Низкая долговечность малых мостов и характерные дефекты

Анализ состояния эксплуатируемых мостов всех классов показал, что из существующего парка мостов (около 41 800 объектов) 5% находится в аварийном состоянии, 40% требуют реконструкции или капитального ремонта, 40% — планово-предупредительного ремонта.

В результате многочисленных исследований, проведенных разными организациями выявлено, что срок службы малых и больших мостов резко различен. Для малых автодорожных мостов он составляет от 17 до 25, реже — 35...36 лет. Этот срок в 2—2,5 раза меньше, чем срок службы больших мостов (рис. 1.15).

Сравнительная схема долговечности малых и больших мостов

Рис. 1.15. Сравнительная схема долговечности малых и больших мостов

Срок эксплуатационной службы всех конструктивных элементов малых мостов существенно ниже нормативного. Это наглядно показано на рис. 1.16, в основу которого положены данные, полученные автором, а также опубликованные материалы.

Срок службы элементов мостов

Рис. 1.16. Срок службы элементов мостов: 1 — деформационные швы; 2— резиновые опорные части; 3 — проезжая часть; 4— гидроизоляция;

5 — фасадные железобетонные балки; 6— средние железобетонные балки

В силу своей низкой долговечности именно малые мосты чаще всего становятся барьерными объектами на сети автомобильных дорог.

Помимо указанного, нельзя не отметить унылый, скучный и невыразительный внешний вид малых мостов. Это также свидетельствует о наличии у них «внутренних» болезней.

Незначительный срок службы малых сооружений, которые являются массовой конструкцией на сети автомобильных дорог, составляя около 90% всех мостовых сооружений в стране, приводит к катастрофически быстрому старению парка мостов. Оно происходит опережающими темпами по сравнению с новым строительством, ремонтом и восстановлением. Результатом старения является отказ.

Отказ — это частичная или полная утрата важных свойств изделий, что существенным образом снижает или приводит к полной потере работоспособности изделия (элемента) или всего сооружения. Отказы бывают внезапные и постепенные. Далее рассматриваются постепенные отказы.

Отказ происходит, когда прочность элемента становится меньше, чем нагрузка на него. Под прочностью здесь понимается способность материала или конструкции удовлетворительно выполнять требуемую функцию. Прочность снижается со временем в результате износа, коррозии, старения, появления трещин, нарушения технологических правил и др.

Результаты многочисленных обследований и испытаний, проведенных разными организациями, позволяют выделить шесть основных видов отказов малых мостов в процессе их эксплуатации. Назовем их очагами поражения. Эти очаги являются достаточно самостоятельными для того, чтобы выделить их в отдельные группы, но, с другой стороны, они тесно взаимосвязаны.

Главный очаг поражения связан с быстрым выходом из строя деформационных швов.

ДШ остаются наиболее уязвимым элементом моста. Используемые на малых мостах отечественные ДШ недолговечны. Применение их предсказуемо ассоциируется с выходом их из строя в течение первых лет эксплуатации. Срок службы их редко достигает 6—8, а по другим данным — 8—10 лет. В той или иной мере все ДШ имеют дефекты сразу же после завершения строительства.

Поврежденные или вышедшие из строя ДШ вызывают повышенные динамические воздействия на пролетное строение и подходы к нему. Это ведет к ускоренному выходу из строя главных балок, разрушению проезжей части на мосту и подходах к нему, увеличению просадок насыпи перед мостом. Через дефектные ДШ агрессивная вода с проезжей части моста и подходов попадает на торцы пролетного строения, а оттуда — в каналы пустотных плит. При этом они вызывают коррозию расположенной там преднапряженной арматуры или (вследствие недостаточного защитного слоя) стержней рабочей арматуры, расположенной в массиве бетона. Через разрушенные ДШ вода попадает и на опоры. Следствием этого являются коррозия бетона и арматуры ригеля и тела опоры, загрязнение и коррозия опорных частей, что ведет к нарушению их нормального функционирования и изменению кинематики работы сооружения в целом. Движение транспорта по мосту при разрушении ДШ становится не только дискомфортным, но и опасным.

Второй очаг поражения — подходы к мосту. Просадки насыпи перед въездом на мост являются причиной ускоренного разрушения ДШ над устоями, повышения динамических воздействий на проезжую часть моста и подходов, дополнительного обводнения грунта насыпи. Проектные и строительные погрешности приводят к увеличению нагрузки со стороны насыпи на устои, в результате чего шкафные стенки часто смыкаются с торцами пролетного строения, приводя к нерасчетной работе сооружения в целом (рис. 1.17).

Смыкание шкафной стенки с пролетным строением

Рис. 1.17. Смыкание шкафной стенки с пролетным строением

Просадки насыпи перед мостом также создают дискомфорт, а иногда — и опасность для движения автотранспорта.

Третий очаг поражения — проезжая часть на мосту. Здесь образуются неровности, вызванные повышенными динамическими воздействиями вследствие разрушения ДШ, а также в силу «собственных» причин. К ним относятся выбоины в асфальте, наличие посторонних предметов на проезжей части, сверхнормативные нагрузки и воздействия и др. Локальные разрушения на проезжей части мостового сооружения вызывают дополнительную динамическую нагрузку на главные балки и плиту проезжей части и способствуют ускоренному разрушению гидроизоляции. По данным эксплуатации 400 мостов в Санкт-Петербурге срок службы ее составляет около 8 лет. Последнее обстоятельство приводит к коррозии бетона, арматуры и металла пролетных строений и плиты проезжей части. Этому же содействует, как правило, неорганизованный водоотвод с пролетного строения и застой воды в выбоинах и трещинах, образовавшихся в покрытии на проезжей части.

Неорганизованный отвод воды с моста и подходов к нему вызывает, в свою очередь, потерю устойчивости конусов и насыпи подходов, действует как разрушающий фактор на крайние (фасадные) балки пролетного строения.

Четвертый очаг поражения — железобетонные пролетные строения, которые составляют 70—75% от общего числа пролетных строений. Доля дефектных железобетонных пролетных строений составляет от 36 до 45%. Они служат в 1,5—2 раза меньше, чем металлические. Здесь суммируются в основном дефекты силового происхождения. Они проявляются в виде разрушения диафрагм и связей между ними, вертикальных трещин в середине пролета, наклонных трещин в опорных сечениях, сколов защитного слоя. В значительной степени с временными нагрузками связано и провисание балок.

Быстрый выход из строя железобетонных пролетных строений, в первую очередь крайних (фасадных) балок (плит), свидетельствует о значительном влиянии неблагоприятных климатических факторов на долговечность мостов.

Результатом климатических воздействий являются, в частности, дополнительные температурные и влажностные напряжения в элементах пролетного строения, усадочное трещинообразование, повреждение, а иногда и полное разрушении защитного слоя. Сюда же относятся нарушение контакта между элементами композитной конструкции (например, между металлической главной балкой и железобетонной плитой проезжей части), асимметричность перекосов опорных частей при многократно-повторных односторонних воздействиях солнечной радиации на пролетное строение и др.

Пятый очаг поражения — нерациональная статическая схема сооружения. Многопролетность и разрезность пролетного строения влияют на быстрый износ проезжей части. Это проявляется в образовании неровностей, вызывающих повышенные динамические воздействия на экипажи. Этому же способствует большое число ДШ на проезжей части.

Шестой очаг поражения — опорные части. Низкой долговечностью характеризуются резиновые опорные части (РОЧ), широко при- меняемыея в малом мостостроении. По результатам обследований автопроезда по плотине Волжской ГЭС 11 % РОЧ после 20 лет эксплуатации оказались неисправными. На устое эстакады объезда г. Саранска в течение пяти лет строительства все шесть РОЧ полностью вышли из строя (рис. 1.18). Следствием разрушения РОЧ является нерасчетная работа опор и пролетных строений и их преждевременный выход из строя. Несмотря на то, что РОЧ является временной конструкцией, замена их в стадии эксплуатации не предусматривается.

Резиновые опорные части после пяти лет эксплуатации

Рис. 1.18. Резиновые опорные части после пяти лет эксплуатации

Состояние опорных частей, как свидетельствуют результаты исследований разных организаций, остается практически неизвестным. Это проблема носит международный характер.

Отмеченные ранее зоны поражения не исчерпывают собой все многообразие дефектов, возникающих в мостовых сооружениях в процессе строительства и эксплуатации. Здесь они выделены как наиболее характерные, типовые, распространенные, определяющие состояние сооружения.

В дальнейшем естественен переход «от знания того, что есть, к знанию того, что должно быть», что в общем случае и означает прогресс.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >