Лекция 4, 5 Оценки технического и эксплуатационного состояния

1
Лекция 4, 5
Оценки технического и эксплуатационного состояния мостов
По результатам надзора состояние мостов характеризуется двумя оценками:
1) оценка технического состояния;
2) эксплуатационная оценка.
В зависимости от полученных оценок устанавливается безопасный режим
движения по мостам и назначаются мероприятия по содержанию, ремонту или
реконструкции.
Оценка технического состояния мостов
Согласно требованиям ВСН 4-81, техническое состояние мостов оценивают
по характеру дефектов, влияющих на грузоподъемность, долговечность, безопасность движения по сооружению.
При оценке, грузоподъемности сооружения определяется процент снижения
фактической грузоподъемности к нормативной. На снижение грузоподъемности
влияют следующие дефекты:
В железобетонных конструкциях – это ослабление сечения (сколы бетона,
трещины, пустоты, снижение класса бетона), коррозия арматуры в растянутой зоне, нарушение связей между несущими элементами (разрушение швов объединения по плите).
В стальных конструкциях – это ослабление коррозией сечения несущих
элементов, трещины в сварных швах и основном металле, местные и общие деформации элементов выше норм, срез заклепок и высокопрочных болтов.
В бетонных конструкциях – это ослабление сечения бетона более 10 %
(сколы бетона, пустоты, сквозные трещины вдоль действия силы, снижение класса бетона).
При оценке, долговечности сооружения следует дефекты распределять по
трем категориям неисправностей:
1-я категория – это дефекты, устранение которых осуществляется во время
содержания.
2
В железобетонных конструкциях – это трещины в растянутой зоне бетона с
раскрытием до 0,2 мм (при отсутствии агрессивной среды – до 0,3 мм), одиночные сколы бетона без обнажения арматуры, одиночные потеки на поверхности
бетона; в предварительно напряженных конструкциях – одиночные трещины с
раскрытие до 0,1 мм.
В металлических конструкциях – повреждение окрасочного слоя на отдельных участках элемента без коррозии металла, мелкие погнутости элементов связей.
В бетонных конструкциях – одиночные разрушения раствора в швах на глубину до 3 см, одиночные трещины раскрытием до 0,5 мм.
2-ая категория – это дефекты, устранение которых требует выполнение ремонта.
В железобетонных конструкциях – одиночные трещины в растянутой зоне
с раскрытием более 0,3 мм, повреждение защитного слоя с коррозией арматуры,
в предварительно напряженных конструкциях трещины с раскрытием от 0,1
до 0,15 мм.
В металлических конструкциях – коррозия металла несущих элементов,
разрывы отдельных элементов связей.
В бетонных конструкциях – разрушение бетона или раствора в швах на глубину от 3 до 10 см, многочисленные трещины раскрытием до 2 мм и отдельные
до 5 мм.
3-я категория – это дефекты, нарушающие нормальную эксплуатацию и
устранение которых требует выполнение реконструкции.
В железобетонных конструкциях – многочисленные трещины раскрытием
более 0,3 мм, интенсивная коррозия арматуры с ослаблением площади более
10 %, повреждение бетона от выщелачивания его на большой части элемента.
В металлических конструкциях – ослабление коррозией металла более
10 % его площади, трещины в главных несущих элементах.
В бетонных конструкциях – разрушение раствора в швах на глубину более
10 см, сквозные трещины, расчленяющие конструкцию на части.
3
При оценке безопасности движения определяется состояние мостового полотна: покрытия проезжей части, ограждающих устройств и тротуаров с перилами. Все дефекты этих элементов разделяются на три категории неисправностей:
1-я категория (1БД) – неровности покрытия в виде колейности, волн, трещин; в ограждениях и перилах мелкие погнутости элементов.
2-я категория (2БД) – в покрытии выбоины; в ограждениях и перилах отдельные разрывы и участки отрыва крепления стоек.
3-я категория (3БД) – разрушение покрытия с обнажением арматуры на
большей части защитного слоя; деформационные швы с образованием провалов
между пролетными строениями; в зоне сопряжения образование порожка высотой
более 10 см; разрушение ограждений или перил по всей длине сооружения.
В зависимости от характера дефектов техническое состояние может быть
оценено как хорошее, удовлетворительное, неудовлетворительное, аварийное.
Оценка 4 балла (хорошее). Состояние сооружения:
– по грузоподъемности. Грузоподъемность обеспечена в соответствии с
нормами.
– по долговечности. Наличие дефектов 1-ой категории.
– по безопасности движения. Наличие дефектов 1-ой категории.
Оценка 3 балла (удовлетворительное). Состояние сооружения:
– по грузоподъемности. Грузоподъемность снижена не более 10 %.
– по долговечности. Наличие дефектов 2-ой категории.
– по безопасности движения. Наличие дефектов 2-ой категории.
Оценка 2 балла (неудовлетворительное). Состояние сооружения:
– по грузоподъемности. Грузоподъемность снижена от 10 до 60 %.
– по долговечности. Наличие дефектов 3-ей категории.
– по безопасности движения. Наличие дефектов 3-ей категории. Движение
грузового транспорта запрещено.
Оценка 2 балла (аварийное). Состояние сооружения:
– по грузоподъемности. Грузоподъемность снижена более 60 %.
4
– по долговечности. Наличие дефектов 3-ей категории. Из-за их опасности
не допускается эксплуатация сооружения.
– по безопасности движения. Наличие дефектов 3-ей категории. Движение
транспорта и пешеходов запрещено.
Новая методика оценки технического состояния мостов изложена в
ОДН 218.0.017-2003. Руководство по оценке транспортно-эксплуатационного состояния мостовых сооружений.
Эксплуатационная оценка мостов
Согласно технической литературе, дополнительная оценка соответствия сооружений эксплуатационным требованиям производится на основе анализа следующих показателей, путем определения отношения фактического значения показателя к нормативному:
1) Показатель грузоподъемности Кгр = qф/qн,
где qф – фактическая грузоподъемность; qн – нормативная грузоподъемность. Данный показатель представлен в курсовой работе.
2) Показатель габарита
Кгаб = Гиссо/Гд,
где Гиссо и Гд – соответственно ширина проезжей части сооружения и дороги. Кгаб
определяется для сроков эксплуатации – t = 0; 10; 20 лет.
3) Ситуационный показатель
Кс = Vиссо/Vд,
где Vиссо и Vд допускаемые скорости движения на мосту и на дороге в зоне сооружения.
4) Показатель отверстия
Кот = Оф/Он,
где Оф – фактическая площадь отверстия; Oн – расчетная площадь отверстия по
гидрологическим материалам обследования.
5) Показатель подмостового габарита
Кпг = ПГф/ПГн,
5
где ПГф – величина габарита измеренная в натуре (высота, ширина); ПГн – величина габарита, согласно требуемым нормам.
По результатам эксплуатационной оценки разрабатываются рекомендации.
1. Показатель грузоподъемности:
–. при Кгр = 0,995 – ограничений по эксплуатации нет;
– при 0,995>Кгр≥0,8 – эксплуатация с установлением режима движения;
– при 0,8>Кгр≥0,4 – требуется усиление несущих конструкций;
– при Кгр<0,4 – требуется замена несущих конструкций.
2. Показатель движения по габариту проезда:
– при 1>Кгаб≥0,8 – ограничений по эксплуатации нет;
– при 0,8>Кгаб≥0,6 – требуется увеличение габарита (уширение) в течение
10 лет;
– при Кгаб<0,6 – требуется срочное уширение.
3. Ситуационный показатель:
3– при 1>Кс≥0,7 – ограничений по эксплуатации нет;
– при Кс<0,7 – необходимо устранение дефектных параметров ситуации,
вплоть до постройки нового сооружения на спрямленном участке дороги при этом
старое сооружение может быть использовано для обслуживания местных дорог;
4. Показатель отверстия:
– при 1>Кот≥0,7 – необходимо принять меры по улучшению пропуска водного потока (очистка русла);
– при 0,7>Кот≥0,5 – необходимо принять меры по укреплению дна против
размыва, укрепление конусов насыпей и берегов, устройство струенаправляющих
сооружении;
– при Кот<0,5 – необходимо увеличить отверстие, т. е. удлинить мост.
5. Показатель подмостового габарита:
– при 1>Кпг≥0,7 – ограничений по эксплуатации нет;
– при Кпг<0,7 – необходимо увеличение подмостового габарита, т. е. поднять пролетное строение.
6
Обеспечение безопасности движения по мостам
Безопасность движения по мостам обеспечивается назначением правильного режима движения, путем установки соответствующих знаков или искусственных ограничителей.
Критерии безопасного режима движения:
Критерий № 1. Скорость движения.
1. Установка знака «Ограничение скорости» не требуется, если пропускная
способность моста и дороги одинакова, т.е. габарит проезда по мосту должен соответствовать технической категории дороги.
Например:
I т.к. 4 полосы движения – Г-9,5 + С + 9,5 (расчетная скорость 120 км/ч);
II т.к. – Г-11,5 (расчетная скорость 120 км/ч);
III т.к. – Г-10 (расчетная скорость 100 км/ч);
IV т.к. – Г-8 (расчетная скорость 80 км/ч);
V т.к. – Г-6,5 (расчетная скорость 60 км/ч).
2. Профиль и ровность покрытия проезжей части моста должны соответствовать профилю и ровности дороги.
3. На величину максимальной скорости движения влияет также значение
динамического коэффициента, который определяется во время динамических испытаний.
Критерий № 2. Грузоподъемность сооружения.
1. Установка знака «Ограничение общей массы» и изменение значений на
этом знаке выполняется на основании данных проверочных расчетов и испытаний
по определению фактической грузоподъемности мостов.
Критерий № 3. Величина подмостового габарита.
1. Несоблюдение требований по высоте может привести к серьезным авариям. Например, повреждение нижней части несущих элементов железобетонного
пролетного строения, где сосредоточена рабочая арматура. На наиболее ответственных сооружениях устанавливаются габаритные ворота или пост наблюдения.
7
2. На мостах с ездой понизу контролируется габарит по высоте, т. к. при его
несоблюдении могут быть повреждены верхние связи.
Критерий № 4. Интервал движения между транспортными средствами.
Назначение интервала движения решает две задачи:
1. Дорожный знак ограничивает количество автомобилей одновременно находящихся на пролетном строении, что предотвращает перегруз сооружения, при
недостаточной грузоподъемности моста.
2. Дорожный знак обеспечивает временной интервал для полного успокоения сооружения после проезда транспортного средства, что нормализует динамическое поведение моста.
Дополнительным мероприятием для обеспечения безопасного движения по
мостам, согласно нормативным требованиям, является установка следующих ограждающих устройств. На мосту минимальная высота ограждения безопасности
0,75 м – для дорог I–III категории и в городах, 0,6 м – на дорогах IV–V категории,
а также на всех мостах – перильное ограждение высотой не менее 1,1 м.
Ограждение безопасности на подходах устраивают на протяжении не менее
18 м от начала и конца моста, причем на первых 6 м оно должно быть в одном
створе с ограждением на мосту. Отгон в плане ограждений, установленных на
мосте к ограждениям на дороге должен быть с тангенсом 1:20.