Рубрика: ТЕМА НОМЕРА / Искусственные сооружения

Мостовые сооружения со сталежелезобетонными пролетными строениями, как правило, относятся к средним и большим мостам. Значимость их технического состояния в обеспечении функционирования транспортных магистралей вполне очевидна, так же как очевидна необходимость соответствия функциональных параметров и потребительских свойств сооружений.

Сталежелезобетонные мосты как объекты реконструкции.

Предложения и реализация

И.Белуцкий, д.т.н., зав.каф. «Мосты, основания и фундаменты» ТОГУ,

В.Казаринов, к.т.н., доцент,

С.Томилов, к.т.н., доцент,

В.Цуканов, к.т.н., доцент,

Б.Марухин, инженер

Актуальность решения вопроса бесспорна, поскольку абсолютное большинство сталежелезобетонных мостов, построенных на Дальнем Востоке в 60-70-е годы прошлого столетия с ориентацией на прежние СНиП II-Д.7-62 имеют габарит проезда 8 метров и высоту ограничивающих тротуарные блоки бортовых элементов не более 0,3 метра, что совершенно недостаточно для обеспечения безопасности движения.

Проведенная группой ученых и практиков кафедры «Мосты, основания и фундаменты» Тихоокеанского государственного университета статистическая выборка по сталежелезобетонным мостам на дальневосточных автомобильных дорогах показала, что к началу нынешнего века 86% мостов на дорогах II категории и 68% мостов на дорогах III категории по габаритам проезда не соответствуют требованиям ныне действующих СНиП 2.05.03-84*. Вопрос о габаритах проезда мостов на дорогах IV категории не столь актуален, но лишь в том случае, если модернизация ограждающих конструкций, в соответствии с настоятельными требованиями безопасности движения, будет решена без потери в грузоподъемности, габаритах проезда и тротуаров пролетных строений.

"Рабочий стаж" сталежелезобетонных мостов на дорогах Дальнего Востока по статистике в среднем составляет 28 лет, находясь в пределах от 9 до 43 лет. Вместе с тем, исследованиями кафедры мостов СибАДИ (г. Омск) установлено, что предусмотренные проектом параметры мостового сооружения и, прежде всего, его пропускная способность при соответствующей безопасности движения, как правило, через 15-20 лет эксплуатации перестают удовлетворять требованиям времени. Очевидно, что необходимость реконструкции сталежелезобетонных мостов, составляющих неблагоприятную часть статистики, является объективным фактором. Остроту вопросу придает введенный в действие с 01.01.2008 года ГОСТ Р52748-2007, устанавливающий для мостовых сооружений на дорогах всех категорий временные нагрузки А14 и НК-100 в отличие от нагрузок А11и НК-80, регламентированных СНиП 2.05.03-84*. Поэтому весьма своевременна и актуальна конструктивная направленность работ кафедры «Мосты, основания и фундаменты» ТОГУ в улучшении эксплуатационных характеристик мостов.

Предложенные профессором В.Кулишом для сталежелезобетонных конструкций упруго-податливые надопорные связи и демпфирующие устройства в опорных сечениях просты и эффективны. Они превращают разрезные пролетные строения в частично-неразрезные системы, менее чувствительные к динамическим воздействиям при вполне очевидном влиянии надопорных устройств на снижение усилий в средних сечениях пролетов.

Заслуживает внимания конструктивно-технологический прием создания резерва грузоподъемности пролетных строений при их реконструкции путем использования временной неразрезности пролетных строений на этапе устройства плиты проезда.

Представляет несомненный практический интерес устройство непрерывной проезжей части, способной обеспечить ощутимые преимущества в отношении металлоемкости и стоимости большепролетных конструкций, до сих пор неоправданно робко внедряемой в разрезных системах сталежелезобетонных мостов.

Опыт проектных работ по реконструкции, накопленный кафедрой за последние годы, позволяет определить наиболее значимые вопросы конструктивно-технологического характера в обеспечении функциональных параметров сталежелезобетонных мостов как объектов реконструкции. При решении этих вопросов необходима объективная оценка работы пролетных строений как пространственных систем на основании расчетных схем, учитывающих состояние бетона плиты и узлов омоноличивания, состояние поперечных швов в сопряжении смежных плит проезда, геометрию и состав сечений элементов связей.

Следует учитывать и принципиальные отличия работы пролетных строений в стадии эксплуатации сечениями со свойствами замкнутых контуров и в стадии устройства плиты проезда, когда свобода перемещений сжатых поясов в горизонтальной плоскости делает совершенно необходимой проверку на устойчивость изгибно-крутильной формы балок пролетных строений первого поколения сталежелезобетонных мостов.

Все чаще становится очевидной необходимость оценки целесообразности и анализа напряженного состояния пролетных строений на каждом из технологических этапов и объединения их в единый блок взаимоувязанных работ по формированию несущей структуры пролетных строений.

Таким образом, необходим комплексный подход к обеспечению требуемой несущей способности на основе синтеза приемов регулирования усилий, создания начальных напряжений, развития поперечных сечений железобетонной плиты, снижения локальных эффектов во взаимодействии ее с балками, трансформации компоновочных решений металлоконструкций.

В проектных решениях следующих объектов в той или иной мере применено каждое из указанных положений.

Автомобильная дорога Хабаровск - Владивосток

В 1995 году на этой трассе проведена реконструкция моста через реку Илистая по схеме 7×42.5 м со сталежелезобетонными пролетными строениями по типовому проекту ЦНИИПСК №43282 габаритом Г-8 + 2×1,0 м. Предварительное обследование в 1994 г. показало неудовлетворительное состояние железобетона плиты проезда, потерю грузоподъемности и строительного подъема пролетными строениями, нецелесообразность их эксплуатации в прежнем качестве и необходимость полной замены плиты проезжей части. В своей основе проект производства работ по реконструкции, выполненный кафедрой «Мосты, основания и фундаменты» ТОГУ по договору с Хабаровским отделом института «Гипростроймост» и осуществленный Уссурийским мостоотрядом, предусматривал использование временных опор, выполнющих роль следящей системы за положением пролетного строения при демонтаже старой плиты и сохраняющих фиксированное высотное положение с начала монтажа новой плиты до объединения ее с балками. Это позволило комплексно решить вопросы сохранения изгибно-крутильной формы устойчивости балок, восстановления резерва грузоподъемности и строительного подъема, свести к минимуму работы по усилению объединительных деталей в уровне сопряжения балок и плиты, и, в итоге, позволило увеличить габариты проезда и обеспечить пропуск предусмотренных СНиП 2.05.03-84* временных нагрузок А11, НК-80.

Амурская область

Автомобильная дорога Зея – Тыгда

Здесь в 1998 и 2000 годах были построены сталежелезобетонные мосты через реки Пикан и Гулик каждый по схеме 4×21,0 м и габаритами Г-8 + 2×0,75 м и Г-10 + 2×0,75 м соответственно. Инициатива ЗАО «Востокавтомост» по использованию металлоконструкций бетоновозной эстакады Зейской ГЭС, поддержанная управлением автомобильных дорог «Амуру

прадор», реализовалась в конкретных конструктивных решениях пролетных строений, разработанных кафедрой «Мосты, основания и фундаменты» ТОГУ. По сути, предложение представляло собой убедительный и положительный пример повторного применения

металлоконструкций в сталежелезобетонных пролетных строениях. После детальной проработке было отдано предпочтение монолитной железобетонной плите, учитывая очевидную и испытанную простоту и надежность этого варианта. При строительстве каждого из мостов применялось регулирование усилий путем выдомкрачивания пролетных строений на временной опоре в середине пролета с решением преимущественной задачи обеспечения строительного подъема и получения резерва грузоподъемности.

Приморский край

Автомобильная дорога Дальнегорск – Бухта Ольга

В 2005 году на этой дороге Тихоокеанской мостостроительной компанией (ТМК) были реконструированы два моста через р. Рудная по схемам 3×17,25 м и габаритам Г-8 + 2×0,75 м. По заданию ДДХ Приморского края на основании договора с Хабаровским филиалом ОАО «ГипродорНИИ» кафедрой «Мосты, основания и фундаменты» ТОГУ были обоснованны принципиальные решения. На их основе Хабаровский филиал ОАО «ГипродорНИИ» детализировал вариант сборной железобетонной плиты, объединяющей смежные пролетные строения в температурно-непрерывную сплотку и объединенной с жесткими верхними поясами несущих конструкций в виде металлических ферм. В элементах ферм были созданы начальные напряжения при регулировании усилий путем выдомкрачивания пролетных строений на временных опорах.

Автомобильная дорога Раздольное – Хасан

Здесь в ноябре 2007 года после проведенной ТМК реконструкции было открыто движение по мосту через р. Амба возле п. Занадворовка. Мост, построенный в пятидесятых годах прошлого века, имеющий габариты Г-7 + 2×1,0 м по схеме 5×32,4 м, не имеющий ограждающих конструкций, при возросшей интенсивности транспортного потока перестал удовлетворять безопасности движения и требуемой грузоподъемности (рис. 1,а). По договору и в творческом сотрудничестве с Хабаровским филиалом ОАО «ГипродорНИИ» работы кафедры «Мосты, основания и фундаменты» ТОГУ по обследованию, испытанию и определению результатов эскизных расчетов пролетных строений стали весомым аргументом для вынесения заключения о возможности их использования в качестве основы несущих конструкций. К детальной проработке был принят вариант сталежелезобетонных пролетных строений со сборной плитой проезда. Заданные ДДХ Приморского края габариты проезжей части и тротуаров Г-9 + 2×1,5 м и грузоподъемность для пропуска нагрузок А11 и НК-80 (по заданию 2005 года) были решены на основе развитой в горизонтальной плоскости с высокими вутами железобетонной плиты, увеличенные консоли которой поддерживаются продольными прогонами на поперечных балках, расположенных и закрепленных на верхних поясах двутавровых балок пролетных строений. Начальные напряжения создавались при постановке и натяжении пучков высокопрочной арматуры в уровне нижних поясов балок пролетных строений. Регулирование усилий производилось посредством выдомкрачивания пролетных строений на временных опорах перед объединением плиты проезда с металлоконструкциями и последующей разгрузкой временных опор с завершением процесса формирования объединенных сечений сталежелезобетонных балок (рис. 1,б).

Принятый к производству вариант размещения продольных прогонов для пролетных строений моста через р. Амба оказался более технологичным в сравнении с привычным вариантом размещения прогонов на кронштейнах, который потребовал бы подведения подмостей, дополнительных поперечных связей, устройства отверстий в стенке и нижних поясах главных балок для постановки кронштейнов при неизбежном ослаблении сечений пролетных строений.

В формировании сталежелезобетонных сечений были использованы связующие элементы по принципу совмещения функций, сочетающие жесткие упоры и соединенные с ними продольные стержни высоких вутов плиты, выполняющие функции анкерных стержней, способствующих более эффективному включению бетоны плиты в работу при снижении локальных эффектов во взаимодействии ее с верхними поясами балок.

Необходимость постановки и использования временных опор, параметры усилий регулирования, предварительного напряжения, порядок натяжения пучков были определены с учетом возможностей прежних конструктивных форм, результатов оценки устойчивости изгибно-крутильных формы балок, усилий в элементах связей и ограничения напряжений от совокупного действия постоянных и временных нагрузок расчетными сопротивлениями металла балок с учетом «возраста» стали. Вид пролетного строения после модернизации несущих конструкций представлен на рис.2.

Предсдаточные испытания моста в ноябре 2007 года и обследование в июле 2008 года позволяют отметить стабильную работу пролетных строений при действии статических нагрузок, действие динамических нагрузок характеризуют параметры, не нарушающие требования СНиП 2.05.03-84*, а деформации несущих конструкций во времени дают основание для оптимистического прогноза работоспособности пролетных строений в дальнейшей эксплуатации.

Приобретенный позитивный опыт расчетно-теоретических построений и воплощенных конструктивных разработок с одной стороны, и анализ распространенных компоновочных решений сталежелезобетонных пролетных строений по типовым проектам с другой стороны, убедительно показывают, что в их структуре могут быть органично синтезированы предложенные авторами технологии реконструкции мостов с целью улучшения их потребительских свойств.