Анализ технического состояния моста. Для изучения грузоподъёмности и транспортно-эксплуатационных характеристик мостов для примера взят мост в Липецкой области в зоне действия Тербунского лесхоза. Отверстие моста перекрыто по схеме 8,5+35,7+53,4+35,7+8,5 м. Габарит моста Г19,6+2х2,5 см; расчетные нагрузки – автомобильная Н-13, гусеничная НГ-60 и трамвайная Т-13.
Пролетное строение моста состоит из двух двухконсольных балок, которые сопрягаются друг с другом подвесным пролетным строением длиной 25,5 м. Высота консольных балок по длине пролета меняется с 5,15 м на опоре до 2,10 м – в середине пролета. Очертание нижнего пояса выполнено по круговой кривой.
В поперечном направлении пролетное строение коробчатое: 8 вертикальных стенок объединены верхней и нижней плитами и поперечными диафрагмами. Ширина коробки – 18,45 м. Сопряжение моста с насыпями подходов устроены с помощью свободных консолей длиной 8,5 м и переходных железобетонных плит длиной 1,5 см.
Сопряжение подвесного пролетного строения с консолями устроено с помощью опорных столиков. Материал пролетных строений – монолитный бетон.
Опорные части пролетных строений: подвижное – валковые металлические, неподвижные – металлические тангенциальные.
Опоры моста массивные из монолитного бетона возведены на свайных фундаментах. В основании опор забиты призматические железобетонные сваи сечением 35х35 см.
На проезжей части моста устроены две полосы автопроезда шириной по 6,175 м и трамвайные пути, которые расположены по оси моста. Покрытие автопроезда – асфальтобетон, трамвайные пути – на деревянных шпалах по балласту.
При завершении строительства моста было установлено, что левобережная крайняя опора дала значительную вертикальную осадку (330 мм) и крен в сторону подходной насыпи (59 мм). Выполненные проверочные расчеты предполагали, что и в будущем деформации не будут развиваться. Однако, прогнозы специалистов не оправдались, деформации опоры увеличивались и достигли критических величин. С увеличением деформаций опоры происходил наклон валков подвижных опорных частей и, к моменту обследования, создалась угроза полного завала валков набок. Вследствие расклинивания валков в стенки валкового колодца, в них образовались трещины раскалывания. Деформации опоры и деформация опирающегося на опору пролетного строения приводили к перелому продольного профиля моста, что нарушает плавность и безопасность проезда. Для выравнивания продольного профиля на мосту периодически укладывались дополнительные слои асфальтобетона и увеличивали высоту балластной призмы трамвайных путей. В результате этого, к моменту обследования моста толщина асфальтобетона достигла 48 см, а толщина балласта под шпалой 32 см. Укладка дополнительных слоев покрытия и балласта привело к увеличению постоянной нагрузки на 1 п.м. моста на 26 % по сравнению с проектной.
Кроме того, в результате недостатков текущего содержания проезжей части и водоотводных устройств на мосту, разрушение деформационных швов, вода и грязь с проезжей части проникала и скапливалась в коробках пролетных строений, создавая дополнительную нагрузку на пролетные строения и опоры.
Для определения несущей способности опоры были проведены его испытания статистической нагрузкой – 5 груженых автомобилей КАМАЗ. При этом, были установлены неупругие вертикальные деформации [1,2].
Основными причинами длительных непрекращающихся деформаций опоры являются недостаточная несущая способность свайного фундамента, переувлажнение грунтов в зоне береговой опоры, а также значительное увеличение постоянных и временных нагрузок на опору.
Другими серьезными дефектами, влияющими на долговечность и грузоподъёмность моста, являются трещинообразование, коррозия арматуры и бетона в пролетных строениях.
Для восстановления несущей способности левобережной опоры моста по разработкам и при непосредственном участии авторов были проведены работы по инъекционному закреплению грунтов в зоне опоры. На основании лабораторных исследований был подобран состав для закрепления грунтов: карбомидная смола КФ-МГ-50 %, вода -50 % и хлористый аммоний в % от веса смолы. В теле конуса вокруг опоры были пробурены скважины и через специальные инъекторы под давлением в течение 16 дней нагнетали закрепляющий состав. В результате выполненных работ в теле конуса и за опорой образовался монолит с прочностью грунта в среднем 1,96 МПа.
После завершения работ по закреплению грунта были проведены испытания моста статистической нагрузкой. Испытания моста показали, что и в результате инъекционного закрепления грунтов восстановлена несущая способность свайного фундамента, а деформации опоры прекратились.
Кроме работ по закреплению грунтов левобережной опоры были проведены по мосту ремонтные работы:
-
с проезжей части моста удалили ранее уложенные слои асфальтобетона и уменьшили толщину балластной призмы;
-
установили металлические ограждения безопасности, конструкция которых разработана на кафедре промышленного транспорта, строительства и геодезии ФГБОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия»;
-
отремонтированы деформационные швы;
-
установили временные страховочные опорные части;
-
из внутренних полостей пролетных строений убрали воду и грязь: установили дополнительные водоотводные трубки в нижних плитах пролетных строений.
Выполненные ремонтные работы полностью восстановили несущую способность моста и значительно улучшили его транспортно-эксплуатационные характеристики.
После завершения ремонтных работ первой очереди за состоянием моста ведутся систематические наблюдения для разработки рекомендаций по его дальнейшей эксплуатации.
Для оценки надежности и эффективности ремонтных работ были проведены статистические испытания моста. В качестве испытательной нагрузки использовались колонны грузовых машин КАМАЗ, которые устанавливались на проезжей части моста в положения, обеспечивающие максимальные усилия и деформации в расчетных сечениях.
Интенсивность испытательной нагрузки составила 86+92 % от расчетных нагрузок Н-13, Т-13.
В процессе испытаний замеряли:
-
прогибы концов речных консолей, середины подвески и середины пролетного строения 1-2;
-
местные фибровые деформации для подсчета напряжений в ребрах балок в середине пролета 1…2 м и в опорном сечении на опоре 2;
-
вертикальные и горизонтальные перемещения опоры 1. Основные результаты испытаний приведены в таблице 1.
Таблица 1
Результаты испытаний
|
№ |
Места установки приборов |
Прогибы, мм |
|
|||
|
по длине моста |
относительно течения реки |
замеренные |
остаточные |
теоретически |
||
|
1 |
Середина пролета 1-2 |
верховая |
3,5 |
0,1 |
3,03 |
1,12 |
|
низовая |
3,7 |
0,4 |
1,09 |
|||
|
2 |
Конец консоли 2-2 |
верховая |
6,9 |
0,2 |
9,15 |
0,73 |
|
низовая |
6,6 |
0,0 |
0,72 |
|||
|
3 |
Подвесная балка |
верховая |
12,7 |
0,1 |
17,57 |
0,72 |
|
низовая |
10,1 |
0,3 |
0,56 |
|||
|
4 |
Конец консоли 3-3 |
верховая |
4,3 |
0 |
6,8 |
0,63 |
|
низовая |
3,8 |
0 |
0,56 |
|||
Измеренные деформации опоры 1 (горизонтальные и вертикальные) при загрузке испытательной нагрузкой составили 0,2…0,4 мм, что значительно меньше предельно допустимых.
В целом прочность и жесткость моста достаточна для пропуска нормативных временных нагрузок (проектных) [3-5].
Для определения степени влияния на несущую способность тротуарной консоли трубопроводов, подвешенных под тротуарами (газопровод и водовод диаметром по 630 мм) были выполнены расчеты.
Предельный изгибающий момент в корне консоли до вскрытия арматуры определяли по приближенной формуле
,
где 
- изгибающий момент по нормам проектирования;
- расчетное сопротивление арматуры по действующим нормам проектирования;
- допускаемое напряжение в арматуре по нормам года проектирования.
Таблица 2
Предельные изгибающие моменты
|
Нормы проектирования |
1986 |
2000 |
2014 |
|
|
26,07 |
39,10 |
44,4 |
, в т.м.
Отличаются от полученных по приближенной формуле на 8…9 %.
Максимальные изгибающие моменты от внешних нагрузок, подсчитанные с учетом дополнительной нагрузки от трубопроводов, составили соответственно 34,8; 44,43 и 44,11 тсм в зависимости от норм проектирования.
При этом, нагрузки составили соответственно – 37, 13,6 и 0,8 % в зависимости от норм проектирования.
Здесь следует учесть, что расчеты, сделанные по нормам [6] и [7] не учитывают строения материалов и действительное техническое состояние сооружения на момент обследования. А потому, из анализа выполненных расчетов следует, что в тротуарных конструкциях в настоящее время имеет место перегрузки до 33 % [11].
Опыт эксплуатации консольных мостов свидетельствуют о том, что опорные столики являются наиболее слабым местом конструкции и здесь часто имеют место серьезные дефекты, влияющие на долговечность моста, а в отдельных случаях и снижающие грузоподъёмность [6-8]. Расчеты узлов сопряжения опорных столиков, применяемые на практике, упрощены и не отвечают действительной работе конструкции. А поэтому, представляет интерес исследовать напряженное состояние опорных столбиков и дать предложения по их конструированию и усилению.
В результате анализа напряженного состояния опорного столика методом конечных разностей и исследования его модели представляется возможным предложить следующий порядок расчета опорного столика на действие вертикальных и горизонтальных нагрузок [4-6,9].
Необходимое количество горизонтальной арматуры в сечении I-I можно определить из условия восприятия растягивающего усилия
, 
, 
,
где 
- плечо силы А относительно сечения I-I;
- высота опорного столика;
- растягивающее усилие в сечении II-II , воспринималось наклонной арматурой
,
где 
- коэффициент, зависящий от высоты столика h, =0,065+0,040 при изменении h от 0,50 до 0,80 м.
Вертикальное растягивающее усилие, действующее в горизонтальном сечении III-III
,
где 
- коэффициент, зависящий от высоты Н. При изменении Н от 1,50 до 3,0 м k изменяется в пределах 38-47 [9-11].
Общие выводы и рекомендации:
1. Анализ технического состояния и исследования грузоподъёмности моста показали высокую эффективность ремонтных работ, выполненных по рекомендациям авторов;
2. Левобережная опора моста имеет достаточную несущую способность, пластические деформации отсутствуют.
3. Для нормальной эксплуатации моста, повышения его грузоподъёмности и долговечности следует выполнить следующие работы:
-
заменить временные страховочные опорные части на капитальные;
-
временные конструкции деформационных швов заменить на постоянные;
-
толщину асфальтобетона на мосту довести до см, а существующую конструкцию трамвайных путей заменить на безбалластную;
-
демонтировать трубопроводы, подвешенные на мосту;
-
трещины в пролетных строениях заинъектировать эпоксидной композиций;
-
повысить качество текущего содержания и продолжить систематические наблюдения за конструкциями моста.
Рекомендации и предложения по дальнейшей эксплуатации моста переданы эксплуатирующим организациям.
Рецензенты:
Скрыпников А.В., д.т.н., профессор, профессор кафедры информационные технологии моделирования и управления ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный университет инженерных технологий», г.Воронеж.
Кондрашова Е.В., д.т.н., профессор кафедры технического сервиса и технологии машиностроения ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный аграрный университет имени императора Петра I», г.Воронеж.
Библиографическая ссылка
Губарев В.Ю. ИССЛЕДОВАНИЕ ГРУЗОПОДЪЕМНОСТИ И ТРАНСПОРТНО-ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК МОСТОВ // Современные проблемы науки и образования. 2014. № 4. ;URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=13854 (дата обращения: 28.10.2025).