Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 12
І. Состояние конструкций мостового полотна и деформационных швов на мостовых сооружениях в России и исследования, направленные на улучшение .чх конструкции 12
1.1. Конструкции мостового полотна на мостовых сооружениях. Основные требования, предъявляемые к конструкции мостового полотна автодорожных мостов 13
1.1.1. Мосты с металлическими пролетными строениями 13
1.1.2. Мосты с железобетонной плитой проезжей части 16
1.1.3. Гидроизоляция и мостовое полотно в построенных мостах 18
1.1.4. Анализ основных недостатков гидроизоляции и элементов мостового полотна построенных мостов 20
1.2. Дефекты и повреждения, обнаруженные при диагностике мостового полотна на мостовых сооружениях 24
1.2.1. Характерные дефекты эксплуатируемых мостов и мостового полотна , на них 32
1.3. Современные конструкции дорожной одежды (мостового полотна) на ортотропной плите и железобетонной плите проезжей части 43
1.4. Конструкции деформационных швов, применяемых в мостовых сооружениях 58
1.5. Дефекты и повреждения деформационных швов 60
1.5.1. Наиболее распространенные дефекты в швах «малых» и «средних» перемещений 60
1.5.2. Потребность в конструкциях деформационных швов 61
1.5.3. Оценка состояния швов по показателю износа 63
1.6. Направления совершенствования конструкций мостового полотна, деформационных швов и рекомендуемые их типы 66
Выводы по главе 1 69
Глава 2 70
2. Конструкция мостового полотна с использованием литого асфальтобетона на основе полимербитумных вяжущих и технология ее устройства 70
2.1. Конструкции мостового полотна, используемых на мостовых сооружениях мостового перехода через р. Волгу у с. Пристанное Саратовской области 72
2.2. Характеристика материалов и требования к ним 74
2.3. Технология изготовления компонентов дорожной одежды (мостового полотна) и доставки смеси на место укладки 86
2.3.1. Проектирование и подбор смеси 86
2.3.2. Дозировка составляющих литого асфальтобетона и технология его изготовления 87
2.3.3. Рекомендуемые размеры отверстий люков «холодного» дозирующего устройства 87
2.3.4. Приготовление асфальтобетона А, Б 89
2.3.5. Приготовление полимербитума ПБВ 40-60 89
2.4. Особенности технологии устройства мостового полотна с применением полимербитумных вяжущих (ПБВ) на мостовых сооружениях. 96
2.4.1. Технология производства работ по устройству мостового полотна с использованием литого асфальтобетона на основе полимербитумных вяжущих на металлической ортотропной плите 96
2.5. Контроль качества выполняемых работ 109
2.5.1. Контроль качества работ по изготовлению составляющих мостового полотна 109
2.6. Приемка выполненных работ 119
2.7. Рекомендации по эксплуатации и ремонту мостового полотна с применением полимербитумных вяжущих (ПБВ) 126
Выводы по главе 2 131
Глава 3 134
3. Конструкции и типы новых деформационных швов, используемых на мостовых сооружениях и особенности их устройства 134
3.1. Конструкции деформационных швов, используемых на мостовых сооружениях в зарубежной и отечественной практике мостостроения 135
3.2. Конструкции деформационных швов, смонтированных на мостовых сооружениях мостового перехода через реку Волга у с. Пристанное 138
3.3. Особенности устройства мастичных деформационных швов 142
1 3.3.1. Машины, механизмы, оборудование и инвентарь, используемые для приготовления, доставки на место работ и укладки составляющих деформационных швов 149
3.3.2. Технология производства работ по устройству щебеночно- мастичных деформационных швов 150
3.4. Назначение и область применения однопрофильных деформационных швов 154
3.4.1. Конструкции и установка однопрофильных деформационных швов типа Maurer Sonne 157
3.5. Конструкция и устройство многопрофильных деформационных швов 160
3.5.1. Типоразмеры конструкций деформационных швов 162
3.5.2. Принципы работы конструкции деформационного шва 164
3.5.3. Материалы конструкции деформационного шва системы Maurer. 165
3.5.4. Подготовка штраб в деформационных швах для монтажа конструкций 166
3.5.5. Порядок производства работ по монтажу конструкции деформационного шва 166
3.6. Контроль при устройстве деформационных швов малых и средних перемещений и приемка их в эксплуатацию 172
3.7. Рекомендации по эксплуатации и ремонту швов мостового перехода178
3.8. Особенности подбора типоразмеров деформационных швов для конкретного мостового перехода 187
Выводы по главе 3 190
Глава 4 192
4. О необходимости программного обследования мостового полотна, деформационных швов на объектах мостового перехода через реку Волгу у с. Пристанное 192
4.1. Изучение и обобщение опыта организации мониторинга технического состояния элементов мостового сооружения 194
4.2. Методика проведения мониторинга технического состояния моста и конструктивных элементов: мостового полотна, деформационных швов 197
4.3. Проведение мониторинга технического состояния мостового полотна, деформационных швов 200
Выводы по главе 4 210
Выводы по диссертации 214
Список использованной литературы
- Мосты с металлическими пролетными строениями
- Технология изготовления компонентов дорожной одежды (мостового полотна) и доставки смеси на место укладки
- Конструкции деформационных швов, смонтированных на мостовых сооружениях мостового перехода через реку Волга у с. Пристанное
- Методика проведения мониторинга технического состояния моста и конструктивных элементов: мостового полотна, деформационных швов
Введение к работе
Актуальность проблемы. Потребительские свойства мостового сооружения зависят не только от правильной конструкции фундаментов, опор, пролетных строений, но и во многом от конструкции мостового полотна. Опыт эксплуатации показывает, что при достаточно длительных сроках службы опор, несколько меньших сроках эксплуатации пролетных строений, срок эксплуатации мостового полотна значительно меньше: Важнейшими элементами проезжей части, обеспечивающими потребительские свойства мостового сооружения являются мостовое полотно и деформационные швы, от конструкции и качества выполнения которых зависят и долговечность мостового полотна, и удобство и безопасность движения по мосту.
Следовательно, проблема разработки конструкций и технологий устройства мостового полотна и деформационных швов, обеспечивающих долговечность, соизмеримую со сроком службы пролетных строений, является весьма актуальной.
Обследование и анализ существующих "конструкций мостового полотна (мостового полотна) автодорожных мостов Поволжья и МКАД показывают, что традиционно применяемые конструкции мостового полотна и технологии их выполнения не обеспечивают требуемой долговечности. Причина в том, что традиционные конструкции мостового полотна (рис. 1.1.), включающие слои из разнородных компонентов на различных вяжущих, не обеспечивают совместной работы их и между собой и с металлической ортотропной или железобетонной плитой пролетного строения. На таком покрытии через 2-т-З года наблюдаются трещины, дефекты.
Положение усугубляется тем, что, кроме экстремальных воздействий подвижного состава, имеют место климатические и агрессивные воздействия, особенно в осенне-зимний период при борьбе с гололедом песчано-солевыми растворами. Все это приводит к необходимости переустраивать мостовое полотно через 5-7 лет, а то и раньше.
Анализ конструкции деформационных швов на мостовых сооружениях МКАД и других регионов России показывает, что конструкция многих из них несовершенна, технология их устройства не качественная. В то же время наблюдается бессистемное применение современных конструкций деформационных швов зарубежных фирм без анализа опыта их применения в России. Поэтому важной является работа по сравнительному анализу конструкций современных деформационных швов, мониторингу их поведения на мостовых сооружениях с целью разработки рекомендуемых областей их применения.
Отмеченные факторы подчеркивают актуальность рассматриваемой проблемы и необходимость проведения настоящих исследований.
Цель диссертационной работы
Обоснование новой конструкции мостового полотна для автодорожных мостов с ортотропной и железобетонной плитой проезжей части как единого комплекса составляющих материалов на основе однотипного полимербитумного, вяжущего (ПБВ) материала; разработка технологии устройства мостового полотна новой конструкции, обеспечивающей длительное сохранение его эксплуатационных свойств; проведение мониторинга и разработка рекомендаций по рациональному применению современных конструкций деформационных швов.
Для достижения цели были поставлены и решены следующие задачи:
исследование и изучение конструкций, материалов и технологий устройства мостового полотна на построенных мостах с 1970 по 2000 гг. для рационального выбора конструкции мостового полотна на объектах перехода через р. Волгу у с. Пристанное Саратовской области;
анализ и обоснование конструкции мостового полотна по ортотропной и железобетонной плите проезжей части с использованием однотипного вяжущего;
анализ отечественных материалов, с целью определения пригодности их для приготовления масс (послойных составляющих) на однотипном вяжущем для мостового полотна по ортотропной или железобетонной плите проезжей части мостов;
разработка методики подбора составляющих масс по весу и в процентном отношении;
разработка технологий приготовления, доставки и укладки составляющих масс мостового полотна;
разработка руководящих материалов для создания нормативно-технической базы на материалы, конструкцию и технологию устройства мостового полотна по ортотропной или железобетонной плите автодорожных мостов;
разработка технологического регламента по эксплуатации и ремонту мостового полотна в стадии эксплуатации;
анализ конструкции и дефектов отечественных деформационных швов и деформационных швов зарубежных фирм;
систематизация деформационных швов и разработка каталога деформационных швов, примененных и применяемых в России в настоящее время;
разработка рекомендаций по рациональной области применения современных типов деформационных швов;
разработка технологических регламентов эксплуатации и ремонта выбранных типов деформационных швов.
Научная новизна работы заключается в:
разработке и обосновании конструкции дорожной одежды (мостового полотна) с использованием ПБВ по ортотропной или железобетонной плите проезжей части мостового сооружения;
обосновании применения литого асфальтобетона на основе ПБВ для мостового полотна автодорожных мостов;
разработке технологии приготовления асфальтобетонного покрытия и устройства мостового полотна на мостах с применением ПБВ с использованием отечественных материалов и отечественного и зарубежного оборудования;
разработке технологического регламента по эксплуатации и ремонту дорожной одежды с применением ПБВ;
анализе конструктивных решений деформационных швов и разработке каталога современных деформационных швов и рекомендаций по рациональной области их применения;
разработке технологических регламентов эксплуатации и ремонта деформационных швов.
Практическая ценность работы заключается в:
разработке и реализации новой конструкции мостового полотна по ор-тотропной или железобетонной плите проезжей части мостового полотна;
обосновании возможности применения отечественных материалов (щебень, минеральный порошок, песок, битум) и отечественного асфальтобетонного завода для приготовления составляющих мостового полотна;
разработке технологии (технологических схем, технологических карт) по устройству мостового полотна с применением литого асфальтобетона на основе полимербитумных вяжущих;
практическом внедрении выбранной конструктивной схемы и технологии устройства мостового полотна с применением литого асфальтобетона на объектах мостового перехода через реку Волгу в больших объемах (182000 м^);
разработке стандарта предприятия СТП «Устройство конструкции дорожной одежды на объектах мостового перехода через реку Волгу у с. При-станное Саратовской области»;
разработке «Практического руководства по устройству мостового полотна (одежды) с использованием резинобитумных (полимербитумных) вя-
жущих на объектах мостового перехода через реку Волгу у с. Пристанное Саратовской области»;
разработке каталога современных деформационных швов и рекомендаций по рациональной области их применения;
разработке технологических регламентов эксплуатации и ремонта мостового полотна и деформационных швов.
Реализация результатов работы
Основные результаты диссертационной работы внедрены при строительстве мостового перехода через р. Волгу у с. Пристанное Саратовской области. Длина мостовых объектов на мостовом переходе протяженностью 12, 6 км составляет 4,2 км, в том числе длина моста через реку Волгу 2,4 км. Результаты научных исследований используются в учебном процессе при подготовке инженеров по специальности 291100 «Мосты и транспортные тоннели» в Саратовском государственном техническом университете, а также при написании учебного пособия и методических материалов.
Апробация работы
Основные положения диссертационной работы докладывались на: Поволжском зональном совещании на базе СНПЦ «Росдортех» (г. Саратов, июнь 2001 г.); Российском совещании мостовиков «Опыт устройства мостового полотна с применением литого асфальтобетона на основе полимербитумных вяжущих» (г. Москва, октябрь 2001 г.); Российско-Финском семинаре «Ремонт содержание и мостов» (г. Сургут, март 2002 г.); Российско-Финском семинаре «Управление содержанием и ремонтом мостов» (г. Нижний Новгород, апрель 2003 г.); научно-практической конференции «Новые материалы, технологии, применяемые при ремонте и содержании дорог (мостового полотна)» (г. Саратов, июнь 2003 г.); научно-технических совещаниях в ОАО «Гипротрансмост», ОАО «Волгомост», ФГУП НПЦ «Росдортех», а также на научных семинарах кафедры «Мосты и транспортные сооружения» СГТУ.
Публикации
По результатам выполненных исследований опубликовано 14 печатных работ, в том числе получены свидетельство* на полезную модель по конструкции дорожной одежды и патент способу антикоррозионной защиты ортотропнои плиты.
Структура и объем диссертации
Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, 6 приложений в томе 1, 6 приложений в томе 2, списка использованной литературы. Основной текст изложен на 229 страницах, содержит 39 таблиц и 123 рисунков. Список использованной литературы включает 146 наименований. Объем приложений в томе 1 -35 страниц, в томе 2-74 страницы.
Мосты с металлическими пролетными строениями
В СНиП 2.05.03-84 [40] п. 1.62 указано: «В конструкциях одежды ездового І полотна на металлической плите проезжей части следует предусматривать меры по обеспечению надежного сцепления покрытия с поверхностью металла и защите металлической поверхности от коррозии».
В п. 10.36 СНиП 3.06.04-91 [41]: «В ортотропных плитах стальных пролетных строений постоянных мостов конструкция одежды ездового полотна, как правило, должна быть многослойной, состоящей из антикоррозионного и защитно-сцепляющих слоев с рассыпанным по поверхности щебнем и двухслойным асфальтобетонным покрытием. В случае введения в состав защитно-сцепляющего слоя ингибитора коррозии антикоррозионный слой допускается не устраивать».
В «Методических рекомендациях» [25], разработанных в соответствии с требованиями СНиП [40], приводятся теоретические предпосылки, обосновывающие конструкцию одежды, дается конструкция одежды, и приводятся основные технологические требования.
Теоретические предпосылки сводятся к нижеследующим: KV - главные растягивающие и касательные напряжения, в зависимости от увеличения модуля упругости асфальтобетона, увеличиваются в верхних фибрах У асфальтобетона и уменьшаются на контактах между слоями, причем на контактах эти напряжения в значительной степени меньше, чем в верхних фибрах; - при увеличении толщины асфальтобетона, растягивающие и касательные напряжения резко падают, при этом при отсутствии сцепления напряжения увеличиваются более чем в 2 раза при толщине в 70 мм; - при увеличении толщины листа ортотропной плиты от 8 до 14 мм растя гивающие напряжения уменьшаются в 2 раза и остаются постоянными при листе толщиной более 12 мм, при этом, также при отсутствии сцепления, эти напря жения соответственно увеличиваются более чем в 2 раза. Результаты исследований по динамическому воздействию транспорта на слои одежды и контакты между ними не приводятся. По результатам исследований [25] сделаны следующие выводы: - оптимальный модуль упругости асфальтобетона должен составлять 10-20 Т МПа, при этом растягивающие напряжения на крайних фибрах составят 1,5-1,7 МПа, а в слое сцепления 1,1-1,2 МПа, касательные напряжения на контактах составят 1,10-1,15 МПа; - наименьшая толщина асфальтобетона должна быть не менее 70 мм, при этом растягивающие напряжения в асфальтобетоне составят не более 1,5 МПа и касательные - менее 1,0 МПа; толщина покрывного листа ортотропной плиты должна быть не менее 12 мм, расстояние между продольными ребрами жесткости не более 350 мм; - все слои покрытия должны обеспечивать совместную работу между со бой и с пролетным строением. Конструкция одежды по «Методическим рекомендациям» [25] должна состоять из: - антикоррозийного слоя толщиной 60 мкм, - защитно-сцепляющего слоя толщиной 2,5- -4 мм, \f/ - двухслойного асфальтобетонного покрытия толщиной 70 мм при орто тропной плите с толщиной листа 12 мм и расстоянием между продольными реб-; 7/ рами жесткости 350 мм. После механической обработки металла плиты приступают к антикоррозийной защите поверхности металла.
Технологический перерыв между окончанием процесса очистки и нанесения антикоррозийного покрытия не должен превышать 7 ч при влажности воздуха 70%, поверхность же металлического листа должна быть сухой, температура поверхности металла не ниже 10С. В качестве материала антикоррозийной защиты следует применять эпоксидно-цинковую протекторную грунтовку ЭП-057 по ТУ 6-10-1117-75 Министерства химической промышленности. Адгезия грунтовки - 1+2 балла по ГОСТ 15140-78 [148]. Качество грунтовки должно соответствовать следующим тре- бованиям [25]: - вязкость грунтовки 18+20 с при +18+20С, и - температура окрасочного состава не ниже +15С, - влажность и температура воздуха не ниже +10С, - продолжительность сушки и степень высыхания (полимеризация) - при 18+20С высыхание от пыли, 24 ч - полная полимеризация, - толщина слоя - 60 мкм, - продолжительность сушки готового покрытия перед устройством следующего слоя одежды при 18-20С - сутки, - внешний вид нанесенного слоя - отсутствие дефектов: пузырей, глянца, отслоения. По антикоррозийному слою укладывается защитно-сцепляющий слой. Время технологического перерыва между укладкой защитно-сцепляющего слоя и антикоррозийного слоя 5-И 0 суток.
Технология изготовления компонентов дорожной одежды (мостового полотна) и доставки смеси на место укладки
В процессе проектирования подбирают составы исходных материалов. Из каменных материалов на основании стандартов и норм проектируется состав асфальтобетона. С учетом кривой гранулометрического состава (рис. 2.13) определяют требуемое содержание вяжущего. На основании вышеуказанных данных изготавливается опытный образец, предназначенный для исследования и испытания. В случае, если свойства опытного образца отвечают требованиям, — этот состав берут за основу при изготовлении необходимого количества смеси на объект. При проектировании состава смеси из выбранных материалов подбирают кривую гранулометрического состава, наилучшим образом соответствующую требуемым параметрам.
В качестве наполнителя при проектировании смесей используется минеральный порошок. Необходимое количество наполнителя определяют на основе кривой гранулометрического состава на основе данных рассева. При необходимости проверяют свойства мелких фракций согласно соотношениям гранулометрического состава.
Определение содержания вяжущего производят в зависимости от назначения применяемой смеси. При выборе вяжущего необходимо принимать во внимание плотность смеси каменных материалов.
На следующем этапе в лаборатории изготавливается опытная смесь для изучения ее свойств и свойств покрытия. По опытной смеси устанавливают соответствие ее требованиям, указанным в нормативно-технической документации для асфальтобетона. В случае, если свойства опытного состава смеси не отвечают заданным требованиям, изменяют содержание вяжущего или наполнителя, добиваясь необходимых характеристик кривой гранулометрического состава. Этот процесс повторяется до тех пор, пока состав смеси не будет соответствовать требованиям установленных норм.
Результаты проектирования смеси нельзя считать точными и окончательными и они в обязательном порядке должны подвергаться опытной проверке.
Дозировка составляющих литого асфальтобетона при приготовлении смеси начинается с холодного дозирующего устройства. Оно состоит из 3 бункеров и одного дозирующего устройства: - бункер I - речной песок - 2,0 мм; - бункер II - гранитный щебень фракции 0-5 мм; - бункер III - гранитный щебень фракции 5-20 (15) мм; - дозирующее устройство - минеральный порошок.
В нижней части бункеров «холодного) дозирующего устройства находится бесступенчатый винтовой регулятор, при помощи которого регулируется процентное соотношение различных фракций таким образом, чтобы из гранитных фракций сформировалась правильная кривая гранулометрического состава -кривые гранулометрического состава на один из замесов литого асфальтобетона приведены на рис 2.13.
Размеры отверстий «холодного» дозирующего устройства, используемые для приготовления мелкозернистого асфальтобетона типа А, Б следующие (см. п. 2.3.3): - щебень фракции 0-5 мм - 6см; - щебень фракции 5-20 (15) мм - 11 см; - песок - 7,5 см.
Соотношение составляющих в процентах по весу от массы замеса, используемые для приготовления крупнозернистого асфальтобетона следующее: - минеральный порошок - 0 %; - песок - 0 %; - щебень фракции 0-5 мм - 35 %; . - щебень фракции 5-20 (15) мм - 65 %; - полимербитум БНД 60/90- 5,1 % (сверх 100 % от массы неорганических материалов).
Все материалы дозируются и поступают во вращающийся смеситель, где приготовляется замес. Вращение длится 1,5 минуты при температуре +180 С. Затем замес из смесителя подается в автосамосвал (типа МАЗ или КРАЗ) и доставляется на место укладки.
В качестве вяжущего для асфальтобетона могут быть использованы битумы марок БНД 60/90 ... БНД 90/130 или полимербитумные вяжущие ПБВ 40-60. Для приготовления полимербитума ПБВ 40-60 используются нефтяные вяжущие битумы марок БНД 60/90, БНД 90/130, полимерная добавка SBS (стирол-бутадиен-стирол). Для модификации битума требуется следующее соотношение по весу в процентах: - битум марок БНД 60/90 (БНД 90/130) - 90-91,5 %; - полимер SBS (стирол-бутадиен-стирол) - 8,5-10 %;
Полимербитум приготавливается в смонтированной на асфальтобетонном заводе смесительной установке объемом 3 м3, при температуре нагрева 180-210 С. Время приготовления вяжущего 4 часа. После приготовления вяжущее должно быть использовано в течение 48 часов с момента расплавления битума. Если в емкостях хранения отсутствует система принудительного перемешивания, срок хранения вяжущего - 10 часов.
Приготовление разжиженного полимербитумного вяжущего. Приготовление разжиженного полимербитумного вяжущего производится из полимербитума ПБВ 60 в следующем процентном отношении по весу: - полимербитум ПБВ 60-34 % - растворитель - 9 % - адгезионное вещество - диамин - 0,5 % - бензин - 56,5 % Машины, механизмы, оборудование и инвентарь, используемые для приготовления, доставки на место работ и укладки составляющих мостового полотна. Для приготовления составляющих мостового полотна (полимербитума, разжиженного полимербитума, мастики, асфальтобетона, литых асфальтобетонов) рекомендуется использовать асфальтобетонный завод отечественного производства типа ДС-158 (не исключено применение асфальтобетонных заводов иных марок, обеспечивающих производство составляющих мостового полотна, а также котлов (кохеров)); изготовление и монтаж еще четырех емкостей объе мом по 70 м : для минерального порошка, диспергатора и битума, два рабочих котла 11 м3 и 30 м3.
Конструкции деформационных швов, смонтированных на мостовых сооружениях мостового перехода через реку Волга у с. Пристанное
За последнее десятилетие значительно увеличился объем строительства мостов с применением новых материалов и технологий.
В частности, применялись и продолжают применятся новые типы деформационных швов, опорных частей и лакокрасочных материалов.
Из-за отсутствия отечественного выпуска деформационных швов в России, на объектах МКАД было смонтировано большое количество швов различных иностранных фирм: - На Горьковском, Рязанских, Рижском, Мякинино-Строгино, Спасском, Алешкино-Путилково путепроводах и Ленинградской эстакаде - швы BEJ; - Горьковской эстакаде, Ивановском путепроводе, Волгоградском путепроводе - швы Maurer Sonne; - Путепровод Белая дача, Люберцы-Капотня путепровод, мост Бесединский Новый, Беседы-Братаево путепровод, Каширский путепровод, Ясенево путепровод, Калужский путепровод, Киевский путепровод, Очаково-Заречье путепровод, Сколковский путепровод, Мажайский путепровод, Немчиновка-Сетунь путепровод, Усовская железнодорожный путепровод, Рублевский путепровод, Волоколамская эстакада путепровод, Химкинский мост - швы Waboflex; - Горьковская железная дорога, Сходненский мост, Химкинский мост, Октябрьский путепровод, Пушкинский путепровод - швы Wabocrete; - Владычино-Крутицы путепровод, Ухтомский путепровод, Варшавская эстакада, Варшавский путепровод, Бутово путепровод, Боровские путепроводы - швы К-8; - Зверопроход 99 км, 100 км-- швы Thorma Joint; - Волоколамская эстакада - шов Thorma Joint. - Коксогазовский путепровод - шов Россербмост, а также гребенчатые швы типа TENSA и другие. Требования к деформационным швам 1. деформационные швы должны проектироваться на основе нормативно-технической базы, согласованной с Росавтодором в установленном порядке; 2. изготовление швов должно выполняться специализированными организациями, имеющими лицензию на их изготовление; 3. для деформационных швов необходимо применять устойчивые композиционные материалы, имеющие сертификаты, соответствующие требованиям технических условий на шов; 4. композиционные материалы должны быть устойчивы к процессу старения и износостойкими. Они также должны проявлять отличную устойчивость к погодным условиям и воздействию окружающей среды; 5. композиционные материалы должны быть бензо- и маслостойкими и быть нехрупкими в интервале расчетного температурного режима для выбранной климатической зоны; 6. деформационные швы должны быть ремонтопригодными силами специализированной эксплуатирующей организации; 7. деформационные швы должны обладать подвижностью во всех направлениях в пределах расчетных перемещений для данной климатической зоны; 137 8. швы должны оберегать мостовые конструкции - благодаря плавному переезду, избегая передачи значительных импульсов на конструкцию; 9. швы должны обладать незначительной шумовой эмиссией из-за безударного проезда через шов за счет одинаковой верхней поверхности со смежным дорожным покрытием; Ю.швы на стадии эксплуатации должны работать без систематического обслуживания, требующего значительной затраты средств; 11 .швы должны обладать долговечностью; 12.организация-изготовитель должна выдавать паспорт гарантийного срока на менее 5 лет.
В настоящей работе приводится каталог деформационных швов наиболее известных зарубежных специализированных фирм и деформационных швов отечественной разработки.
В Приложении № 2 к работе приведены общие виды швов, перечисленных в каталоге и их технические данные.
В конце 2000 г. в Саратовской области закончено строительство первой очереди уникального мостового перехода через реку Волга у с. Пристанное. При строительстве этого сооружения использовался ряд новых технических решений и передовых технологий, как при возведении опор, так и при монтаже пролетных строений. Кроме того, значительное внимание было уделено обеспечению долговечности конструкций мостового перехода, а также их потребительским свойствам, для чего использовались не только современная конструкция мостового полотна, но и различные новые типы деформационных швов, опорных частей, а также новые виды защитных антикоррозионных покрытий для металлических конструкций пролетных строений, барьерного и перильного ограждения, опор освещения.
Многие из вышеперечисленных конструктивных решений в рассматривае j мой дорожно-климатической зоне использовались впервые, и потому поведение этих элементов мостового сооружения в данных реальных условиях эксплуатации требует определенного изучения и анализа их поведения с целью выбора м наиболее рациональных проектных решений по указанным позициям для второй очереди строительства мостового перехода и для других мостовых сооружений России.
Методика проведения мониторинга технического состояния моста и конструктивных элементов: мостового полотна, деформационных швов
Известные методы контроля состояния мостовых сооружений, основаны на визуальном осмотре и выявлении дефектов и повреждений в процессе эксплуатации: деформации рабочих элементов пролетных строений (в том числе, и мостового полотна, и деформационных швов), наличие коррозии и трещин [136].
Недостатком данных методов является недостаточная их информативность вследствие получения информации только о видимых дефектах, отсутствие оперативности информации на текущий момент. Длительный временной период между осмотрами не позволяет получать информацию о текущем состоянии моста.
Известен способ вибродиагностики эксплуатируемых автодорожных мостов, предназначенный для оценки жесткости пролетных строений, согласно которому измеряют функцию динамического прогиба пролетов моста (амплитуду вынужденных колебаний под воздействием гармонической нагрузки) [137].
Однако данный способ, как правило, применяется или перед началом эксплуатации моста с устроенным мостовым полотном и деформационными швами или при появлении явных дефектов, требующих осмотра конструктивных элементов моста специализированной организацией с последующим проведением динамических испытаний. Измерение только вибропараметров моста не позволяет судить о состоянии моста в целом.
Известен способ мониторинга напряженного состояния неразрезного стале-железобетонного пролетного строения автодорожного моста, включающий определение напряжения в главных балках путем определения деформаций в крайних фибрах поясов главных балок пролетного строения на различных этапах монтажа, испытаний и работы конструкции [138].
Однако данный мониторинг проводится на стадии монтажа при статических испытаниях и не осуществляется в процессе эксплуатации моста. Измеряемые в данном способе параметры недостаточны для оценки текущего состояния мостового полотна и деформационных швов.
Известен способ измерения прогибов при испытании искусственных сооружений, например, мостов, включающий установку прогибомеров на испытываемых элементах в контролируемом сечении, прикреплении к одному из концов проволочных связей прогибомеров грузов и неподвижное закрепление их свободных концов. При этом к опорам испытываемого пролета со стороны верхней и нижней поверхностей моста крепят растяжки, которые стягивают под прогибомерами [139].
Однако данный способ малоинформативен и предназначен для измерения прогибов пролетных строений мостов только при их испытании и не позволяет дать оценку текущему состоянию моста и его составляющих конструктивных элементов во время его эксплуатации без применения дополнительных нагрузок.
Известен способ определения деформаций элементов конструкций, включающий создание напряженного состояния в элементе, закреплении на нем тен-зодатчиков. Тензодатчики закрепляют в точках, диаметрально противоположных относительно оси симметрии элемента, измерение напряженного состояния элемента осуществляют в элементе [140].
Однако, в данном способе деформации элементов конструкции определяют также под воздействием дополнительных нагрузок, а измеряемый параметр не дает полной информации о состоянии моста в целом.
Наиболее близким к желаемому является способ мониторинга мостов, включающий наряду с визуальными наблюдениями за дефектами моста также долговременные наблюдения за прогибами пролетных строений неразрезной части моста на основе прецизионного нивелирования марок, заложенных у бордюрного камня по определенной схеме. Нивелирование осуществляется 2 раза в год с последующим вычислением прогибов по результатам нивелирования [141].
И в этом способе ограниченное количество измеряемых параметров не позволяет получить информацию о текущем состоянии моста в целом.
Перед эксплуатационниками стоит задача получения комплексной и достоверной информации о текущем состоянии моста (конструктивных элементов) в процессе его эксплуатации, и, как следствие, своевременного выявления как явных, так и скрытых дефектов, с целью разработки рекомендации по проведению ремонтных и профилактических работ, что, в конечном итоге, обеспечивает повышение долговечности и безопасность эксплуатации моста. Применение данного способа комплексного получения информации особенно актуально с возрастанием сроков эксплуатации моста.
За сооружениями мостового перехода на протяжении всего периода эксплуатации необходимо установить постоянный надзор за техническим состоянием конструкций, включающий текущие и периодические осмотры, а также специальные осмотры, обследования, испытания и инструментальные наблюдения.
До начала эксплуатации необходимо вести измерение следующих информационных параметров: планового положения пролетного строения - продольного и поперечного профилей и положения опор, прогибов пролетных строений при статическом нагружении испытательной нагрузкой, амплитуды и частоты колебаний пролетных строений от динамической нагрузки, а также величины напряжений в сечениях пролетных строений (в центральной части пролетного строения и опорных сечениях), определенных программой испытаний.
В процессе эксплуатация и для определения эксплуатационной пригодности основных несущих конструкций надо осуществлять периодический контроль информационных параметров с регистрацией значений параметров с помощью ЭВМ и в процессе их обработки сравнивать с пороговыми - расчетными значениями, с учетом исходных параметров конструктивных элементов моста, измеренных до начала эксплуатации.
