Введение к работе
Актуальность темы. На территории России начиная с конца XIX века на сетях железных, а позднее автомобильных дорог были построены тысячи мостов. Многие из них возведены были через крупнейшие реки мира: Волгу, Обь, Иртыш, Енисей, Лену, Ангару, Амур, Северную Двину, Печору, Колыму, Индигирку и др., отличающиеся глубоководностыо, огромным расходом воды, мощностью ледостава и ледохода, губительными заторами. Мостостроители в то время не располагали необходимым арсеналом строительных материалов, конструкций, технологий и механизмов, которые имются в их распоряжении в настоящее время. Поэтому на крупных реках при возведении больших мостов в качестве фундаментов применяли кессоны и опускные колодцы, погружаемые в грунт на большую глубину. Значительная часть таких мостов эксплуатируется и в настоящее время. Кессоны, запрещенные в настоящее время, сооружали из бетона низкой прочности (100-170 кг/см2), металла и дерева. Тело опор возводили из бута, бутобетона и бетона, а по периметру облицовывали каменной кладкой для защиты массивной средней части из относительно слабой кладки от разрушающего воздействия водного потока, ледохода, карчехода и навала судов.
В последние годы на сети железных дорог началась в больших масштабах реконструкция мостов старых лет постройки, ведется массовая замена, в связи с возросшими нагрузками и скоростями движения, старых металлических ферм, исчерпавших свой ресурс несущей способности, на новые. Необходимость этого была доказана в результате многочисленных обследований технического состояния мостовых сооружений.
При этом естественно возникает вопрос, что делать с опорами: строить новые или реконструировать старые. Для ответа необходимо знать остаточный ресурс опор по грузоподъемности и долговечности, что проблематично из-за недоступности подводной и подземной частей опор для обследования. За многие десятилетия эксплуатации накопившиеся дефекты, привели к исчерпанию ресурса несущей способности именно в этих частях опор. Это подтверждается на практике в случаях разборки опор при реконструкции. Наука и мостостроители были не готовы к решению этой проблемы. Не было методов обследования внутренней кладки с определением мест и объемов повреждений. Не были разработаны технологии восстановления и усиления поврежденных при эксплуатации участков опор под водой, приемы контроля качества производимых работ.
Диссертация посвящена восполнению выявленных противоречий между потребностями практики и возможностью принятия научно обоснованных решений по восстановлению несущей способности опор находящихся в сложных условиях эксплуатации: при больших глубинах в реках, мощном ледоходе и ледоставе, сильных и продолжительных морозах, а также методы контроля результатов выполненных работ.
Основным способом оценки состояния опор до последнего времени было бурение вертикальных скважин, через которые пытались определить места
повреждений, а объемы повреждений - методом водопоглащения. Потребность в более точной оценке состояния внутренней кладки по всему сечению диктуется необходимостью обнаружения скрытых трещин, локальных пустот, слабых слоев кладки, и т.д. и определении объемов повреждений.
Решить эту проблему пытались ученые ЦНИИС Минтрансстроя. Так на мосту через реку Амур в г. Хабаровске была осуществлена попытка оценить состояние кладки по всей высоте опоры и кессона (Ю.В. Горшенин Э.А. Балючик и др.) с помощью фотокаротажпого зонда. Однако из-за трудностей погружения зонда пришлось ограничиться частичными исследованиями только одной опоры.
Поэтому необходимость разработки эффективных методов определения технического состояния внутренней кладки массивных мостовых опор по всей высоте и всем сечениям, длительно (80 и более лет) эксплуатируемых в сложных и суровых условиях остается актуальной задачей.
Актуальность темы диссертации обусловлена также масштабами предстоящей реконструкции большого количества мостов.
В связи с этим целью работы является разработка методов обследования и восстановления несущей способности массивных опор мостов, поврежденных за период длительной эксплуатации, особенно в их в трудно доступной части (в том числе под водой).
Для достижения поставленной цели в работе сформулированы и решены следующие задачи: со анализ современного состояния методов обследования и технологий
восстановления (способам ремонта) внутренней кладки массивных
бетонных опор мостов, или близких им по конструкции сооружений в
смежных областях строительства, эксплуатируемых в разных условиях и с
различной продолжительностью;
со исследование применимости современных методов неразрушающего
контроля сплошности бетонных конструкций и их возможной адаптации
для обследования массивных мостовых опор; со разработка новых технологических приемов восстановления несущей
способности реконструируемых массивных опор мостов старых лет
постройки в разных уровнях по высоте (в грунте, под водой и над водой); со разработка методов контроля состояния внутренней кладки опор мостов
после реконструкции. Технико-экономическое обоснование
предполагаемых решений.
Научная новизна заключается в следующем:
- впервые получены зависимости скорости прохождения ультразвука от
количества повреждений, позволившие оценить объемы разрушений
внутренней кладки массивных бетонных опор для обоснования их
реконструкции;
- впервые установлены численные значения диапазонов скоростей
ультразвука в бутобетоне опор, дающие возможность оценивать качественное
состояние кладки из этого материала;
- на основе анализа информации, получаемой при обследовании,
обоснованы и экспериментально подтверждены способы инъектнрования
подводной части опор через вертикальные и наклонные скважины большой
протяженности.
Практическая значимость.
Разработанные автором методы обследования дают возможность получения достоверной информации о состоянии внутренней кладки опор из различных материалов в реконструируемых мостах, достаточной для разработки проекта реконструкции и технологии производства работ.
Разработанные способы восстановления несущей способности опор и контроля качества выполненных работ позволяют сохранить для эксплуатации опоры, ранее предназначавшиеся для сноса.
Востребованность работы подтверждается большими объемами намечаемых к реконструкции мостов на сети железных и автомобильных дорог России.
Достоверность основных положений подтверждена практическими результатами реконструкции опор на натурных объектах, выполненных с участием автора.
Реализация результатов работы:
Результаты исследований использованы при обследовании и реконструкции:
опор моста 1-го пути через р. Волгу на 754 км участка Канаш-Агрыз Горьковской ж.д.;
опор моста через р. Волгу на 896 км линии Ульяновск-Амировка Куйбышевской ж.д.;
опор эстакады на участке внутригородской кольцевой магистрали от ш. Энтузиастов до Волгоградского проспекта;
опор Чернавского моста через Воронежское водохранилище;
фундамента турбоагрегата ГТЭ-160 + ТЗФГ-160-2МУЗ». «Северная ТЭЦ» ОАО «Мосэнерго», первая очередь строительства. Блок №3 ПГУ 450 мвт. главный корпус.
Апробация. Результаты исследования и основные научные положения диссертационной работы апробированы:
-і на научно-технической конференции Минтранса РФ в 2006 г. «Повышение уровня содержания искусственных сооружений на федеральных автомобильных дорогах. Применение новых конструкций, материалов, технологий, современных машин и оборудования», а также на семинаре Государственной академии повышения квалификации и переподготовки кадров для строительства и жилищно-коммунального комплекса России «Современные технологии строительства, реконструкции и ремонта мостовых сооружений» (сообщение автора);
—і на заседаниях Секции «Строительство и реконструкция искусственных сооружений (мосты, виадуки и т.п.)» Ученого совета ОАО ЦНИИС, в 2005-2008гг. (сообщения автора).
По теме диссертации опубликовано 7 статей в том числе 1 в изданиях, рекомендованных ВАКом, 3 «Технологических регламента» ОАО ЦНИИС.
Структура и объем работы.
Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав и общих выводов. Общий объем работы 134 страниц, включая 46 иллюстраций и 7 таблиц. Ссылки даны на 112 источников.
Похожие диссертации на Методы обследования и восстановления внутренней кладки массивных опор эксплуатируемых мостов
