CC BY
4НЕШТАТНЫЕ СИТУАЦИИ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ПЕШЕХОДНЫХ МОСТОВ
1 2 Янгуразова А.Ю. , Пискунов А.А.
1Янгуразова Адиля Юсефовна - студент;
2Пискунов Александр Алексеевич - доктор технических наук, профессор, заведуют кафедрой,
кофедра мостов и тоннелей, Российский университет транспорта (МИИТ), г. Москва
Аннотация: рассматриваются причины возникновения нештатных ситуаций и их устранение для обеспечения безопасной эксплуатации пешеходных мостов. Приводится обзор ряда публикаций по авариям мостовых сооружений с анализом вызвавших их причин. Особое внимание обращается на воздействие противогололедных реагентов на железобетонные конструкции.
Ключевые слова: пешеходный мост; аварии мостов; противогололедные реагенты; техногенная катастрофа; отказ мостовых конструкций; безопасная эксплуатация.
Согласно Федеральному закону от 21 июля 1997 г. N 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов»:
Нештатная ситуация - сочетание условий и обстоятельств при эскплуатации технических систем, отличающихся от предусмотренных проектами, нормами и регламентами и ведущих к возникновению опасных состояний в технических системах.
Инцидент - отказ или повреждение технических устройств, применяемых на опасном производственном объекте, отклонение от установленного режима технологического процесса, нарушение законодательных и иных нормативно-правовых актов Российской Федерации, а также нормативных технических документов, устанавливающих правила ведения работ на опасном производственном объекте.
Авария в строительстве — повреждение (обрушение) здания, сооружения в целом, его части, отдельного конструктивного элемента либо достижение конструкциями деформаций, превышающих предельно допустимые в процессе строительства или эксплуатации и угрожающих безопасности граждан, а также повреждение (обрушение) в результате природно-климатических воздействий (землетрясение, ветровой напор, оползень и т. п.), интенсивность которых не превышала расчетных значений; повреждение машин, механизмов, приспособлений и устройств, используемых при возведении зданий и сооружений [1, с. 8].
В последнее время аварии и разрушения транспортных сооружений (и, в частности мостов) участились, поэтому необходимо уделить особое внимание их причинам и последствиям. Проблема анализа дефектов, повреждения и разрушения строительных конструкций рассматривалась в ряде учебных пособий, монографий и диссертаций.
В статье Б. Уолмута «Аварии пешеходных мостов» [5, с. 5] и книге И.Г. Овчинникова «Пешеходные мосты: конструкция, строительство, архитектура» [3, с. 175] рассмотрены аварии пешеходных мостов. Указывается, что за последние 100 лет случилось большое количество аварий пешеходных мостов, и эти аварии мостов унесли больше жизней, чем аварии на других видах сооружений.
Анализ мирового опыта строительства и эксплуатации мостов позволяет утверждать, что причины разрушения конструкций зачастую комплексны: включают несколько факторов, влияющих на катастрофические последствия.
Около 30 процентов случаев аварий мостов происходит из-за некорректно произведенных расчетов и приложения избыточной нагрузки в виде увеличения потока пешеходов, а также необоснованной замены строительных материалов, отличных от проектных, в процессе строительства; 10 процентов - при отклонении от технологии производства работ и нарушении эксплуатационных предписаний; 60 процентов - при неблагоприятных природных воздействиях [5, с. 3]. При проектировании мостов следует учитывать, что воздействия нескольких негативных факторов, как правило, достаточно, чтобы привести к отказу работы основных конструкций [6, с. 2].
Ошибки в расчетах можно считать первоначальной причиной разрушения инженерных конструкций. К примеру, 40 лет назад на железнодорожной станции Пушкино Ярославского направления Московской железной дороги произошла крупная техногенная катастрофа - на железнодорожной станции обрушился пешеходный мост.
17 августа 1977 года около 11 часов утра у одной из платформ стоял курсировавший по маршруту Москва — Пушкино электропоезд, который по расписанию должен был в ближайшее время отправиться в Москву. Немногим ранее к соседней платформе должен был прибыть поезд из Загорска, который также следовал до Москвы. При ожидании поездов из-за отсутствия информации об очередности поездов на
мосту скопился большой поток людей, что привело к разрушению одной из опор с обрывом контактной сети и обрушением пролетного строения, повлекшего гибель людей.
Проведенной экспертизой было установлено, что при строительстве пешеходного моста использовались устаревшие нормы и стандарты.
Разрушенный мост был заменен на новый, однако уже в 1978—1979 годах на станции Пушкино был построен подземный переход, соединяющий все три посадочные платформы, и пешеходный мост окончательно разобрали.
Следующий пример: в 2000 году был закрыт на реконструкцию мост длиной 325 м, пересекающий реку Темза (Лондон, Великобритания). Максимальный пролет моста составлял 144 м, а сама конструкция сооружения включала восемь тросов, передающих усилия на опоры. Данная конструкция позволяет выдерживать нагрузку свыше четырех тысяч пешеходов, одновременно находящихся на мосту, однако, вследствие резонанса, возникшего при одновременном воздействии ветровой нагрузки и ритмичных движений пешеходов, меньшего количества людей оказалось достаточно для возникновения колебаний моста. В процессе реконструкции моста, были установлены следующие элементы: шевронные амортизаторы под панелями мостового полотна, сокращающие боковые сдвиги; более десяти демпферов, компенсирующих боковые и крутящие усилия; порядка пятидесяти инерционных демпферов, компенсирующих вертикальное смещение [6, с. 4].
Примером разрушения пешеходного моста из-за аэродинамической неустойчивости является обрушение пешеходного моста через р. Кемь у пос. Гайжево в Карелии 26 ноября 2010 года (рис. 1). Мост комбинированной системы (висячий со стальной фермой жесткости), длиной 180 м, пилоны выполнены из трубчатых элементов, кабельная система моста имеет цепную конструкцию из стержневых элементов. Мост был открыт в декабре 2001 года. Причинами обрушения называют неблагоприятные погодные условия - отрицательные температуры воздуха, сильный порывистый ветер до 21 м/с, а также конструктивные недостатки системы [6, с. 5].
п
Рис. 1. Обрушение пешеходного моста через р. Кемь у пос. Гайжево в Карелии. Взято из открытых источников
Одним из факторов, который в совокупности с другими может вызвать нештатную ситуацию пешеходных мостов, является влияние противогололедных реагентов. В климатической зоне России без них достаточно трудно обойтись, в противном случае велик риск повышения уровня травматизма населения, которое пользуется пешеходными мостами. В настоящее время выбор противогололедных реагентов (ПГР) очень широкий. Но чаще всего используются именно хлоридные ПГР, т.к. они достаточно дешевы и просты в применении [7, с. 4]. Доказано и не вызывает сомнений коррозионное воздействие хлоридов на металлические конструкции и железобетон. Они вызывают коррозию бетонов, особенно низкой плотности.
Бетоны - это сложные материалы по своему строению и по физико-химическим свойствам. Это многокомпонентные и многофазные системы (в их составе имеются твердые, жидкие и газообразные фазы). В случае с противогололедными реагентами следует отметить физико-химическую природу разрушения бетонов.
Анализ большого экспериментального материала и результатов исследований сооружений, подвергавшихся действию различных агрессивных сред, позволил В.М. Москвину [4, с. 46] выделить три основных вида коррозии бетона. Первый вид коррозии включает процессы, возникающие в бетоне при действии жидких сред, способных растворять компоненты цементного камня. Ко второму виду коррозии
относят процессы, при которых происходят химические взаимодействия - обменные реакции - между компонентами цементного камня и раствора, в том числе обмен катионами. Третий вид коррозии включает процессы, при развитии которых происходит накопление и кристаллизация малорастворимых продуктов реакции с увеличением объема твердой фазы в порах бетона.
Таким образом, коррозия вследствие действия реагентов относится к коррозии второго вида. Она связана с развитием обменных реакций между кислотами или солями окружающей среды, с одной стороны, и составными частями цементного камня - с другой. Чем интенсивнее протекает реакция взаимодействия и чем более растворимы новообразования, тем скорее и полнее разрушается цементный камень. Образующиеся продукты реакции либо легкорастворимы и выносятся из структуры в результате диффузии или фильтрационным потоком, либо отлагаются в виде аморфной массы, не обладающей вяжущими свойствами. Такой вид коррозии включает процессы, возникающие при действии на бетон растворов кислот и некоторых солей [2, с. 15]. Выводы:
1. При проектировании, строительстве и эксплуатации железобетонных мостовых сооружений необходимо учитывать случайный характер внешних воздействий на сооружения (как силовых, так и средовых) и их взаимосвязь и взаимовлияние, статистический разброс механических характеристик материалов и геометрических параметров элементов конструкций, изменчивость внешних воздействий и механических свойств материалов во времени.
2. Снижение аварийности мостовых сооружений может быть достигнуто повышением качества нормативной документации, качества исполнения проектных и строительно-монтажных работ, повышением надежности и эксплуатационной безопасности мостовых сооружений. Необходимо проводить строгий контроль за чертежами («разработал», «проверил», «гл.спец.», «н. контр.», «ГИП»).
3. Так как имеется проблема разрушения большепролетных пешеходных мостов вследствие аэродинамической неустойчивости, необходимо внести в нормативные документы требования к аэродинамическим испытаниям пешеходных мостов.
4. Разрушение бетонов зависит от состава среды, которая на него воздействует. Исходя из этого, необходимо подбирать условия, варьируя физико-химические свойства самих бетонов и противогололедных реагентов для снижения негативного воздействия на пешеходные мосты. Это позволит избежать серьезных чрезвычайных ситуаций и человеческих жертв, которые могут произойти при выходе из строя данных конструкций.
Список литературы
1. Наумов В.Д. и др. Большой строительный терминологический словарь-справочник. Официальные и неофициальные термины и определения в строительстве, архитектуре, градостроительстве и строительной технике Минск: Минсктиппроект, 2008. 816 с.
2. Федосов С.В., Базанов С.М. Сульфатная коррозия бетона. / М. Издательство АСВ, 2003. 192 с.
3. Овчинников И.Г. Пешеходные мосты: конструкция, строительство, архитектура / И.Г. Овчинников, Г.С. Дядченко. Саратов: Изд-во Саратовсого гос. тех. ун-та, 2005. 227 с.
4. Москвин В.М., Иванов Ф.М., Алексеев С.Н., Гузеев Е.А. Коррозия бетона и железобетона, методы их защиты. М.: Стройиздат, 1980. 536 с., ил.
5. Уолмут Б. Аварии пешеходных мостов / Б. Уолмут, Д. Сертиз // Мостостроение мира, 2004. № 1-2. С. 69-77.
6. Платонов А.С. Уроки аварий металлических конструкций мостов // Транспортное строительство, 2009. № 6. С. 6-9.
7. ГОСТ Р 58427-2020 Материалы противогололедные для применения на территории населенных пунктов. Общие технические условия.
