VIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2016

В статье приведены результаты анализа технического состояния железобетонных пролетных строений автодорожных мостов, эксплуатируемых на дорогах Республики Саха (Якутия), обоснована необходимость их усиления, а также рассмотрены различные способы повышения грузоподъемности, в том числе системой внешнего армирования.

Ключевые слова: мосты, техническое состояние, пролетные строения усиление, прочность, грузоподъемность, композиты, углепластик, углеволокно.

В настоящее время на автомобильных дорогах общего пользования Республики Саха (Якутия) эксплуатируются 736 мостов общей протяжённостью более 20 тысяч погонных метров, в том числе более 250 мостовых сооружений с железобетонными пролетными строениями.

Проблема технического состояния автодорожных мостов в Республике Саха (Якутия) весьма актуальна и усугубляется тем, что большое количество сооружений находятся в неудовлетворительном состоянии, как на асфальтированных дорогах общего пользования, так и на проселочных грунтовых дорогах сельского типа. Старые мосты по грузоподъемности не отвечают современным требованиям автодвижения. В связи с постоянным ростом интенсивности движения и увеличением объема грузооборота возрастает необходимость замены мостов новыми с увеличенной грузоподъемностью и расширенными габаритами, но строить новые мосты в большом количестве очень дорого. Поэтому рациональная организация эксплуатации мостов предусматривает не только их тщательное содержание и плановые ремонты, но и их усиление и реконструкцию [1].

Обработка данных о состоянии 164 мостовых переходов с железобетонными пролетными строениями показала, что 20% мостов имеют неудовлетворительное состояние и не отвечают современным требованиям по условиям пропускной способности, грузоподъемности и долговечности. 71% мостов находятся в удовлетворительном состоянии, и не соответствуют требованиям нормативной, и проектной документации. И лишь 9% мостов имеют хорошее техническое состояние. [2]

Рисунок 1. Соотношение эксплуатируемых железобетонных мостов по техническому состоянию

164 автодорожных моста с железобетонными пролетными строениями, эксплуатируемыми на дорогах регионального и федерального значения, запроектированы под различные временные нагрузки, представленные на рис.2, а также нагрузки с классами К, равными 11 и более низкими, исходя из чего можно сделать вывод, что при выполнении капитального ремонта или реконструкции железобетонных мостов для обеспечения безопасного пропуска современных расчетных нагрузок требуется замена или усиление главных балок.

Рисунок 2. Соотношение эксплуатируемых железобетонных мостов по техническому состоянию

Способы усиления железобетонных балочных пролетных строений, в отличие от деревянных и металлических, в значительно большей степени зависят от типа конструкции, а не от вида дефекта или неисправности.

По типу несущих конструкций наиболее распространенными железобетонными пролетными строениями на дорогах регионального и федерального значения являются балочные двутавровые из предварительно напряженного железобетона, плитные с ненапрягаемой арматурой, сводчатые (П-образные) плитные и балочные тавровые с ненапрягаемой арматурой, представленные на рис. 3.

Рисунок 3. Типы железобетонных пролетных строений на дорогах регионального и федерального значения Республики Саха (Якутия)

а) преднапряженное железобетонное пролетное строение с двутавровым сечением; б) плитное пролетное строение; в) железобетонные сводчатые плиты; г) железобетонные пролетные строения с тавровым сечением без диафрагм

Способы усиления железобетонных балочных пролетных строений можно разделить на несколько групп: усиление элементов пролетного строения увеличением их сечения (монтаж или при бетонировании накладной плиты проезжей части, установка и омоноличивание дополнительной арматуры в растянутой зоне балки); установка и включение в работу пролетного строения из предварительно напряженных элементов из высокопрочных материалов (стержней, прядей, канатов, струн); направленное деформирование статически неопределимых конструкций пролетных строений; изменение статической схемы работы моста под нагрузкой (преобразование балочно-разрезной системы в неразрезную, рамную и т.д.); улучшение пространственного взаимодействия главных балок за счет увеличения поперечной жесткости пролетного строения; наклейка дополнительной стержневой и листовой арматуры в ослабленной зоне; усиление балок шпренгельными конструкциями.

Выбор способа усиления определяется, во-первых, конструкцией пролетного строения и моста в целом, имеющимися техническими возможностями и ресурсами, во-вторых, тем, насколько они удовлетворяют требованиям сохранения движения по мосту [2].

К инновационному методу усиления железобетонных пролетных строений можно отнести усиление главных балок углепластиковыми ламинатами и холстами из углеволокна. Опытное применение такого способа усиления успешно было реализовано на мосту через р. Протока на 11+079 км автомобильной дороги «Подъезд к п. Кангалассы» в Республике Саха (Якутия). Анализ эффективности усиления, проведенный сотрудниками кафедры «Автомобильные дороги и аэродромы» Автодорожного факультета Северо-Восточного федерального университета, показал, что применение системы внешнего армирования композиционными материалами в условиях Крайнего Севера является эффективным по крайней мере в течение первых двух лет эксплуатации [3], однако, требует многолетних наблюдений за напряженно-деформированным состоянием работы усиленных конструкций.

ЛИТЕРАТУРА

1. В.А. Дементьев, В.П. Волокитин, Н.А. Анисимова. Усиление и реконструкция мостов на автомобильных дорогах, Учебное пособие, Воронеж 2006

2. Усиление железобетонных балочных пролетных строений автодорожных мостов. Обзорная информация. М., 1987, Выпуск 2.

3. Смолина М. В., Прохорова А.Е., Опыт применения системы внешнего армирования железобетонных пролетных строений автодорожных мостов композитными материалами в условиях Крайнего Севера

Код для цитирования: Скопировать