Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Анализ состояния мостовых сооружений на Федеральной сети дорог и пути их усовершенствования
1.1. Характеристика парка мостов
1.2. Состояние мостовых сооружений
1.3. Тенденции и проблемы
1.4. Концепция улучшения состояния мостов
1.4.1. Постановка задачи
1.4.2. Требуемые объемы ремонтных работ
1.4.3. Концептуальные положения
1.4.4. Идеология содержания
1.5. Выводы по главе I.
Глава II. Разработка модели Системы управления эксплуатацией мостов
2.1. Состояние проблемы управления эксплуатацией
мостовых сооружений
2.1.1. Первая Российская Система управления
2.1.2. Принятые направления совершенствования СУЭМ
2.2. Предлагаемая модель Системы управления
2.2.1. Модули Системы (блоки)
2.2.2. Особенности СУЭМ
2.2.3. Организационные связи "Системы"
2.3. Предложения по усовершенствованию Системы . управления
2.3.1. Совершенствование сбора и обработки информации о мостовых сооружениях
2.3.2. Совершенствование планирования работ по ремонту и содержанию
2.4. Выводы по главе П.
Глава III. Методология оценки состояния мостовых сооружений.
3.1. Общие положения
3.2. Определение показателей и оценка транспортно- эксплуатационного состояния мостовых сооружений
3.2.1. Общий методический подход к исследованию
3.2.2. Исследование влияния на условия движения состояния элементов мостового полотна
3.2.3. Исследование влияния недостающего габарита на скорость движения автомобилей по мосту
3.2.4. Исследование влияния углов перелома в продольном профиле над опорами на условия движения
3.2.5. Нормирование и оценка условий движения
3.3. Определение износа конструкций и элементов
3.3.1.Принципиальный подход к разработке методики определения износа
3.3.2. Предельные значения износов
3.3.3. Основные положения методики определения износов
3.3.4. Износ конструкций мостового сооружения
3.3.5. Оценка состояния конструкций по показателю долговечности
3.3.6. Оценка состояния сооружения в целом 3.4. Выводы по главе Ш.
Глава IV. Методология прогнозирования состояния мостовых сооружений
4.1. Прогнозирование изменения показателя износа элементов и конструкций
4.1.L Принципиальный подход
4.1.2. Сбор исходных данных
4.1.3... Определение функции износа
4.1.4. Нормирование показателей износа и срока службы
4.2 Прогнозирование безопасной скорости движения и грузоподъемности
4.2.1. Безопасная скорость движения [V]
4.2.2. Грузоподъемность
4.3. Расчетное прогнозирование срока службы
4.3.1. Состояние вопроса и основные теоретические принципы
4.3.2. Модели деградации материалов
4.3.3. Расчетное прогнозирование работоспособности железобетонных пролетных строений
4.3.4. Расчетное прогнозирование остаточного ресурса эксплуатируемых железобетонных пролетных строений
4.3.5. Расчетное прогнозирование работоспособности сталежелезобетонных пролетных строєний 268
Расчет по прочности 269
Расчет на выносливость 279
4.4. Выводы по главе IV. 282
Глава V. Внедрение результатов исследования
5.1. Обзор состояния мостовых сооружений и Система Управления эксплуатацией (по главам I и II) 284
5.2. Новая методология оценки состояния (по гл. III) 284
5.3. Новая методология прогнозирования 285
5.4. Мониторинг 300
5.5. Планирование ремонтных работ ... 304
5.6. Апробация и публикации .1 309
Общие выводы по работе 310
Список литературы ... 314
- Концепция улучшения состояния мостов
- Принятые направления совершенствования СУЭМ
- Исследование влияния недостающего габарита на скорость движения автомобилей по мосту
- Принципиальный подход
Введение к работе
Главнейшей задачей дорожной отрасли России, непосредственно связанной с развитием народного хозяйства, является коренное улучшение состояния автомобильных дорог и сооружений на них. Проблема улучшения состояния автодорожных мостов в России, как наиболее сложных и ответственных элементов автомобильных дорог, усугубляется большим количеством сооружений с неудовлетворительным состоянием, как на дорогах общего пользования России в целом, так и на Федеральной сети.
В последние 10 лет участились случаи разрушения несущих элементов мостов под эксплуатационными нагрузками или воздействием водного потока. Очень медленно улучшается общее техническое состояние сооружений, не получается пока полностью избавиться от аварийных мостов, большой процент сооружений (-20%) продолжает оставаться в неудовлетворительном состоянии.
Для мостового хозяйства России сохраняется общая негативная оценка состояния, характерная и для сети автомобильных дорог в целом, что отражено в "Государственной концепции создания и развития сети автомобильных дорог в Российской Федерации" [14]. Показателями негативного состояния мостового хозяйства являются:
—• недостаточная пропускная способность большого количества мостовых сооружений, особенно на подходах к областным и региональным центрам и другим крупнейшим городам;
- недостаточная грузоподъемность мостовых сооружений, заставляющая принимать меры по ограничению массы обращающихся транспортных средств и нагрузок на их оси;
- пока еще высокие темпы износа (накопления повреждений в конструкциях), снижающие в конечном счете сроки службы сооружений;
- низкий уровень безопасности движения по многим сооружениям, вызванный несвоевременным устранением повреждений элементов мостового полотна;
- постепенно снижающаяся по мере роста масс транспортных средств надежность мостовых конструкций (особенно на магистралях и дорогах европейского класса);
- наличие на сети сооружений с предельным износом.
Неудовлетворительное состояние мостового хозяйства в целом по сети приводит к большим социально-экономическим потерям в стране. Это заставляет пересмотреть сложившийся в прежние годы подход к проблеме улучшения мостовых сооружений, определить желательные изменения в политике отрасли в области мостов, которая должна в конечном счете устранить указанные выше недостатки. Выработка нового взгляда на проблему совершенствования мостового хозяйства, определению и решению конкретных задач этой проблемы и посвящена данная диссертационная работа. В частности работа отражает такие важные составляющие проблемы совершенствования мостового хозяйства как формирование методической основы системы эксплуатации мостов и создание Системы управления эксплуатацией (управления состоянием, качеством, надежностью, финансами...).
Структурно диссертация состоит из трех блоков (частей) исследования.
Первый блок посвящен обобщению и анализу состояния сооружений на федеральной сети. На основании этого анализа и с учетом [15] обосновываются концептуальные положения улучшения состояния мостов и основные направления исследований и действий для реализации Концепции [16]. Кроме того, определены основные цели и задачи диссертационной работы.
Второй блок посвящен созданию Системы управления эксплуатацией мостов (СУЭМ) и не только включает анализ современных зарубежных Систем управления, но и отражает опыт поэтапного создания СУЭМ в России, в том числе и по рекомендациям автора, начиная с 1990г. Пути усовершенствования СУЭМ нашли отражение в разработанной автором "Программе усовершенствования Системы управления эксплуатацией мостов в России", представленной на рассмотрение в государственную службу дорожного хозяйства Минтранса России ("Росавтодор"). Именно в этой программе отмечается важнейшая роль разработки и внедрения новой методологии оценки состояния мостовых сооружений и методологии прогнозирования состояния, что составляет третий блок исследования в диссертации.
Методология оценки состояния (глава Ш) базируется на новых методиках и включает различные методы решения конкретных (частных) задач. К особенностям этой методологии можно отнести то, что она —• является многокритериальной - состояние оценивается не по одному показателю, а по совокупности показателей, что повышает достоверность оценки; — отражает изменение основных потребительских свойств сооружения (грузоподъемность, безопасность и долговечность), в связи с чем пришлось разрабатывать несколько специальных методических и нормативных документов;
- учитывает изменение состояния каждого элемента;
- дает количественную, а не качественную, как было раньше, оценку с конкретными значениями показателей безопасности (безопасная скорость движения по мосту, км/ч) и долговечности (остаточный ресурс сооружения и его элементов, годы);
- дает возможность не только констатировать, но и позволяет определить режим эксплуатации, используя установленные количественные показатели, и определить виды и стоимость необходимых работ на мосту.
Новая методология прогнозирования работ по содержанию, ремонту (капитальному ремонту) и реконструкции (глава IV) основывается на более объективной оценке состояния и предусматривает использование новых методик, разработанных автором или при участии автора:
- прогнозирования состояния элементов и конструкций при сетевом планировании, когда рассматривается большая группа мостов [70];
- расчетного прогнозирования срока службы железобетонных пролетных строений [191];
- определения оптимальных стратегий эксплуатации — позволяет установить требуемые объемы работ [71];
- определения приоритетности капитальных вложений, что позволяет составить ранжированный ряд объектов;
- планирования работ на сетевом и локальном уровне с учетом реально имеющихся ресурсов;
- прогнозирования усталости отдельных элементов [191]. Четвертый блок работы посвящен вопросам внедрения (глава V). В нем не только имеется перечень документов, объектов, Управлений (дирекций) автомобильных дорог, где осуществлено внедрение- работ автора, но и сформулированы принципиальные положения методики среднесрочного планирования работ по ремонту и содержанию.
Теоретические и экспериментальные исследования, сбор фактических данных о состоянии сооружений на сети, которые нашли отражение в диссертации, были начаты одновременно с работой над кандидатской диссертацией в начале 70-х годов. Однако новый нодход к определению и оценке состояния сооружений был опробован лишь в конце 80-х годов, когда было начато формирование базы данных по мостам для Молдавии.
За двадцать лет работы над проблемой улучшения состояния мостов автором и коллективам сотрудников Отдела эксплуатации мостов РосдорЫИИ, которым руководил автор, - фактически была сформирована научно-методическая основа Системы эксплуатации и отработана оптимальная модель управления эксплуатацией мостов.
В этой модели и нашли воплощение новые методологии оценки и прогнозирования состояния мостов для дорог различной категории и различных климатических районов, которые и являются ключевыми разделами в диссертации.
При выполнении исследований автором использованы современные методы расчетов, в частности определения несущей способности и грузоподъемности, применялись линейные и нелинейные математические модели, устанавливающие корреляционные зависимости, использовались принципы системного подхода и методы теории надежности, математической статистики, проводились экспериментальные исследования и теоретический анализ, включая обобщение опыта, использовались современные возможности компьютерной техники.
Диссертация выполнена в Государственном предприятии ТП "РосдорНИИ".
Концепция улучшения состояния мостов
Важной особенностью мостового хозяйства является рост числа реконструируемых и ремонтируемых объектов с увеличением их габаритов. В частности, резкое снижение числа "узких" мостов на федеральной сети началось с 1990г., когда начала широко реализовываться первая, и пока единственная, "Инструкция" по уширению [24], и когда начал формироваться новый подход к Системе управления, предусматривающий новую оценку состояния и прогноз изменения этого состояния во времени [174]. Именно благодаря новому подходу к оценке узких мостов, предложенного автором, и освоению новых технологий по уширению за период 1990-1995г.,) вдвое сократилось число сооружений с чрезвычайно малым габаритом, способным вызвать аварийную ситуацию [16]. К 2000г. подобные сооружения практически все были перестроены (Рис. 1.6) — осталось примерно 0,2% на Федеральной и 0,5% сооружений на территориальной сети.
В то же время на сети остается не менее половины мостов с недостаточным габаритом, которые можно отнести к сооружениям повышенной опасности.
Поскольку оценка безопасности движения по мостовому сооружению - это не только оценка достаточности габарита, но и оценка влияния на условия движения состояния всех элементов мостового полотна (Рис. 1.7), представляется чрезвычайно важным установить и использовать практические критерии такой оценки. На сегодня официально принят такой подход к оценке только габарита. Критерием такой оценки является показатель безопасной скорости движения автомобилей по мосту, который был реализован при обосновании кредита "Всемирного Банка развития и реконструкции" на восстановление мостов в России на период 1996-1999г.г. [70]. Первые результаты оценки влияния на скорость движения различных габаритов при различных интенсивностях использованы в вышеприведенном анализе. По остальным элементам мостового полотна аналогичная оценка пока отсутствует. В общем, к сожалению, имеет место слишком большая субъективность в определении фактических показателей влияния на условия движения состояния элементов мостового полотна и продольного профиля, что отражается безусловно на достоверность оценки состояния.
Оценка по грузоподъемности в меньшей степени страдает субъективностью. Имеет место позитивная тенденция к уменьшению на сети числа мостов со старыми проектными нагрузками (табл. 1.7). В настоящее время и в ближайшем будущем дорожной отрасли придется иметь дело с мостами, запроектированными только на современные или близкие к современным нагрузкам, что делает эти конструкции более ремонтопригодными и упрощает процесс планирования ремонта, реконструкции и перестройки. картину в целом,, хотя тенденция "улучшения" сохраняется. В частности, процент мостов с существенно ( 10%) сниженной грузоподъемностью составляет примерно 35% (таблица 1.8), а с грузоподъемностью до 15т, что можно приравнять к аварийному состоянию, - 7,5%, то есть почти в 6 раз меньше по сравнению с 1984г. Для 25% мостов реально обращающиеся автомобильные (не специальные!) нагрузки могут оказаться критическими (Рис. 1.8).
Уменьшение аварийных мостов по показателю грузоподъемности вполне объяснимо - происходит замена и ремонт (усиление) морально и физически устаревших сооружений давних лет постройки. Но вот медленный рост числа мостов, не требующих усиления (грузоподъемность более 25т), заставляет задуматься. Здесь основными причинами являются с одной стороны недостатки существующих нормативных документов [22, 78], а с другой -отсутствие должного финансирования. Это подтверждает и сопоставление сооружений по обобщенному показателю состояния -общей оценке.
Так же недостаточным финансированием можно объяснить и тот факт, что в течение многих лет практически не уменьшается число мостов с оценкой "неудовлетворительно" и не возрастает число мостов с оценкой "хорошо" (таблица 1.9). И в тоже время, снижение до минимума аварийных мостов к 2000г. вселяет определенный оптимизм в возможность существенного улучшения состояния сооружений за короткий период времени при изменении сложившейся системы финансирования.
Оценка состояния по показателю долговечности, выполняемая в соответствии с ВСН-4-81 [23], так же является на сегодня слишком субъективной. В частности, субъективно (на основании личного опыта обследователя) оцениваются: - наличие дефектов, снижающих срок службы сооружений или их несущих конструкций (качественная оценка); - количество (процент) элементов с дефектами; - распространенность дефектов.
В настоящее время отсутствуют официально принятые на федеральном уровне критерии оценки долговечности, а оценка такая крайне необходима, поскольку без нее невозможно правильно спланировать работу на будущее. Сегодня оценку по остаточному сроку службы, то есть по долговечности, все, кто осматривают мостовые сооружения, дают, опираясь только на свой личный опыт. Поэтому такая оценка часто имеет очень низкую достоверность.
До сих пор отсутствует возможность получить обоснованные ответы на следующие вопросы: - через сколько лет предстоит ограничивать грузоподъемность? - как интенсивно будут развиваться дефекты? - когда предстоит менять те или иные элементы? - на какой год планировать ремонт? - сколько лет объект может эксплуатироваться после ремонта? - каков срок службы по выносливости материалов?
И все же, даже используя субъективный подход, можно сказать, что реальный срок службы или работоспособность остаются очень низкими и возрастают очень медленно. Это видно по двум показателям: - достигнутому возрасту сооружения к моменту его замены; - достигнутой работоспособности сооружения. В конце 80х годов профессор Лукин Н.П. проанализировал статистику замены мостов на Украине и получил, что "невольный срок службы" сооружений находится с обеспеченностью 0,95 в интервале 50-55 лет [89, 205]. То есть на Украине 1,8-5-2,0% мостов в год перестраивалось., В возрасте до 45 лет находилось 90% сооружений, а в возрасте до 55 лет - 95% сооружений.
В России к началу 90х годов срок службы сооружений, если использовать подобный же подход к определению, срока службы, составил в среднем около 45 лет, то есть имела место ежегодная замена сооружений в объеме 2,2% от общего количества. При этом имели место и единичные случаи замены как в 15 лет, так и в 70 лет [174].
Принятые направления совершенствования СУЭМ
Федеральная служба дорожного хозяйства, правильно оценивая ситуацию с мостами в стране, официально ранее провозгласила свою политику в области мостостроения [151].. В этой политике можно выделить четыре главных принципа, составляющих основу КОНЦЕПЦИИ 95-96г.г.:
подчинение всей работы в мостовом хозяйстве принципу экономической целесообразности (обоснование замены, реконструкции и ремонта мостов, рациональное планирование); - смещение акцента в финансировании в сторону ремонта и реконструкции взамен прежнего подхода с приоритетным финансированием нового строительства;
повышение долговечности как строящихся, так и эксплуатируемых мостовых конструкций;
завершение создания эффективной государственной системы управления дорожным хозяйством страны, в том числе и управления мостами.
Важнейшим изменением дорожной политики в области мостов было признание приоритетности ремонта и реконструкции по сравнению с новым строительством. Такое изменение курса достаточно быстро привело к улучшению показателей мостового парка. В частности: — началось снижение объемов накопившегося "недоремонта"; — началось снижение числа мостов, имеющих аварийное состояние (см. табл. 1.12); — снизилось число мостов с недостаточным габаритом; — началось улучшение показателей долговечности. Однако к 2000-2001г.г. темпы улучшения транспортно-эксплуатационных показателей сооружений снизились, и в первую очередь показатели долговечности. Практически остались без изменения такие показатели, как — количество мостов с оценкой "хорошо"; — количество мостов с повышенной опасностью по критерию "безопасность движения"; — доремонтный период эксплуатации.
Обеспокоенность снижением темпов улучшения состояния мостов Федеральной сети требует очередной корректировки основных принципов в политике Государственной службы дорожного хозяйства.
Автором разработаны такие предложения, которые были учтены в целевой "Программе приведения дорог в нормативное состояние", утвержденной Минтрансом России в 2002г. Ниже дается обоснование этих Предложений, которые повлияли на выбор тематики диссертации.
В настоящее время средства на совершенствование парка мостов выделяются по двум статьям — содержание и ремонт, а с 2002г. — и на капитальный ремонт. На выделенные средства выполняют в первом случае работы по поддержанию мостовых сооружений в работоспособном состоянии и устранению мелких повреждений, а во втором — работы по капитальному восстановлению (с усилением) конструкций или частичной их замене.
От ежегодных объемов работ по ремонту и содержанию зависит темп повышения долговечности мостовых сооружений. Увеличение объемов и затрат обязательно приведет к более интенсивному "оздоровлению" парка мостовых сооружений. В частности сохранение на одном уровне объемов работ и затрат на ремонт и содержание МС в 1995-97г.г. (таблица 1.13 и рис. 1.11) привело к тому, что показатели достигнутой работоспособности конструкций (18 лет) и срока службы (37 лет) сохранились в этот период примерно на одном и том же уровне, то есть приостановилось ухудшение параметров долговечности.
Последующее постепенное увеличение затрат на ремонт, от 404 млн. руб. в 1997г. до 705 млн. руб. в 2000г. и до 2286 млн. руб. в 2001г., привело к тому, что на период 2000-2001г.г. достигнутый срок службы составил 49 лет. То есть срок службы сооружений напрямую зависит от объемов ремонтных работ.
Для сохранения достигнутого показателя долговечности, объем ремонтных работ на ближайшие годы должен составлять 15-20км (5-6% сооружений) ежегодно, на что потребуется не менее 3000 млн. руб. Дальнейшее увеличение объемов ремонтных работ позволит перешагнуть 50-летний рубеж по сроку службы.
Ретроспективный взгляд на уровень финансирования работ по ремонту дает возможность не только установить рациональную величину удельных затрат на ближайшие годы. Оценка влияния увеличения объемов работ по ремонту в разные годы позволяет сделать очень важный для финансовой политики вывод - стратегия увеличения только "вала" по ремонту, то есть количества ремонтных объектов и соответственно стоимости, не приводит к пропорциональному увеличению срока службы. Увеличение финансирования ремонта имеет свой предел, что хорошо видно из Рис. 1.12,а, по которому за предельную величину финансирования можно принять значение 0.040-0.045XQVXL . Однако достижение даже предельного уровня финансирования ремонтных работ ( 6 млрд. руб.) не обеспечит сохранения достигнутого темпа роста долговечности и не увеличит срок службы выше 55 лет.
Исследование влияния недостающего габарита на скорость движения автомобилей по мосту
Придание вопросам безопасности движения и сохранности автомобильных дорог и сооружений на них статуса "чрезвычайной важности" подтверждается и структурными преобразованиями в "Росавтодоре".
Учитывая изложенное, КОНЦЕПЦИЯ улучшения состояния мостовых сооружений на современном этапе может быть сформулирована следующим образом.
В целях получения максимальных выгод для дорожной отрасли и народного хозяйства страны, максимального вклада в стабилизацию и подъем национальной экономики, главный замысел Государственной службы дорожного хозяйства в улучшении состояния мостовых сооружений на современном этапе должен заключаться: 1. В сохранении принципа экономической целесообразности при решении вопросов финансирования работ по ремонту и реконструкции МС, исключив случаи перестройки сооружений без экономического обоснования. 2. В изменении финансовой политики в области эксплуатации МС, предусматривая: а) существенное увеличение затрат на содержание; б) разделение периода 2002-20 Юг.г. на два этапа - этап "наращивания" и этап "стабилизации"; в) разумное перераспределение средств между работами, относящимися к содержанию (надзор, уход, профилактика, планово-предупредительные работы); 3. В постоянной работе структур Службы в направлении повышения долговечности МС, имея в виду в первую очередь: - увеличение объемов работ по профилактике и ППР; - повышение качества строительных и ремонтных работ; - увеличение периода эксплуатации МС после ремонта (например, за счет использования более долговечных материалов и конструкций).
4. В обеспечении сохранности МС и безопасности движения по ним за счет: а) повышения надежности элементов мостового полотна; б) приведения габаритов МС, в первую очередь на основных магистралях, к нормативным требованиям; в) обеспечения расчетных скоростей движения; г) повышения несущей способности и грузоподъемности конструкций. 5. В завершении создания Системы Управления эксплуатацией МС, обеспечив: а) получение более объективной информации о МС, без чего не возможно принять правильное решение о стратегии эксплуатации; б) организацию постоянно действующего контроля качества работ на всех этапах функционирования МС; в) формирование в полной мере нормативной базы Системы Управления.
Приведенные предложения по Концепции улучшения состояния мостовых сооружений Федеральной сети на период 2002-2010г.г., подготовленные и обоснованные автором, были приняты и утверждены Государственной службой дорожного хозяйства Минтранса РФ в 2002г. (распоряжение №ИС-1146р от 25.12.2002).
Под "идеологией" следует понимать систему взглядов и идей, позволяющих дать инструмент для реализации одного из главных замыслов (концепции) - повышению внимания содержанию - на каждом этапе жизни сооружения. Автором предложен следующий "идеологический" подход к реализации положения Концепции о приоритетности работ по содержанию. Этот подход основывается на использовании теории надежности строительных конструкций вообще (В.В. Болотин [44, 45], А.Р. Ржаницын [135], Райзер В.Д. [120,121] и ее приложения к мостовым сооружениям (ЛИ. Иосилевский [80,81,82,46], А.В. Носарев [105], А.А. Потапкин [112,113,124], А.Г. Барченков [38], В.П. Чирков [167,168], НИ. Новожилова [103]).
Мостовое сооружение за свою жизнь проходит три важнейших этапа эксплуатации.
Построенное сооружение эксплуатируется какое-то время без снижения надежности (Рис. 1.15). За этот период протекают основные длительные деформации (усадка и ползучесть), возрастает прочность бетона, нормально функционирует система водоотвода и не нарушается изоляция у деформационных швов, водоотводных трубок, стоек ограждений и тротуаров. Вероятность безотказной работы несущих конструкций сохраняется на уровне, обеспечиваемом СНиП 2.05.03-84 [21] (например, для пролетных строений Р=0,9986; индекс надежности равен 3,0). В указанный период за мостом осуществляется лишь уход. Продолжительность
этого периода зависит от качества строительства и составляет к сожалению пока не так много - 6-7 лет. В 1991г. этот период не превышал 5 лет [174].
Второй этап эксплуатации характеризуется появлением и развитием дефектов, изменением свойств бетона и коррозией арматуры. Появляются отказы в элементах, срок службы которых ниже, чем пролетных строений (покрытие, деформационные швы, система водоотвода, изоляция...). Продолжительность второго этапа, например для пролетного строения, определяется временем, за которое вероятность безотказной работы пролетного строения снижается до 0,90, т.е. индекс надежности с 3,0 уменьшается до 1,3 [112]. Это соответствует 10-30% снижению прочности конструкции в зависимости от типа конструкции и величины пролета [113]. За указанный период за мостом ведется постоянный уход и периодические профилактические работы в рамках работ по содержанию. Продление этапа работоспособного состояния сооружения возможно при проведении планово-предупредительных работ (ППР), представляющих собой работы по восстановлению только наиболее поврежденных элементов, не дожидаясь ремонта всего сооружения.
Первый и второй этапы эксплуатации составляют основной период жизни сооружения в течение которого осуществляется содержание моста. Улучшение, в первую очередь именно этого периода, составляет главнейшую цель "Концепции", провозгласившей приоритетность СОДЕРЖАНИЯ мостов. В этом периоде важны три характеристики графика изменения надежности во времени:
Первый этап эксплуатации, показатель - величина Т0 для элемента, конструкции или сооружения. Увеличение этого показателя на величину А\ увеличивает на такую величину время сохранения работоспособного состояния Тр (Рис. 1.16,а);
Второй этап эксплуатации, показатель Тр. Увеличение пологости кривой снижения надежности увеличивает время эксплуатации до ремонта (Дг), а совместное увеличение Т0 и пологости увеличивает время сохранения работоспособного состояния на (Аі+А2), Рис. 1.16,6;
Выполнение ППР на втором этапе эксплуатации (например, усиление одной балки в одном пролете) увеличивает работоспособность дополнительно. Увеличение Тр и T , за счет ППР - наиболее ощутимая прибавка в долговечности сооружения.
Принципиальный подход
Цель совершенствования планирования - рациональное расходование средств за счет того, что все работы будут выполняться только в нужное время и в оптимальном объеме. Указанная цель программного мероприятия достигается за счет перехода от планирования по достигнутому уровню к расчетному методу планирования. Условиями достижения указанной цели являются: - более достоверная оценка состояния (раздел 2.3.1); - умение прогнозировать изменение состояния во времени; - наличие экономических и социальных нормативов; - обязательное определение приоритетности капитальных вложений.
Программное мероприятие предусматривает а) разработку "Руководства" по планированию, базирующегося на разработанной в 1996г. "Методике определения приоритетности капитальных вложений" [70] (утверждена Федеральной дорожной службой 11.10.98г.); б) разработку экономических и технических нормативов на ремонт, 111 IP и содержание, на уровни износа и срока службы, а также нормирование категорий состояния; в) оптимизацию планово-предупредительных работ и увеличение объемов указанного вида содержания, что предусмотрено "Концепцией улучшения состояния мостовых сооружений на федеральной сети автомобильных дорог России (на период 2002 2010г.г.)и. г) сопровождение работ по планированию, включая ППР, в 3-4 Федеральных дирекциях. Объектами планирования являются Дирекции и Управления: - основных автомагистралей Центра России, включая дороги Европейской классификации (ЕЗО; Е95); - автомагистралей и автомобильных дорог, где до сих пор недостаточно уделялось внимания содержанию.
Сопровождение работ по планированию предполагает опробование различных методов определения приоритетности ремонта и ГШР (в основном, по зарубежным методикам) и сравнение их с расчетными подходами, а также "проигрывание" проекта плана работ по содержанию и ремонту на 2004 и 2005г.г. по "Росавтодору" в целом.
Анализ сложившейся ситуации с планово предупредительными работами, призванными отодвинуть момент ремонта сооружения на значительный период времени за счет восстановления наиболее слабых элементов, выявить потребность в этих работах и распределение этих видов по Дирекциям. Установлены наиболее востребованные виды работ, относящиеся к ППР. К ним относятся (в порядке приоритетности): — установка (восстановление) ограждений; — восстановление конусов; — восстановление системы водоотвода; — ремонт (замена) деформационных швов; — восстановление перил.
На сегодня потребность в них превышает нормальный уровень, за который принимается 8-10% сооружений из числа подлежащих сверхнормативному содержанию ("нормативный уровень"). В то же время финансирование ППР ведется пока по нормативному уровню. Учитывая это в Программе предусмотрено, начиная с 2004г. увеличение затрат на ППР против достигнутого в 2002г. с постепенным выходом на требуемый уровень.
Важнейшей задачей программного мероприятия является освоение методов прогнозирования состояния. Это важно не только при краткосрочном и долгосрочном планировании, осуществляемом с использованием показателей износа, но и при обосновании инвестиций. Прогнозирование при обосновании инвестиций, к сожалению до сих пор практически не используется, а именно оно должно дать ответ на вопрос - когда целесообразно (необходимо) осуществлять ремонт или замену сооружения? И это несмотря на то, что существует отраслевая методика "Расчетного прогнозирования срока службы железобетонных пролетных строений" [191]. Принципы прогнозирования известны - в их основе использование прогноза по материалам с перерасчетом конструкций.
Основные этапы реализации программного мероприятия "Совершенствование планирования работ по ремонту и содержанию" приведены в таблице 2.4.
1. На основании обзора различных Систем управления мостами в странах Европы и Америки, а также опыта управления эксплуатацией мостов в России, разработана Модель системы управления эксплуатацией мостов Федеральной сети автомобильных дорог России. Эта новая Модель соответствует направлениям улучшения состояния мостов, приведенным в Концепции [16], и отвечает основным задачам совершенствования существующей СУЭМ.
2. Уточнены главные вопросы для детального исследования в настоящей диссертационной работе, которые могут быть сформулированы следующим образом:
— первоочередной задачей в общей проблеме совершенствования Системы управления мостами следует считать пересмотр существующей системы оценки состояния мостов для повышения ее объективности и использования при планировании работ;
— второй важнейшей задачей является разработка методологии прогнозирования состояния элементов, конструкций и сооружения в целом, которая должна использоваться для решения различных задач планирования.
3. В предложенной Модели управления отмечены три важных уровня сбор информации о мостах; — принятие решения об эксплуатации на основании полученной информации; —реализация принятого решения. Каждый уровень имеет свою группу нормативных документов. В основе Модели лежит Банк Данных по Мостам (БДМ).
4. В целях повышения качества строительства, ремонта и реконструкции Модель предусматривает разработку новых технических решений и технологий, которые будут способствовать повышению долговечности мостов, включая технологии І и IP, от которых в первую очередь зависит повьппение работоспособного периода эксплуатации элементов сооружения.
5. В задачи диссертационной работы входит и подготовка материалов для нормирования в рамках рассматриваемых вопросов (Система Управления, надзор, прогнозирование).
