РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА НАДЕЖНОСТИ КОНСТРУКЦИЙ ПУТЕПРОВОДА

АННОТАЦИЯ

В статье представлены результаты обследования технического состояния элементов путепровода и рассчитана их степень надежности. Установлено, что в результате отсутствия должного уровня эксплуатационного процесса в несущих конструкциях путепровода появились повреждения, влияющие на грузоподъёмность элементов рассматриваемого в статье сооружения. По фактически измеренным механическим параметрам бетона и арматуры оценена степень надежности и аварийного риска несущих конструкций. Показано, что несущая способность ригелей промежуточных опор при нагрузках А11 и НК80 обеспечивается на пределе. При загружении опор современной нагрузкой А14 и НК100 потребуется их всецелое усиление. По результатам расчетов установлено, что несущая способность балок пролетных строений после устранения имеющихся повреждений недостаточна для пропуска нагрузок А14 и НК100.

ABSTRACT

The article presents the results of the inspection of the technical condition of the overpass elements and calculates their degree of reliability. It was revealed that as a result of the lack of a proper level of the operational process, damage appeared in the load-bearing structures of the overpass, affecting the carrying capacity of the structural elements. Based on the actually measured mechanical parameters of concrete and reinforcement, the degree of reliability and emergency risk of load-bearing structures was assessed. It is shown that the bearing capacity of the transoms of intermediate supports at loads A11 and NK80 is provided at the limit. When loading supports with a modern load of A14 and NK100, it will be necessary to strengthen all supports. According to the results of the calculations, it was established that the bearing capacity of the beams of the superstructures after the elimination of existing damage is insufficient to pass the loads A14 and NK100.

Ключевые слова: результаты обследования, техническое состояние, степень надежности, несущая способность, повреждения.

Keywords: inspection results, technical condition, degree of reliability, bearing capacity, damage.

Введение

Во многих странах мира особое значение придается научным исследованиям в сфере изучения влияния коррозии арматуры и бетона. Повышение показателей качества и совершенствования методов расчета долговечности и прочности, продления сроков службы транспортных сооружений также детально изучаются учеными. В этом направлении, в частности совершенствование в расчетах надежности конструкций влияния коррозии бетона и арматуры пролетных строений мостов, разработка методов расчета при использовании современных компьютерных технологий при научных исследованиях считаются важными практическими задачами.

Целью данной работы является оценка эксплуатационной пригодности конструкций путепровода. Для этой цели необходимо определить прочность бетона в конструкциях, выполнение расчетов грузоподъемности пролетных строений и опор с учетом предлагаемых решений по усилению и подготовке заключения по дальнейшей эксплуатации путепровода.

С приобретением независимости нашей республики большое значение придается развитию структурам транспортных коммуникаций, проектированию наземных сооружений, совершенствованию их строительства и эксплуатации.

В результате отсутствия должного уровня эксплуатационного процесса в несущих конструкциях появились повреждения, влияющие на грузоподъемность элементов сооружения.

Методика исследования

Методика оценки эксплуатационной надежности железобетонных пролетных строений эффективна при определении прочности бетона неразрушающими методами.

Поскольку степень общей надежности пролетного строения складывается из надежности отдельных балок, то по степени их аварийности возможно определить уровень опасности пролетных строений. Также определяется надежность опор. В итоге возможно установить эксплуатационную надежность конструкции в целом [1; 3–7].

Условия непревышения границы области допустимых состояний по условиям потери прочности и коррозии арматуры определяются как:

где  и  прочность бетона и арматуры, заложенные в проекте;

 и  фактическая прочность бетона и арматуры.

Значение  представляется в виде:

где  фактическая площадь сечения арматуры с учетом глубины коррозии арматуры.

где  глубина коррозии арматуры;

 проектный диаметр арматуры.

Распределение прочности бетона и арматуры подчиняется нормальному закону, тогда их разность подчиняется нормальному закону с математическим ожиданием аналогично:

и дисперсией:

Условия безопасной работы элементов пролетного строения:

Здесь все составляющие формул являются случайными независимыми величинами.

Степень безопасности работы элементов пролетного строения:

С учетом

при ;  получим:

где , ,  и  коэффициенты вариации прочности бетона и арматуры.

Результаты и их анализ

Вероятность отказа и расчетная надежность определяется по таблице 1.

Таблица 1.

Вероятность отказа и расчетная надежность

В таблицы 2 и 3 занесены результаты расчета надежности и степень аварийности пролетных строений, ригелей и стоек.

Таблица 2.

Результаты инструментальных исследований расчетов степени надежности и аварийного риска ригелей опор

По данным таблицы 2 ригели опор в количестве 20 шт. подлежат усилению, а ригели опор  № 5,  № 10 и № 13  рекомендуется заменить.

Таблица 3.

Результаты инструментальных исследований и расчетов степени надежности и аварийного риска балок пролетных строений

Примечание. В состав восстановительных работ входит капитальный ремонт по восстановлению прочностных свойств конструкций для повышения долговечности

Из анализа данных, приведенных в таблицах 2 и 3, видно, что балки пролетного строения имеют существенные повреждения. Основной причиной появления этих повреждений явилось некачественное выполнение строительных работ. При строительстве путепровода водоотводные отверстия оказались заполненными асфальтобетоном или строительным мусором, что послужило причиной плохого отвода воды с проезжей части пролетных строений. При обследовании в ригелях опор выявлены повреждения в виде отслоения и отпадения защитного слоя бетона на боковых и нижних поверхностях, следов выщелачивания бетона. Арматура крайних каркасов и наружных сеток ригелей сильно корродированна. Диаметр стержней рабочей арматуры после коррозии равен Ø 25мм, т.е. степень пластинчатой коррозии составляет до 22 %. Степень коррозии арматуры наружных сеток – от 20 до 100 %, многие стержни оборваны и потеряли сцепление с бетоном. Силовых трещин и деформаций в ригелях не выявлено (рисунок 1). Наиболее часто повреждения изоляционного слоя наблюдаются у тротуарных бордюров, водоотводных трубок и деформационных швов (рисунок 1). Вода постепенно разрушает бетон плиты балок, арматура покрывается ржавчиной, разрушает защитный слой, бетон отслаивается. Отслоение бетона на боковых гранях плиты проезжей части наблюдается по всей длине крайних балок. Кроме того, в отдельных местах из обычного железобетона обнаружены многочисленные трещины и участки пористого бетона – признак его низкой прочности [1; 3; 6].

Рисунок 1. Частые повреждения

Расчеты пролетных строений с учетом усиления опорных участков балок показали, что их несущая способность недостаточна для пропуска современной нагрузки А14 и НК100 по ШНК 2.05.03-12. «Мосты и трубы» [7].

Выводы

Установлено, что железобетонные конструкции с аварийным риском более 0,1 целесообразно заменить, а при аварийном риске менее 0,1 конструкции являются ремонтопригодными и подлежат восстановлению [2].

Усиление несущих элементов путепровода до уровня, отвечающего требованиям пропуска действующих нагрузок А14 и НК100, практически не представляется возможным и требует огромных материальных затрат, вероятно соизмеримых со стоимостью возведения нового путепровода [2].

Учитывая вышесказанное, рекомендуется путепровод демонтировать.

Список литературы:

1. Мамажанов Р. Вероятностное прогнозирование ресурса железобетонных пролетных строений мостов. – Ташкент: Фан, 1993 – 156 с.
2. Саатова Н.З., Ишанходжаев А.А. Расчет эксплуатационной пригодности и надежности конструкций // Вестник ТашИИТ: спец. выпуск. –Ташкент, 2020. – С. 41–46 с.
3. КМК 3.01.02-00. Техника безопасности в строительстве // Госархитектстрой РУз. – Ташкент, 2000.
4. КМК 3.06.04-97. Мосты и трубы. Правила производства работ //  Госархитектстрой РУз. – Ташкент, 1997.
5. КМК 3.06.07-96. Мосты и трубы. Правила обследования и испытаний // Госархитектстрой РУз. – Ташкент, 1996.
6. КМК 2.03.11-96. Защита строительных конструкций от коррозии // Госархитектстрой РУз. – Ташкент, 1996.
7. ШНК 2.05.03-12. Мосты и трубы // Госархитектстрой РУз. – Ташкент, 1997.