CC BY
201
Информационные технологии и безопасность
203
Библиографический список
1. Инфракрасная техника / И. Б. Левитин. - Л. : Энергия, 1973. - С. 156.
2. Контроль температуры электротехнических, электромеханических и механических элементов и узлов методами инфракрасной пирометрии / Е. К. Галанов,
A. В. Корнух // Известия ПГУПС. - 2005. - № 2. - С. 50-54.
3. Оптические постоянные природных и технических сред / В. М. Золотарёв,
B. Н. Морозов, Е. К. Смирнова. - Л. : Химия, 1984. - 350 с.
4. Колебательно-вращательная спектроскопия водяного пара / А. Д. Быков, Ю. С. Макушкин, О. Н. Улеников. - Новосибирск : Наука 1989. - 370 с. - ISBN 5-02-028645-1.
УДК 624.21.03
И. Г. Ганиев
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СРЕДНЕГО СРОКА СЛУЖБЫ ЭКСПЛУАТИРУЕМЫХ БЕТОННЫХ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ОПОР ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ МОСТОВ
Приведена методика определения среднего срока службы эксплуатируемых бетонных и железобетонных опор железнодорожных мостов. Установлено, что средний срок службы бетонных и железобетонных опор может быть принят в пределах 100...150 лет.
бетонные и железобетонные опоры, срок службы, конструкции мостов.
Введение
Как показывает сравнение полученных данных с результатами обследований железобетонных пролетных строений институтом ВНИИЖТ, относительная доля пролетных строений, имеющих II и III категории неисправностей, в Средней Азии в среднем на 10-15% выше, чем в условиях средней полосы России [1].
Результаты обследования и испытания мостов
Результаты анализа материалов обследований показывают, что в большинстве пролетных строений имеются обнажение и коррозия арматуры, а также выключение части рабочей арматуры из работы из-за механического удара негабаритным грузом [2]. Поэтому при оценке ресурса пролетных строений очень важно изучение условий работы арматуры.
ISSN 1815-588 X. Известия ПГУПС
2008/3
Информационные технологии и безопасность
По результатам обследований и испытаний определены классы по грузоподъемности пролетных строений. Расчеты выполнялись в соответствии с Руководством по определению грузоподъемности железобетонных пролетных строений с учетом фактического физического состояния конструкций. Результаты расчета занесены в табл. 1, из которой видно, что классы плиты проезжей части и главной балки в целом больше, чем классы подвижных нагрузок, обращаемых в настоящее время на железных дорогах, - 5,0...6,7. Следует отметить, что в плите проезжей части относительная доля классов менее 5,0 по прочности и выносливости бетона и арматуры выше, чем в главной балке. Это объясняется, по-видимому, малой прочностью бетона плиты и коррозией рабочей арматуры, возникающей в результате нарушения гидроизоляции.
ТАБЛИЦА 1. Результаты расчета классов пролетных строений по грузоподъемности (145 пролетных строений)
№ п/п Вид расчета Количество пролетных строений, имеющих класс
выше 14 14-8 8-5 менее 5
Главная балка
1 Прочность по нормальному
сечению в середине пролета 35 85 11 3
2 Выносливость:
бетона 25 89 12 8
арматуры 31 87 10 6
Плита балластного корыта
3 Прочность по нормальному
сечению 64 65 12 3
4 Выносливость:
бетона 68 42 19 7
арматуры 72 38 17 9
Следует отметить, что в 13 пролетных строениях внешние консоли плиты имели прогибы более 1,5.2,0 см, что выше допустимых значений, хотя класс плиты в целом был больше класса обращаемой нагрузки.
Грузоподъемность по выносливости арматуры является ограничивающей в 4,6% пролетных строений. Основными причинами этого являются: снижение площади сечения рабочей арматуры элементов пролетного строения из-за коррозии; увеличение доли постоянной нагрузки в результате наращивания балластного слоя и борта плиты проезжей части, введение в обращение в последние годы тяжелых восьмиосных цистерн.
ISSN 1815-588 X. Известия ПГУПС
2008/3
Информационные технологии и безопасность
205
Кроме указанных причин, следует обратить внимание на отсутствие должного технического обслуживания эксплуатируемых пролетных строений. В настоящее время на линейных предприятиях дорог СНГ отсутствуют специальные подразделения по наблюдению и профилактическому ремонту мостовых конструкций, а в развитых странах такие подразделения стали создаваться только в последние десятилетия.
Аналогичное состояние отмечено при обследовании железобетонных пролетных строений железнодорожных мостов и путепроводов на линиях промышленных предприятий.
В связи с подъемом экономики Узбекистана в последние годы на железных дорогах крупных промышленных предприятий существенно увеличился грузооборот и произошел интенсивный рост временной подвижной нагрузки, а в ближайшее время намечается ввод в обращение тяжеловесных рудовозов, восьмиосных вагонов и новых мощных локомотивов. При этом условия работы пролетных строений мостов во времени изменяются, процесс нарастания различных повреждений интенсифицируется [3].
Режим работы мостов на подъездных дорогах существенно отличается от обычных. Например, на мосту подъездной дороги к газоконденсатному комплексу «Шуртангаз» практически постоянно маневрируют составы с гружеными 8-осными цистернами.
Одной из особенностей дорог промышленных предприятий является формирование вагонов с однотипными схемами. Кроме этого, на мостах промышленных предприятий в одном направлении движутся постоянно груженые составы, а в противоположном - порожние. Как показали исследования кандидата технических наук Р. З. Низамутдиновой [4], пролетные строения на дорогах промышленных предприятий испытывают более высокие уровни загружения, чем пролетные строения, эксплуатируемые на общей сети. Однако количество циклов нагружения в них значительно меньше.
Кроме этого, существенной особенностью работы мостов на предприятиях является практически полное отсутствие служб эксплуатации мостового хозяйства. Фактически не производятся текущие и периодические осмотры конструкций. Во многих случаях эксплуатируемые мосты не имеют технической документации. Ремонт конструкций производится после обнаружения повреждений и неисправностей. Профилактика для предупреждения неисправностей не производится.
В развитых странах эксплуатация мостов на линиях промышленных предприятий производится министерствами транспорта, где имеются специальные подразделения по эксплуатации, созданы специальные информационные службы, мостовые инспекции и ремонтно-строительные
ISSN 1815-588 X. Известия ПГУПС
2008/3
Информационные технологии и безопасность
подразделения. Постоянно ведется учет дефектов в каталоге, разработаны специальные машины и механизмы для ремонта, восстановления и усиления мостов, созданы нормативные и рекомендательные документы. В результате этих работ средний срок службы конструкций пролетных строений повышен в США до 40.. .50 лет, в Германии - до 50.. .60 лет.
Отсутствие в Республике Узбекистан специализированных мостовых служб на железнодорожных линиях промышленных предприятий способствовало снижению общего срока эксплуатации пролетных строений. По данным [4], срок службы тяжелонагруженных железобетонных пролетных строений не превышает 25.30 лет. Из обследованных 16 пролетных строений, эксплуатируемых на дорогах АГМК и «Шуртангаз», в 9 балках имелись различные повреждения в виде трещин, нарушения гидроизоляции и др.
Таким образом, настало время создания системной эксплуатации мостов, включающей разработку основных вопросов теории эксплуатации мостов, организации специальных служб для производства
организационно-технологических мероприятий для поддержания
надежности сооружений.
Опоры железнодорожных мостов в Республике в основном бетонные и железобетонные. Старые опоры, возведенные до 1960-х годов, выполнены из монолитного бетона или железобетона, позднее появились сборные и сборно-монолитные опоры различных систем.
Официальные нормативные документы по определению
грузоподъемности и накопленного износа опор до настоящего времени отсутствуют. При оценке технического состояния следуют указаниям Руководства. При этом категория моста устанавливается по состоянию массивных опор.
В случае удовлетворительного состояния кладки опор и отсутствия дефектов или повреждений, свидетельствующих о недостаточной прочности основания (осадки и крены опор, поперечные трещины в фундаментах, зажатые пролетные строения), мосты по состоянию опор следует относить ко II категории. При этом стабилизировавшиеся деформации опор не учитываются. При расстройстве кладки или продолжающихся деформациях опор, не затрудняющих нормальную эксплуатацию, мосты следует относить к категории, соответствующей обращающейся нагрузке (III - на участках обращения поездов с восьмиосными и шестиосными вагонами, IV - на участках обращения поездов только с четырехосными вагонами).
В случае ограничения скорости движения поездов из-за наличия в опоре дефектов или повреждений категория моста по его состоянию принимается на единицу ниже категории, соответствующей обращающейся нагрузке (но не ниже V).
ISSN 1815-588 X. Известия ПГУПС
2008/3
Информационные технологии и безопасность
207
При необходимости проверки прочности опор расчетом, впредь до выпуска специального Руководства по определению грузоподъемности опор железнодорожных мостов, разрешается пользоваться следующими указаниями Руководства по определению грузоподъемности металлических железнодорожных мостов (М. : Транспорт, 1945).
Проверка массивных опор производится по их состоянию и в необходимых случаях расчетом согласно Техническим условиям проектирования мостов и труб (ТУМП-47). При этом угол внутреннего трения грунта принимается ф = 35о. В случае отсутствия в опорах дефектов и повреждений, заставляющих предполагать влияние неудовлетворительного состояния основания (трещины, осадки, сдвиг, крен), допускаемые давления на грунт могут быть соответственно повышены, но не более чем на 50% по сравнению с приведенными в технических условиях на проектирование мостов и труб; этим учитывается происходящее с течением времени уплотнение грунта.
Если фундамент опоры заключен в сплошное шпунтовое ограждение, то допускаемое давление на грунт может быть повышено до 75% по сравнению с приведенным в указанных технических условиях.
Проверка прочности свайных опор производится согласно КМК 2.05.03-97. Если свайное основание заключено в сплошное шпунтовое ограждение, то допускаемое давление на сваю или допускаемое давление на грунт на уровне острия сваи может быть повышено до 30% по сравнению с нормативными значениями. Расчет опор производится с учетом тормозной силы (10% от веса подвижной нагрузки).
Допускаемые напряжения для кладки массивных опор разрешается принимать по табл. 2.
ТАБЛИЦА 2. Допускаемые напряжения для кладки массивных опор
Материал опоры Допускаемое напряжение [о], МПа (кгс/см2)
Осевое сжатие Растяжение
Бутовая кладка:
на известковом растворе 1,0 (10) От 0 до 0,2 (2)
на цементном растворе 1,5 (15) 0,25 (2,5)
Кирпичная кладка:
на известковом растворе 0,8 (8) От 0 до 0,2 (2)
на цементном растворе 1,2 (12) 0,2 (2)
Примечание. Наибольшее из указанных допускаемых напряжений на бутовую кладку следует принимать лишь для опор, не подверженных постоянному действию воды.
ISSN 1815-588 X. Известия ПГУПС
2008/3
Информационные технологии и безопасность
При перерасчете опор, находящихся в безупречном состоянии, допускаемое напряжение на кладку разрешается повышать до 50% по сравнению с приведенными в табл. 2.
Заключение
Окончательно вопрос о дальнейшем использовании опор решается на основании данных перерасчета и результатов наблюдения за их состоянием.
В ГИН 07-036-03 сроки службы бетонных или железобетонных опор установлены в пределах 80... 10 лет, однако указания по установлению износа отсутствуют.
Обобщение и анализ выполненных обследований более 320 опор железобетонных мостов [1], [2] показали их достаточную несущую способность для пропуска обращаемой нагрузки. Замена или переустройство опор выполнялись в основном при появлении деформаций от размыва.
Из обследованных опор, построенных в 1907-1931 гг., всего 12% имели категорию IV и обеспечивали обращение поездов только с вагонами, имеющими погонную нагрузку до 75 кН/м при нагрузке от оси локомотивов и вагонов на рельсы до 260 кН, при этом допускался пропуск транспортеров грузоподъемностью до 300 т включительно со скоростью не менее 15 км/ч. Все остальные опоры имели категории I—III, обеспечивающие безопасный пропуск обращаемой нагрузки.
Таким образом, можно считать, что средний срок службы бетонных и железобетонных опор может быть принят в пределах 100.150 лет, что близко к рекомендуемым аналогичным конструкциям опор автодорожных мостов [5].
Библиографический список
1. Нормирование износа эксплуатируемых пролетных строений железнодорожных мостов / И. Г. Ганиев // Проблемы прочности материалов и сооружений на транспорте : тез. Докл. VII Междунар. конф. 23—24 апреля 2008. — Санкт-Петербург, 2008. — С. 46—48.
2. Результаты обследования и испытания эксплуатируемых пролетных строений железнодорожных мостов в условиях сухого жаркого климата / И. Г. Ганиев, Ш. О. Эрбоев // Проблемы прочности материалов и сооружений на транспорте : тез. докл. VII Междунар. конф. 23—24 апреля 2008. — Санкт-Петербург, 2008. — С. 50—52.
3. Повреждения железобетонных сооружений и прогнозирование их остаточного ресурса / Р. К. Мамажанов, Ч. М. Ахмедов // Транспорт: наука, техника, управление. — 2002. — № 10. — С. 38—40.
4. Ресурс железобетонных пролетных строений мостов, эксплуатируемых на железнодорожных линиях промышленных предприятий : дис. ... канд. техн. наук: 05.23.15 / Р. З. Низамутдинова. — Ташкент : ТашИИТ, 1994. — 157 с.
5. Методология нормирования сроков службы мостов и нагрузок от
ISSN 1815-588 X. Известия ПГУПС
2008/3
Информационные технологии и безопасность
209
автотранспортных средств / А. П. Васильев // Транспортное строительство. - 2002. - № 1. - С. 11-12.
ISSN 1815-588 X. Известия ПГУПС
2008/3
