Введение к работе
1.1. Актуальность работы. По данным ФАДС РФ, общая оценка со
стояния мостового парка на автомобильных дорогах признана неудовлетвори
тельной. В последнее время в этом вопросе наметился некоторый положи
тельный сдвиг за счёт проведения ФАДС РФ целого ряда организационных
мероприятий. Однако выполняемая на местах оценка технического состояния
эксплуатируемых мостов в значительной степени отстаёт от требований, дик
туемых современными условиями. В целом ряде случаев возникает потреб
ность целенаправленного изменения (управления) технических параметров
мостов, которое должно осуществляться на основе современных достижений
науки.
На основании изложенного можно конкретизировать задачи обеспечения надёжности эксплуатируемых мостов: выполнение комплекса мероприятий, направленных на установление фактического состояния мостовых конструкций (техническая диагностика); разработка комплекса мероприятий по восстановлению технического состояния до уровня, определённого проектом (ремонт); радикальная модернизация технических параметров моста (усиление и реконструкция). Эффективность указанных мероприятий в значительной степени может быть увеличена путём испытаний несущих конструкций, позволяющих выявить особенности их поведения под нагрузкой, и разработки более эффективных математических моделей по отношению к тем, которые были использованы при проектировании моста.
В основу работы положен принцип дискретизации объекта исследований, согласно которому решение указанных выше проблем строится на основе использования частных аппроксимирующих моделей. Комплексное решение проблемы, построенное на основе анализа результатов, полученных при использовании частных моделей, позволит оценить фактическое напряжённое состояние несущих конструкций, разработать мероприятия по оптимальному управлению этим напряжённым состоянием, дать объективные оценки возможности материала конструкций воспринять на себя дополнительные напряжения, назначить надёжные и экономически эффективные мероприятия по усилению и реконструкции моста.
Таким образом, задачи объективной оценки технических параметров эксплуатируемых мостов и методов их целенаправленного изменения представляются актуальными.
1.2. Цель и задачи работы. Целью работы является разработка научных
основ оценки технического состояния мостовых конструкций и обоснования
мероприятий по модернизации технических параметров моста. Для достиже
ния указанной цели приняты следующие задачи:
1. Анализ норм проектирования мостов, находящихся в настоящее время в эксплуатации с различными сроками службы, с целью выявления факторов, предопределяющих необходимость проведения усиления и реконструкции.
2. Совершенствование методики технической диагностики мостов, по
зволяющей объективно оценивать техническое состояние эксплуатируемых
мостов.
3. Разработка математических моделей для выявления факторов,
влияющих на работу пролётных строений под испытательной нагрузкой.
-
Совершенствование методики оценки грузоподъёмности пролётных строений мостов.
-
Разработка математических моделей для оценки напряжённого состояния усиливаемых и реконструируемых сталежелезобетонных пролётных строений от длительно действующих факторов, воздействия статической и динамической нагрузок.
-
Совершенствование методики оценки экономической эффективности реконструкции мостов.
-
Проведение исследований предварительно напряжённых металлических пролётных строений с железобетонной плитой проезжей части.
13. Объект исследований. В качестве объектов исследований выбраны балочные разрезные пролётные строения (в большей части сталежелезобетон-ные). Однако полученные при этом результаты при незначительной их корректировке могут быть распространены на неразрезные и другие системы. Детальному анализу в работе были подвергнуты два общефункциональных параметра моста - грузоподъёмность и пропускная способность.
-
Методы исследований. Теоретические исследования вытекают из потребности анализа данных натурных испытаний эксплуатируемых мостов, а также данных лабораторных исследований. В основу теоретических исследований положена разработка математических моделей для анализа различных процессов, протекающих в реальных мостовых конструкциях от статического и динамического воздействия нагрузок, длительно действующих факторов. Все разработанные математические модели реализованы в виде программных продуктов для последующего использования их на ЭВМ.
-
Научная новизна исследований заключается в развитии представлений о работе пролётных строений при воздействии на них внешних силовых факторов. Прежде всего это относится к исследованию пространственной работы пролётных строений, динамического воздействия движущейся автомобильной нагрузки на мост, более точному учёту влияния ползучести и усадки бетона на напряжённое состояние сталежелезобетонных балок, неравномерному нагреву сталежелезобетонного сечения.
На основе усовершенствования методики проведения испытаний разработана схема экспериментально-теоретической оценки технического состояния моста.
Впервые ретроспективно проанализированы факторы, предопределяющие необходимость' проведения усиления и реконструкции мостов. Предложен матричный метод оценки грузоподъёмности пролётных строений. Применительно к железобетонным пролётным строениям разработан эксперимен-
тально-теоретический метод оценки грузоподъёмности. Даны рекомендации по совершенствованию существующих методик оценки грузоподъёмности.
Применительно к реконструируемым объектам новизна исследований определена математическими моделями для пространственного расчёта пролётных строений с увеличенными консольными свесами; пространственного расчёта сталежелезобетонных пролётных строений, усиленных предварительно напряжёнными затяжками; стадийного расчёта балочных железобетонных пролётных строений, усиленных дополнительной арматурой или дополнительным слоем бетона; разработкой методики оценки экономической эффективности мероприятий, проводимых при реконструкции мостов; совершенствованием конструктивных форм предварительно напряжённых металлических пролётных строений с железобетонной плитой проезжей части и методов их расчёта; развитием методики динамического расчёта предварительно напряжённых пролётных строений и методов демпфирования колебаний пролётных строений; обоснованием возможности комплексного регулирования напряжённого состояния предварительно напряжённых пролётных строений.
1.6. Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций
обоснована:
теоретическими разработками, базирующимися на фундаментальных положениях теории упругости и строительной механики, теории вероятностей, математической статистики и теории случайных функций;
сходимостью результатов теоретических и экспериментальных исследований;
опытом экспериментальных исследований эксплуатируемых мостов.
1.7. Личный вклад в решение проблемы. Представленная работа явля
ется результатом многолетних исследований автора, выполненных на кафедре
"Мосты" Сибирского автомобильно-дорожного института.
Решение поставленных задач предопределено потребностью поиска ответа на разнообразные вопросы, возникающие при исследовании эксплуатируемых мостов, в которых автор принимал непосредственное участие. Все научные разработки, включённые в доклад, выполнены автором лично либо под его руководством.
1.8. Практическая ценность работы состоит в решении важней
шей проблемы современного мостостроения - обеспечения возможности объ
ективной оценки технического уровня эксплуатируемых мостов, разработки
научно обоснованных конструктивных решений, направленных на повышение
их эксплуатационных параметров.
Для решения практических задач разработан ряд прикладных программ для ЭВМ, которые при соответствующей корректировке могут быть использованы в качестве подсистемных модулей в общей структуре системы автоматизированного управления техническим состоянием эксплуатируемых автодорожных мостов.
1.9. Апробация работы и внедрение результатов исследований. Ма
териалы исследований доложены: на ежегодных научно-технических конфе-
ренииях Сибирского автомобильно-дорожного института, Всесоюзної! научно-технической конференции " Повышение эффективности и качества транспортного строительства на БАМе, а также в других районах Сибири и Дальнего Востока" (Москва, ЦНИИС, 1979), VII Международной конференции по металлическим конструкциям (Польша, 1984), Всесоюзной научно-технической конференции "Проблемы эксплуатации автодорожных мостов" (Москва, 1990), Всероссийской международной научно-технической конференции (Омск, 1994), Международной научно-практической конференции "Город и транспорт" (Омск, 1996), научных конференциях ЛИСИ (Ленинград, 1985 и 1997 гг.), расширенном семинаре кафедры «Мосты» СГАПС (Новосибирск 1997 г.).
Исследования в области решётчатых сталежелезобетонных пролётных строений представлены в виде отдельной главы в "Руководстве по реконструкции сталежелезобетонных пролётных строений", разработанном ЦНИИ-проектстальконструкция (Москва) и СибАДИ по плану НИР Минавтодора РСФСР.
Различные методики расчёта, разработанные автором, использованы при анализе напряжённо-деформированного состояния испытываемых кафедрой "Мосты" СибАДИ и НПО «Мостовик» пролётных строений автодорожных мостов, а также при разработке проектов усиления и реконструкции мостов.
1.10. Публикации. По теме диссертации автором написана 61 научная работа. Основное содержание диссертации изложено в учебном пособии автора «Экспериментальные методы исследования мостов» (Омск, ОмГТУ, 1994 г., 196 с), а также в монографии «Усиление и реконструкция мостов» (Омск, СибАДИ, 1996 г., 160 с).
