CC BY
45
УДК 624.21
О. М. ПШШЬКО, I. В. САЛЬНЖОВА (ДПТ)
ВИЗНАЧЕННЯ СТУПЕНЯ ПОШКОДЖЕНЬ ЗАЛ1ЗОБЕТОННИХ ПРОГОНОВИХ БУДОВ ЗАЛ1ЗНИЧНИХ МОСТ1В
При поточному утриманнi штучних споруд у надiйному станi виникае важливе питання: визначення ступени дефектносп та прiоритетностi виконання ремонтних робгг на залiзобетонних прогонових будовах, що знаходяться в експлуатаци. Основною метою роботи е мiнiмiзацiя впливу людського фактору на визначення прюритетносп проведения ремонтних робiт на дефектних штучних спорудах за допомогою наведено! методики.
Ключовi слова: дефекти прогонових будов, стутнь небезпечного стану, прюритетшсть ремонту, категори дефектiв, метод експертних оцiнок
Вступ
Утримання затзничних моспв та шляхо-провод1в мае забезпечувати !х справний стан для безперебшного та безпечного руху затзни-чного транспорту з установленими швидкостя-ми. Кр1м того, утримання зазначених споруд мае забезпечувати максимально тривалий тер-мш служби. Для цього проводиться поточне утримання, що включае в себе нагляд { роботи по !х проведенню та каттальний ремонт. Осно-вний принцип утримання - запоб1гання виник-ненню дефекпв та пошкоджень у спорудах.
В процес експлуатаци зал1зобетонних про-гошв моспв та шляхопровод1в з часом виника-ють { накопичуються дефекти, яю знижують несучу спроможшсть конструкци. За ус1ма штучними спорудами мае проводитися систе-матичний нагляд, який включае перюдичш огляди, обстеження та випробовування. При цьо-му особливу увагу слщ придшяти слабким еле-ментам споруд, мюцям, в яких утворення тих чи шших дефекпв найбшьш ймов1рно, елемен-там та вузлам, яю мають дефекти, що ютотно впливають на вантажошдйомшсть. В робот використовуються результати обстежень, яю проводяться спещалютами за регламентом { фшсуються у вщповщних документах (журнали обстежень, дефектш акти, карточки та книги споруд та ш.) вщдшв штучних споруд служби коли.
Мета дослщження
Розробка методики оцшки ступеня пошкоджень зал1зобетонних прогонових будов затз-ничних моспв.
Визначення коефщ1енту впливу пошкоджень на стан цих будов на основ! експертних оцшок.
Змiст дослiдження
Найпоширешш! дефекти розподшяються на 3 категори, кожна категор1я складаеться з кшь-кох титв дефекпв (вщ 5 до 6). Для споруд, яю
знаходяться на обранш дшянщ коли, складаеться база вихщних даних (пошкоджень та дефекпв), яю з часом накопичуються.
Пропонуються наступи категори дефекпв:
1 категор1я - не впливають на несучу спроможшсть, але з часом можуть перейти в наступну категорда (усунення в поточному ремонт!);
2 категор1я - середня небезпечшсть;
3 категор1я - найбшьш небезпечш. Пропонуються наступи допущення:
прюритетшсть виконання робгт прийма-еться по прогону з максимальним ступенем дефектност!;
вплив дефекпв кожно! категори врахову-еться з вщповщними коефщентами к;, яю визначаються за допомогою методу експе-ртних оцшок;
стутнь небезпечност дефекпв визнача-еться безрозм1рними параметрами за вщповщними категор1ями { типами дефекпв. приймаеться, що вплив на стан прогоново! будови однотипних дефекпв не пропор-цшний !х кшькосп, а визначаеться згщно з множником
1.
2.
3.
4.
(1—)
п,
Стутнь небезпечного стану (дефектний) одного затзобетонного прогону - - будемо визначати як функщю коефщенпв вагомосп дефекпв Оу , залежно вщ !х кшькосп у вщпо-вщнш категори, з урахуванням коефщенту впливу окремого типу дефекту вщповщно! категори:
5т =1Л О ), О)
к=1
де Оу - дефекти /-то! категори тау-го типу;
5 - стутнь небезпечного стану прогону, { може бути вщ 0 до 5тах (5 = 0 - прогш без дефекпв;
т - номер прогону.
© О. М. Пшшько, I. В. Сальшкова, 2012
п
Перелш типових дефектiв залiзобетонних прогонових будов приведет в табл. 1.
Для першо! категори дефектiв Бт показник ступеня стану прогону можна записати в на-ступному виглядi:
р=5 п1 ■ Р.. ■ к1
, (2)
1 =1
п
(1—) п ;
де Бт - безрозмiрний показник ступеня стану прогону;
П - кшьюсть дефектiв одного типу; Ру - г-то! категори та 1-го типу; к - коефщент впливу дефекпв певно! категори на стан прогону;
р - кшьюсть типiв дефектiв в однiй категори.
Таблиця 1
№ Умовне позна-чення дефекту Описания дефекту Категор1я
1 2 3 4
1 Р11 Пошкоджеш водов1дв1дш трубки, незакладеш отвори навколо водо-ввдвщних трубок, незакладеш строповочш отвори I
2 Р12 Сколи та раковини в бетош без оголшня робочо! арматури I
3 Р13 М1сцями оголена 1ржава розподшьча арматура I
4 Р14 Окрем1 сух1 потьоки вилуговування I
5 Р15 Незафарбоваш усадочш м1кротрщини з розкриттям до 0,3 мм I
6 Р21 Порушення пдро1золяцп баластного корита, потьоки вилуговування цементного розчину з м1кротрщин прогоново! будови II
7 Р22 Вiдшарувания захисного шару, сколи бетону, раковини. Короз1я (до 20 % площ1) голо! арматури I
8 Р23 Розрив одного стержня арматури II
9 Р24 Поздовжш та поперечш трщини в консолях з вилуговуванням розчину II
10 Р25 Руйнуваиия бетону в зош шаршр1в вщкидних консолей, потьоки забруднення, вилуговування цементного розчину з шаршру II
11 Р26 Трщини розкриттям бшьше 1мм, яш не зм1нюють геометрш тд навантаженням II
12 Р31 Зруйнований захисний шар з оголшням 1ржаво! арматури (б1льш як 20 % площГ) III
13 Р32 Обрив б1льше шж одного стержня робочо! арматури III
14 Рзз Нахил ввдкидних консолей, трщини в корш консолей III
15 Р34 Трщини, як1 зм1нюють розкриття шд навантаженням III
16 Р35 Наявшсть поперечних трщин розкриттям бшьше 0,2 мм у попередньо-напружених прогонових будовах III
17 Р36 Клас прогоново! будови нижче класу навантажень III
В цшому, для обраного прогону враховуемо вс 3 категори дефектностi, iнформацiя про як знаходиться в актах обстежень моспв:
^ ^ П1 • О ■ к, + £ П1 • - к
т 1=1 (1-пт) 1=1 )
^ т = /( О1) + / (О) + / (Р"1);
(3)
|
и1 п} • Рз, • к
и (1--^)
П1
п, -1
(4)
Коефщент впливу дефекпв певно! категори дефекпв на стан прогону (к}) залежить вiд характеру деформацiй, мюця розташування на про-гонi в зош небезпечного напружено-дефор-мованого стану (наприклад: бiля опори - тр> щини зсуву, а також у найбшьш розтягнутiй зонi - по середиш прогону). Коефiцieнт к ви-значаеться за методом експертних ощнок.
Метод експертних оцiнок проектних ршень дозволяе визначити кiлькiсну характеристику якосн шляхом опитування спецiалiстiв високо! квалiфiкацil та максимально! об'ективiзацi! !х вщповщей за допомогою сучасних математич-них методiв та засобiв, якi виключають випад-ковi судження.
Для практично! ощнки ступеня впливу дефекпв на стан прогоново! будови була застосо-вана модифiкацiя метода Дельфт Порядок та
схема дослiдження впливу дефекпв зображенi на рис. 1.
Пюля постановки задачi та збору необхвд-них вихiдних даних складаеться попереднш перелiк дефектiв, якi впливають на стан залiзо-бетонно! прогоново! будови. Вся система попе-редньо вщбраних для дослiдження кiлькiсних та яюсних даних розбиваеться на декшька шд-систем, якi утворюють «дерево щлей», з тим, щоб по кожнш гiлцi було не бшьше 7.. .9 пока-зникiв (межа, яка рекомендуеться iнженерною психологiею для одночасно! експертно! оцiнки спецiалiстом). Складаеться список експерпв, якi е компетентними в обласп проведення ре-монтних робгт мостiв та шляхопроводiв. Спещ-алюти в анкетах проставляють кiлькiснi вщпо-вiдi на поставленi питання.
Рис. 1. Структурно-лопчна схема методологи експертно! ощнки визначення ступеня пошкодження зал1зобетонних прогонових будов
Було прийнято 5-бальну шкалу, найбiльш вагомому дефекту в данш анкетi присвоюеться оцiнка в 1 бал. Ощнка наступним дефектам за
ступенем к впливу призначаеться шляхом зi-ставлення !х з самим вагомим.
При обробщ заповнених анкет коефщент вагомосп /-го дефекту за оцiнкою j-го експерта (xj розраховувався за формулою:
D„
xj =■
I Dj
(5)
де Dj - оцшка вагомостi /-го показника в балах, як данi j-тим спецiалiстом;
m - число експерив.
За результатами оцшки визначаеться серед-не арифметичне значення коефiцiентiв вагомо-стi впливу дефекпв на стан залiзобетонних прогонових споруд. Середне значення коефщ> ент1в вагомостi дефектiв впливу (хср) визнача-еться за формулою:
n m
II
Хср = '
m
(6)
де n - число дефектiв.
Узгодженiсть оцшок експерпв визначаеться за допомогою коефщенту варiацiй:
с
v j =■
j .
ср
С j =
(Xj - ХСр )2
m
(7)
(8)
Дефекти прогонових будов у вщповщносп до акту обстежень для зручносп користування зведенi у табл. 2, 3.
Таблиця 2
№ Дефекти I категори
прогону Du D12 D13 D14 D15
1 2 5 - 12 3
2 3 7 - 10 3
3 3 10 4 7 3
4 2 10 5 12 6
5 4 7 4 9 4
Таблиц
№ Дефекти II категори
прогону D21 D22 D23 D24 D25
1 3 4 - 3 -
2 3 4 - 2 -
3 6 3 - 6 -
4 6 4 - 6 -
5 6 - 5 -
де с j - середньоквадратичне вщхилення оцшки j-го експерта вщ середньо! оцшки, яка дана ушма експертами.
Внаслщок результатiв оцiнок 14 експертiв на Придншровськш та Львiвськiй залiзницях, за розрахунком на основi метода експертних оцшок, отримано наступи данi:
- для I категори k1 = 0,20;
- для II категори k2 = 0,33;
- для III категори k3 = 0,47.
Використання запропоновано! методики визначення ступеня пошкодження залiзобетонних прогонових будов залiзничних мостiв розгля-немо на прикладг
Залiзобетоннi прогоновi будови затзнично-го мосту на дiлянцi коли Красноармшськ-Новомосковськ ПК 159+430 м. Довжина мосту 247,6 м. Мют змiшаний. Лр = 182 + 4 х 32,9 + + 66 + 18,2. Прогоновi споруди № 2, 3, 4, 5 -затзобетонш, з попередньо напруженого зал> зобетону, 1'здою верхом, двоблоков^ виготов-ленi згiдно типового проекту «Лентранс-проекта» у 1962 р. iз змiнами, якi були внесет Днiпродiпротрансом у зв'язку зi зменшенням розрахункового прогону з 33,5 до 32,9 м. Роз-рахункове навантаження С-14.
Дефекти III категорiï на даному об'екп вщ-сутнi.
Зпдно формули (4) визначаемо стан пошкоджень прогошв мосту.
Результати показника ступеня стану прого-нiв наведет в табл. 4.
Таблиця 4
I прогш II прогш III прогш IV прогш V прогш
S tJm 6,39 6,37 9,67 8,75 5,19
Для автоматизованого розрахунку значення показника Sm розроблено програмний комплекс. Устшне функцiонування цiеï програми дае можливють регулярного поповнення дефектiв та пошкоджень тсля кожного регламентовано-го обстеження або випробовування споруди, реатзаци алгоритмiв для виявлення об'ектив-но1' оцiнки стану мостiв або перспективи 1'х по-дальшоï експлуатацiï, подальшоï розробки ре-комендацiй щодо негайного реагування у випа-дку виявлення стану, який загрожуе безпечнiй експлуатаци об'екту.
Результати Sm для окремих прогонiв порiв-нюються мiж собою, i визначаеться найбiльш небезпечний, який i претендуе на прюритет-шсть в ремонтi.
В наведеному приклад за результатами роз-рахункiв отримуемо, що найбiльш пошкодже-ним виявився III прогiн мосту.
Таким чином, за допомогою наведено! методики значно зменшуеться вплив людського фактору у визначенш прiоритетностi ремонту.
Максимальна стутнь небезпечного стану прогону споруди в данш роботi не стввщно-ситься з граничним станом споруди.
Допущення, коефiцiенти небезпеки та впливу в подальшому можуть уточнюватися.
На остаточне прийняття ршення щодо прю-ритетностi виконання ремонтних робгт також впливають:
1. Прюритетш напрямки вщновлюваль-них робiт, встановлених самою Укрзалiзницею за затвердженим планом;
2. Наявшсть фiнансування ремонтних ро-
бiт;
3. Вантажонапруженiсть дiлянки коли.
Висновки
Наведена методика дае можливють об'ек-тивно оцiнити стан пошкоджень залiзобетон-них прогонiв залiзничних моспв i може вико-ристовуватись при прийнятп управлiнських рiшень по складанню списку прiоритетностi проведення ремонтних робгт мостiв.
Коефiцiент впливу ki для кожно! категори визначаеться методом експертних ощнок. При цьому кшьюсть дефекпв по кожнш категори
може змшюватися вiдповiдно до актiв обсте-
жень моспв, що дослiджуються.
Б1БЛ1ОГРАФ1ЧНИЙ СПИСОК
1. 1нструкщя по утриманню штучних споруд [Текст] / В. Ф. Сушков, Л. П. Ватуля, М. М. Ль твшов та ш. - К.: Транспорт Украши, 1999. -96 с.
2. Гусаков, А. А. Организационно-технологическая надежность строительного производства [Текст]. - М.: Стройиздат, 1974. - 252 с.
3. Експлуатащя 1 реконструкщя моспв [Текст] / Н. £. Страхова, В. О. Голубев, П. М. Ковальов, В. В. Тод1рка. - 2-е вид., випр. - К., 2002. -408 с.
4. Иосилевский, Л. И. Практические методы управления надежностью железобетонных мостов [Текст] / Л. И. Иосилевский. - М.: НИЦ «Инженер», 2005. - 323 с.
5. Осипов, В. О. Содержание и реконструкция мостов [Текст] : учеб. для вузов ж.-д. трансп. / В. О. Осипов, Ю. Г. Кузьмин, В. С. Анциперов-ский. - М.: Транспорт, 1986. - 327 с.
6. Перельмутер, А. В. Эксплуатационная надежность конструкций зданий и сооружений и нормы проектирования при реконструкции [Текст] / А. В. Перельмутер. - К.: Общ-во «Знание», 1991.
Надшшла до редколеги 24.11.2011.
Прийнята до друку 06.12.2011.
А. Н. ПШИНЬКО, И. В. САЛЬНИКОВА
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТЕПЕНИ ВЛИЯНИЯ ПОВРЕЖДЕНИЙ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ПРОЛЕТНЫХ СТРОЕНИЙ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ МОСТОВ
При текущем содержании искусственных сооружений в надежном состоянии возникает важный вопрос -определение степени дефектности и приоритетности проведения ремонтных работ на железобетонных пролетных строениях, которые эксплуатируются. Основная цель работы - это минимизация влияния человеческого фактора на определение приоритетности выполнения работ на дефектных искусственных сооружениях с помощью приведенной методики.
Ключевые слова: дефекты пролетных строений, степень небезопасного состояния, приоритетность ремонта, метод экспертных оценок
A. N. PSHIN'KO, I. V. SAL'NIKOVA
DETERMINING THE DEGREE OF DAMAGE FOR REINFORCED CONCRETE SPANS OF RAILWAY BRIDGES
The authors have considered an important issue, i.e. determining the degree of defectiveness and creating the maintenance schedule for the artificial structures to keep them in safe conditions during the exploitation. The main goal is to minimize the impact of human factors on prioritization of repairs among defective artificial structures by using the given method elaborated in the article.
Keywords: span defects, degree of unsafe condition, priorities of repairs, categories of defects, method of peer review
