального обоснования применения эффективных полимерных композиционных материалов для различных элементов конструкций мостовых сооружений, работающих в условиях циклического воздействия нагрузок. Приведены данные диагностических обследований мостов и путепроводов. Предложены методы ремонта вышеуказанных элементов с помощью полимерных композиционных материалов на основе модифицированных фурановых смол (ФАЭИС-30) и полимерных композиций группы Силор.

Ключевые слова: транспортно-эксплуатационное состояние, полимерный композиционны материал, мостовое сооружение

полимерный материал ремонт мост

В настоящее время обеспечение долговечности бетонов при эксплуатации транспортных сооружений (тоннели, мосты, путепроводы и т.п.) стала основной проблемой, решаемой при проектировании и строительстве. При этом в бетонных и железобетонных конструкциях из-за снижения качественных показателей наблюдается интенсивное дефектообразование в виде трещин, отслоений, вывалов. Долговечность железобетонных конструкций транспортных сооружений зависит от внешних воздействий различных нагрузок и воздействия окружающей агрессивной среды. Под воздействием указанных факторов реальный срок службы мостовых конструкций значительно сокращается по сравнению с проектным [1, 2].

Под транспортно-эксплуатационным состоянием (ТЭС) мостового сооружения, понимается такое его состояние, которое отражает соответствие сооружения своему функциональному назначению по условиям движения, скорости, безопасности и пропускной способности. Оценка ТЭС определяется степенью соответствия нормативным требованиям фактических условий движения по сооружению. Показателем состояния элемента мостового сооружения отражающим степень снижения его функциональных качеств является износ. Под износом понимается степень несоответствия эксплуатируемой конструкции современным требованиям (изменение потребительских или основных функций). К этим функциям могут быть отнесены: несущая способность, площадь, толщина, жесткость элемента с повреждениями и дефектами. Определяется износ элементов автодорожных мостов со следующими конструкциями пролетных строений[3, 4, 5]:

- железобетонные сборные пролетные строения, ребристые балочные (разрезные, неразрезные), с обычной арматурой, построенные после 60-х- годов по типовым проектам Союздорпроекта (диафрагменные и бездиафрагменные);

- железобетонные монолитные пролетные строения ребристые балочные, с обычной арматурой, построенные в 50-70-е годы по индивидуальным проектам (диафрагменные и бездиафрагменные);

- железобетонные сборные ребристые балочные (разрезные и неразрезные) пролетные строения с предварительно напряженной арматурой, построенные в 60-е и более поздние годы по типовым проектам Союздорпроекта.

- железобетонные сборные плитные балочные пролетные строения типовой и нетиповой конструкции;

- железобетонные, монолитные плитные пролетные строения, построенные по индивидуальным проектам после 1950 г.

- сталежелезобетонные пролетные строения с прокатными, стальными балками и железобетонной (сборной или монолитной) плитой, различных лет постройки;

- сталежелезобетонные пролетные строения с балками со сплошной стенкой (пролеты свыше 20 м), в разрезном и неразрезном вариантах, различных лет постройки по типовым и индивидуальным проектам;

- массивные опоры (устои и промежуточные опоры) из бетона, бутобетона или камня на естественном основании;

- массивные бетонные или железобетонные опоры на свайномосновании;

- свайные опоры (в том числе свайно-эстакадных мостов), стоечные, столбчатые опоры из сборных или сборно-монолитных элементов.

Износ каждого из указанных элементов (частный износ) представляет собой снижение его несущей способности, определяемое расчетным путем с учетом дефектов, зафиксированных при обследовании. В расчетах учитываются все обычные для железобетона повреждения: изменение прочности бетона, повреждение защитного слоя, сколы и другие изменения геометрии сечения, трещины, коррозия арматуры, снижение начального обжатия и т.д.

При отсутствии возможности определения расчетом фактической несущей способности элементов пролетных строений, предлагается пользоваться для каждого элемента сопоставительными (классификационными) таблицами. В этих таблицах дается оценка несущей способности (следовательно, износа) по видовому признаку, в качестве которого принимается степень повреждения элемента, фиксируемая визуально при обследовании. При определении степени износа железобетонных диафрагм пролетных строений учитывается дополнительно их способность распределять между балками внешнее силовое воздействие. Следует считать, что диафрагмы (связи) достигли предельного износа, если отсутствует объединение всех полудиафрагм по всей высоте. К предельному износу приводит также смещение полудиафрагм на величину >10см, т.е. если все диафрагмы пролетного строения смещены на 10см и более, то считается, что все связи имеют предельный износ. Если все полудиафрагмы смещены на величину 2- 5см, износ связей составляет 30%.Износ связей приводит к изменению поперечной схемы пролетного строения. В частности при 100% износе диафрагменных пролетных строений в пространственном расчете соединение балок между собой не учитывают, а при 50% и более износе считают, что все балки соединены между собой шарнирно по плите. Шарнирным следует считать соединение балок по продольным швам омоноличивания, если по контакту бетона швов и примыкающих плит имеются с двух сторон от продольного шва трещины на длине 50-75%. Если длина трещин превышает 75% длины балки, то в расчетах следует считать, что усилие с одной балки на другую не передается.

Транспортное строительство является одним из материалоемких отраслей народного хозяйства. До 60% стоимости приходится на материалы, в том числе полимерные композиционные материалы различного функционального назначения. Успехи химии в области синтеза полимеров открывают неограниченные возможности для изготовления материалов с разнообразными свойствами. Многие из производимых синтетических смол имеют хорошую смачивающую способность поверхности заполнителей и наполнителей и образуют с ними композиционные материалы, обладающие высокой плотностью, химической стойкостью, прочностью, долговечностью. Повышение эксплуатационной надежности и транспортно-эксплуатационного состояния мостовых сооружений представляется возможным осуществлять, применяя полимерные композиционные (ПКМ).При этом исследователям приходится решать вопросы использования конкретных ПКМ в конструкциях дорожных одежд, при улучшении свойств других материалов, с целью создания материалов с новыми структурно-механическими свойствами, а также для улучшения гидроизоляционных свойств покрытий, защиты конструктивных элементов от коррозии, их восстановления и ремонта[6].

Богатый опыт, результаты многочисленных обследований мостов путепроводов различных схем, систем, конструкций и материалов, убедительно показывают, что наиболее нагруженными, подверженными воздействию общих и местных многократно повторяющихся динамических временных нагрузок окружающей среды (температура, вода, лед, инсоляция и др.) и солей, являются элементы проезжей части.

Проезжую часть составляют конструкции, служащие для размещения на мосту движущихся транспортных средств, безопасного плавного их проезда передвижения пешеходов и защищающие все сооружения от воздействия внешней среды, а именно: плиту проезжей части, систему гидроизоляции -водоотвод, деформационные швы, въездные приспособления, дорожную одежду, тротуары и перила, барьеры безопасности, конструкции освещения и контактной сети автотранспорта, приспособления для укладки и сохранности инженерных коммуникаций, конструкции распределения полос движения, дорожные знаки [7].

Дефекты элементов конструкций проезжей части мостового сооружения вызваны тем, что уровень напряжений в тонкостенных элементах проезжен части от постоянных нагрузок весьма мал. В результате этого, при прохождении по мосту временных нагрузок, и при неровном покрытии и ударах отдельных колес автомобилей в элементах покрытия, плитах проезжей части возникают пульсирующие однозначные, знакопеременные и ударные режимы нагружения, при которых быстро происходит накопление усталостных повреждений, возникают трещины. Широкое применение вышеуказанных полимерных композиционных материалов сдерживается из-за слабой изученности их свойств под действием многократно приложенных нагрузок и, их возможности сопротивляться усталости. Исходя из принципов повышения эксплуатационной надежности мостовых сооружений одним из основных параметров безопасной эксплуатации является циклическая долговечность, которая определяется с учетом оценки опасных производственных факторов, оказывающих влияние на материал строительных конструкций. На основании были разработаны мероприятия по повышению уровня эксплуатационной надежности с применением полимерных композиционных материалов на основе модифицированных смол и применение композиции типа «Силор» [8].

Результаты исследований использованы при производстве работ по ремонту моста через р. Липовка в г. Липецк по ул. Неделина. На основании данных технических обследований мостов и путепроводов выявлены наиболее опасные дефекты и повреждения главных балок пролетных строений и опор.

Ремонт пролетных строений и опор моста проведен с применением полимерных композиций «Силор». Предложены методы ремонта вышеуказанных элементов с помощью ПКМ на основе модифицированных фурановых смол (ФАЭИС-30) и полимерных композиций группы Силор (Рис.1, 2).

Рис.1.Мостовое сооружения в процессе производства ремонтных работ.

Рис.2. Состояние конструкций после проведения ремонта.

Методами усталостных испытаний получены значения пределов усталостной прочности цементобетонных элементов с защитным покрытием на основе модифицированных фурановых смол и полимерных композиций группы «Силор». Установлено, что защитное покрытие увеличивает предел усталостной прочности цементобетона при сжатии на 8-10%. Приведено технико-экономическое обоснование применения ПКМ в качестве защитных покрытий при устройстве гидроизоляции проезжей части мостовых сооружений экономический эффект составляет 42,6 руб. на 1м².

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1.ОДН 218.0.006-2002 Правила диагностики и оценки состояния автомобильных дорог. / Росавтодор. - М.: Информавтодор, 2002. - 140с.

2.Рапорт П.Б. Проблемы долговечности цементных бетонных [Текст] /П.Б. Рапорт, Н.В. Рапорт, Э.Ю. Васильев, В.В. Каменев // Строительные материалы. 2011. №5.С.38-41

3.ОДН 218.017-2003 Руководство по оценке транспортно-эксплуатационного состояния мостовых конструкций. / М.:Транспорт, 2003. -24с.

4.ОДМ 218.0.018-03. Методика определения износа конструкций и элементов мостовых сооружений на автомобильных дорогах. / М.:Транспорт, 2003. -104с.

5.РДН 218.05.001-2010 «Оценка и прогнозирование состояния мостовых сооружений на автомобильных дорогах Краснодарского края; планирование работ по их содержанию, ремонту, капитальному ремонту и реконструкции»./ Краснодар -2009.- 239с.

6.Бондарев Б.А., Бондарев А.Б., Борков П.В., Сапрыкин Р.Ю., Жариков В.А. Адгезионная прочность и выносливость защитных покрытий из полимерных композиционных материалов в элементах конструкций мостовых сооружений // Строительные материалы. 2015. №7. С.46-50.

7.Лившиц Я.Д. Автодорожные мосты (Проезжая часть). [Текст] Лившиц Я.Д., Виноградский Д.Ю., Руденко Ю.Д. Киев: Будiвельник, 1980. 160 с.

8.ТУ В. В.2.7-246-014973 91-001-2001Покрытия защитные композиционные на основе связующих "Силор" и "УТКоМ"

Размещено на Allbest.ru