Обзор дефектов железобетонных пролетных строений Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

ОБЗОР ДЕФЕКТОВ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ПРОЛЕТНЫХ СТРОЕНИЙ

Каретникова Ольга Алексеевна, ЗАО НПО «Техкранэнерго», г. Владимир

E-mail: karetnikova_olga@mail.ru

Аннотация. В статье рассматриваются причины появления дефектов, наиболее часто встречающихся в железобетонных пролетных строениях. Приводится классификация трещин балочных пролетных строений относительно причины их образования и степени воздействия на эксплуатационные характеристики сооружения.

Ключевые слова: дефекты, трещины, коррозия, железобетонные пролетные строения, бетон, дорожно-мостовое строительство.

На сегодняшний день наиболее распространенными в дорожно-мостовом строительстве являются мостовые сооружения плитно-балочного типа, исполняемых либо с жестко связанными балками, либо без поперечных связей. Узловыми элементами плитно-балочных конструкций является железная арматура в виде тавров различного сечения с одной или несколькими стенками. Появление дефектов в железобетонной плите, как правило, начинается с попадания в бетон влаги и агрессивных химических веществ (хлористые соли). Впоследствии происходит процесс коррозии арматуры, в результате которого уменьшается площадь её поперечного сечения, при этом возникает радиальное давление (~4 МПа), приводящее к раскалыванию бетона вдоль арматурных стержней с последующим образованием неровностей на проезжей части. Процесс разрушения бетона также ускоряется по причине ненадлежащим образом работающей или отсутствующей гидроизоляции, а также наличием трещин усадочного, силового и температурного типа [6, 7]. В конечном счете деструкция бетона плиты проезжей части влечет за собой разрушение ребер балок пролетного строения [3].

Проблемы трещиностойкости и исследования механизмов ломкости бетона

УНИКАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ XXI ВЕКА

являются на сегодняшний день наиболее актуальными в строительстве. Анализ работ исследователей [1, 2, 5], а также практика обследований конструкций мостов показывает, что экспериментальные данные не всегда соответствуют расчетным. В результате каждый раз, когда требуется составить ведомость дефектов пролетного строения, необходимо привлекать альтернативные методы, требующие больших временных затрат и в отдельных случаях не дающие реальной картины состояния обследуемого объекта. В связи с этим для проведения эффективной оценки технического состояния пролетных строений необходимо иметь базу дефектов. Работы [4, 9] содержат наиболее подробную информацию о типах трещин балочных пролетных строений с учётом причин их образования и степени воздействия на эксплуатационные характеристики. В табл.1 автором статьи предлагается классификация: даны шесть категорий трещин плюс дефекты, не относящиеся к трещинам, но которые также необходимо учитывать при оценке технического состояния сооружения.

Таблица 1

Классификация трещин балочных пролетных строений

№ п/п

Категория трещин

Характеристика

Рисунок дефекта

1

2

3

4

Поперечные трещины в нижнем поясе середины пролёта балок

Возникают при эксплуатации балок пролетного строения в том числе и разрушении арматуры в середине пролёта, недостаточная высота сечения балки, отслоение защитного слоя. Раскрытие 0,10,2 мм, длина 20-50 см

Наклонные трещины в стенках главных балок пролёта

Возникают от совместного воздействия главных растягивающих и темпе-

ратурно-усадочных напряжений или разрыва хомутов в наклонном сечении

1

2

»

73

УНИКАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ XXI ВЕКА

продолжение таблицы 1

4 Отклонения от про-

ектного положения

опорных частей

(опорная часть

сдвинута на 20 см

от проектного поло-

жения)

5 Отклонения в гео-

метрических разме-

рах и др.

(клавишный эф-

фект)

6 Поперечные верти-

кальные трещины в

верхних поясах ба-

лок

7 Трещины в сере-

дине пролета в

верхней части стен-

ки главной балки

8 Продоль-

ные трещины в зоне

сопряжения плиты

со стенкой

Нарушение требований технологии приготовления бетона и качества производства работ

Возникают при изготовлении или монтаже от совместного действия растягивающих напряжений, от эксцентрично приложенного усилия натяжения арматуры, и напряжений, вызываемых моментом от свеса консолей балки при транспортировке и монтаже. Раскрытие 0,05-0,1 мм

Разрушение бетона сжатой зоны в середине пролёта. Раскрытие 1-3 мм, длина до 28 см

Изменяют работу конструкций, уменьшая тем самым момент сопротивления сечения балки и включение в работу на срез хомутов. Возникают при разрыве хомутов по продольной трещине в месте примыкания плиты к ребру главной балки. Раскрытие 1-3 мм, длина _до 307см_

УНИКАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ XXI ВЕКА

продолжение таблицы 1

10

Сквозные трещины в ребрах жесткости

Трещины в зонах опорных частей

Трещины в зоне омоноличивания балок

Возникают от воздействия на стенку балки моментов из плоскости

стенки и усадочных напряжений. Могут рассекать ребро жесткости на всю глубину и проникать в тело стенки. Раскрытие 2-4 мм, длина может достигать высоты всей балки

Образуются в следствии конструктивных недостатков опорных узлов пролетных строений. Раскрытие до 3 мм

Возникают при нарушении работы подвижных опорных частей

9

1

1

Следует отметить, что большая часть рассматриваемых в табл.1 дефектов вызвана эксплуатационной нагрузкой и нарушениями технологии проведения работ. В процессе эксплуатации дефекты, являясь зародышами трещин, могут хаотично прогрессировать, что приводит к затруднениям расчета усилий в сечении, а также непредвиденной перегрузке арматуры и сжатого бетона. Более того, результаты обследования мостовых конструкций говорят о том, что значительное количество трещин силового и технологического происхождения имеется именно в предварительно напряженных пролетных строениях.

С учетом вышесказанного и [8, 10] можно сделать следующие выводы:

а) приопорные участки балок, середины пролетных строений разрезных балок и арок, а также балки неразрезных пролетных строений являются основными точками образования силовых трещин;

б) к характерным точкам зарождения технологических трещин можно отнести плиту проезжей части разрезных балок, стык проезжей части и ребра,

УНИКАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ XXI ВЕКА

середину предварительно напряжённых балок и те места конструкции, где могут образоваться температурно-усадочные трещины. Однако чаще всего температурно-усадочные трещины проявляются на границах соприкосновения бетона с различными коэффициентами линейного расширения или в конструктивных элементах с резким изменением поперечного сечения;

в) коррозионные трещины образуются по всей схеме армирования элементов конструкции в местах недостаточного защитного слоя;

г) вертикальные и наклонные трещины в точках опирания, а также на торцевых участках конструкции вызваны концентрацией местных напряжений, потерей подвижности, заклиниванием, перекосом опорных частей [8, 10].

Литература:

1. Берг О. Я. Исследование прочности железобетонных конструкций при воздействии на них многократно-повторной нагрузки // Исследование железобетонных мостовых консртукций: Сб. М, 1956 - с. 6-109.

2. Берг О. Я. Щербаков Е. Н. Высокопрочный бетон. - М.: Стройиздат, 1971. -208 с.

3. Еремеев В.П. Предельные и аварийные состояния мостов. - Казань: Каз. гос. арх. - строит, акад., 1997. - 160 с.

4. Иосилевский Л.И. Практические методы управления надежностью железобетонных мостов. - М.: Науч. - изд. центр «Инженер», 2001. - 296 с.

5. Иосилевский Л.И., Носарев А.В, Чирков В.П., Шепетовский О.В. Железобетонные пролетные строения мостов индустриального изготовления. -М.: Транспорт, 1986. - 315 с.

6. Коваленко С. Н., Сыроватка Л. И. Методика оценки состояния мостов // Автомобильные дороги. - 1985, N 11. - с. 17-18.

7. Крылов H.A., Калашников В. А., Полищук А.М. Радиотехнические методы контроля качества железобетона. - М. - Л.: Стройиздат, 1966. - 380 с.

8. Овчинников И.Г., Козлов И.Г., Кононович В.И., Фаизов Т.С., Диагностика транспортных сооружений: Учеб. пособие. - Саратов. - 1999. - 184 с.

9. Павлов Е. И. Методика экспериментальной оценки динамических характеристик пролетных строений автодорожных мостов: Диссертация на соискание уч. степени д-ра. техн. наук 05.23.11 Москва, 2006. - 130с.

10. Покулаев Е. В., Искендеров С. Э, Щербаков А. Г., Овчинников И. Г. Анализ причин появления дефектов в опорных частях железнодорожного моста в процессе его обследования // Интернет-журнал «Науковедение». - 2013, №3. - 9 с.