Рекомендации по подбору опорных частей с целью увеличения срока службы мостового строения

Рекомендации по подбору опорных частей с целью увеличения срока

службы мостового строения

А.В. Макаров, В.С. Карпов Волгоградский государственный технический университет

Аннотация: Приведены доводы в пользу необходимости более глубокого изучения свойств опорных частей, их сравнения и создания способа подбора. Проведён мониторинг учебно-технической литературы, научных статей и иных источников. Были рассмотрены и сведены в табличную форму основные виды опорных частей, а также характеристики некоторых из них.

Ключевые слова: опорная часть, экзотермия, мостовое сооружение, долговечность, срок эксплуатации, передача нагрузок и перемещений, деформирующиеся системы, системы скольжения, системы качения.

На протяжении всего времени существования строительной отрасли, посвященной возведению мостовых сооружений, одной из наиболее актуальных проблем, как для России, так и для стран мирового сообщества, является увеличение долговечности мостов.

Связанно это с их высокой стоимостью возведения. Зачастую для осуществления этой цели прибегают к восстановительным работам. Таким как капитальный ремонт и реконструкция моста, вплоть до наступления его предельного состояния (1). Существует много способов восстановления, один из самых прогрессивных и ещё неизученных должным образом является наклейка ламелей. Но что именно послужило причиной разрушения, редко рассматривается.

Общеизвестным фактом является то, что мостовое сооружение постоянно контактирует с внешней средой, а соответственно с факторами, негативно влияющими на его состояние, такими как: температурный градиент, высокая влажность, сейсмическая активность, высокая ветровая нагрузка и др. (2).

Также сами габариты моста и его вес могут послужить причиной разрушения. К примеру - в железобетонных строениях, при больших пролётах появляются дополнительные перемещения из-за усадки и

ползучести бетона, а также обжатия конструкций при натяжении арматуры на бетон в процессе создания в ней предварительного напряжения (3). В пролётных строениях из монолитного железобетона необходимо учитывать влияние экзотермии при твердении бетона.

Сам мост, в свою очередь, должен обеспечивать свободный транспортный поток по нему, что также оказывает негативное воздействие, при постоянном превышении нормативного количества таких сил увеличивает риск возникновения дорожно-транспортного происшествия (4,5,6,7).

В качестве элементов, передающих эту совокупность нагрузок, выступают опорные части. Опорная часть является важным элементом, обеспечивающим расчётные условия работы всех конструкций моста, а именно: опор, пролётных строений и примыкающих к мосту насыпей подходов.

К сожалению, на текущий момент времени этим элементам моста не оказывается должного внимания. Проведённый мониторинг учебно -технической литературы, научных статей и иных источников показал необходимость дополнительных изысканий в данной области.

Опорная часть - это элемент, устанавливаемый на подферменной площадке под пролётным строением. Основной их задачей является передача давления от пролётных строений к опорам, а также обеспечение угловых и поступательных перемещений пролётных строений в соответствии с расчётной схемой (8).

Все опорные части можно разделить на три основные группы:

1. Неподвижные опорные части - обеспечивают возможность угловых перемещений, передавая непосредственно на ригель опоры вертикальную и горизонтальную нагрузки (9). К ним можно отнести такие

опорные части как, тангенциальные, плоские, балансирные, стаканные, а также опорные части с шаровым сегментом и др.

2. Подвижные опорные части - обеспечиваю продольные и поперечные перемещения, как по отдельности (линейно подвижные), так и в единой системе (всесторонне подвижные), при этом обеспечивают поворот пролётных строений. В эту группу можно отнести всё те же опорные части, что и в группе неподвижных за исключением некоторых (балансирные, стальная пластина и др.). Это связанно с их конструктивной составляющей (Рис.1).

А Б

Рис.1. Типы конструкций опорных частей на примере сферической.

А - неподвижная; Б - всесторонне-подвижная; В - линейно-подвижная.

В целом группа подвижных опорных частей представлена более широким спектром различных вариаций (ОПЧ). По принципу обеспечения перемещений (посредством каких сил), можно выделить следующие: деформирующиеся системы, системы скольжения, системы качения.

3. Отдельной группой можно выделить комбинированные опорные части - они представляют собой некий симбиоз различных видов или отдельных элементов опорных частей (Рис.2).

Рис.2. А - балансирная опорная часть; Б - комбинированная опорная часть.

Таблица 1.

Виды опорных частей.

Опорные части

Неподвижные опорные части

Подвижные опорные части

е и к с

е еы н ь

и ц

н е г

ган

Т

е еы

н р

и с

сан

Б

е

ы

н

нан ака

т С

о т н е м г е с

ы в о

оар

Э

С

Качения

Катковые

е

еы

в

о

к

атк

к о

н

д

О

е

еы

в

о

к

атк

к о г о

е

еы

в

о

к

В

е еы

н р

о

кто

е С

Скольжения

е еы н ь

и ц

н е г

ган

Т

е и к с

е

ы

н

нна ака

т С

о т н е м г е с

ы в о

оар

Э

С

Деформиру ющиеся

!=Г

О

е и к с е ч и л

т

е

м

о

н

и

з

е

Р

!=Г О

е ы в о

оан

т

е р

у

и л о

Все эти опорные части отличны друг от друга. Имеют различные геометрические параметры, отличаются по сроку службы, выполнены из разных материалов, и должны применятся различных условиях, которым будут максимально соответствовать.

Таблица 2.

Сравнение характеристик нескольких типов опорных частей

Типы опорных частей Характер работы Опорные реакции, т Расчётные перемещения, мм Длина пролётов, м

Вертикальная Горизонтальная

1 2 3 4 5 6

Тангенциальные подвижная 2000 800 +25 9,3-18,8

неподвижная 1020 400 +25 9,3-16,5

Плоские подвижная 450 240 +12 4,0-7,7

неподвижная 450 240 +12 4,0-7,7

Секторные подвижная 3280 930 +51 23,6-45,2

Катковые подвижная 5780 640 +95 66-88

Балансирные неподвижная 13600 210 - 63-159

Например, резинометаллические опорные части имеют небольшую стоимость, что весьма выгодно в непродолжительной перспективе, так как, срок службы этих опорных частей составляет примерно 10 лет. Связанно это с тем материалом, из которых они состоят, ведь резина приходит в негодность значительно быстрее, чем метал, при должном его содержании.

Их эксплуатация будет рентабельна в малых желательно однопролётных мостах. При таких условиях замена опорных частей не вызовет больших затрат. А также будут обеспечены расчётные нагрузки и перемещения, передаваемые пролётными строениями.

В мостах со средней и высокой протяжённости такое решение будет нерентабельно, из-за несоизмеримых затрат на производство работ по замене (РОЧ), выгодно установить более дорогостоящие, но при этом более долговечные опорные части. Например, опорные части с шаровым сегментом обладают большим потенциалом обеспечения передачи нагрузок и перемещений, расчетный срок эксплуатации такой опорной части составляет примерно 50 лет (10).

Анализируя вышеизложенный материал можно сделать вывод о необходимости более углубленного изучения и сравнения свойств опорных частей, для их более эффективной эксплуатации.

Литература

1. Методические рекомендации по содержанию мостовых сооружений на автомобильных дорогах. ГП Росдорнии. М.: Росдорнии, 1999. 164 с.

2. Мигунов В.Н., Овичинников И.Г. Моделирования влияния работы поперечных трещин в агрессивной среде на физико-технические характеристики железобетонных конструкций // Дороги и мосты, 2010, №24 URL: rosdornii.ru/UserFiles/File/dim/24-2/08.pdf/.

3. Бандурин М.А. Мониторинг и расчёт остаточного ресурса аварийных мостовых переездов через водопроводящие сооружения // Инженерный вестник Дона, 2012, №4 URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4p1y2012/1260/.

4. Elvik. Rune 2003. Assessing the validity of road safety evaluation studies by analysing causal chains. Accident Analysis and Prevention, 2003, 35 (5), pp.741-748

5. Еремеев В.П. Аварии мостов: причины и меры предупреждения. Казань: КИСИ, 1994. 75 с.

6. Elvik. Rune 2001. Cost-benefit analysis of road safety measures: applicability and controversies. Accident Analysis and Prevention, 2001, 33, pp. 917

7. М.А. Николенко, Ю.В. Головань. Анализ причин появления дефектов, влияющих на несущую способность искусственных сооружений, на примере моста км 1009+279 (правый) автомобильной дороги М-4 «Дон» //

гу^П. ru/ru/magazine/archive/n4y2016/3800/.

8. Владимирский С.Р. Системотехника мостостроения: методология и практические приложения. СПб.: Питер, 1994. 286 с.

9. Владимирский С.Р. Современные методы проектирования мостов. СПб.: Папирус, 1998. 496 с.

10. Муромов А.И. Части опорные шаровые сегментные для мостовых сооружений. СК СТРОЙКОМПЛЕКС - 5, 2006. 16 с.

1. Metodicheskie rekomendacii po soderzhaniyu mostovyh sooruzhenij na avtomobil'nyh dorogah [Methodical recommendations on the maintenance of bridge structures on highways]. GP Rosdornii. M.: Rosdornii, 1999. 164 p.

2. Migunov V.N., Ovichinnikov I.G. Dorogi i mosty, 2010, №24. URL: ro sdornii. ru/UserFiles/File/dim/24-2/08. pdf/.

3. Bandurin M.A. Inzenernyj vestnik Dona (Rus), 2012, №4. URL: ivdon. ru/ru/magazine/archive/n4p 1y2012/1260/.

4. Elvik. Rune 2003. Assessing the validity of road safety evaluation studies by analysing causal chains. Accident Analysis and Prevention, 2003, 35 (5) pp.741-748.

5. Eremeev V.P. Avarii mostov: prichiny i mery preduprezhdeniya [Failure of bridges: causes and measures of prevention]. Kazan': KISI, 1994. 75 p.

6. Elvik. Rune 2001. Cost-benefit analysis of road safety measures: applicability and controversies. Accident Analysis and Prevention, 2001, 33, pp.9-

Инженерный

вестник

Дона, 2016, №4. URL:

References

17.

7. M.A. Nikolenko, YU.V. Golovan'. Inzenernyj vestnik Dona (Rus), 2016, №4. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4y2016/3800/.

8. Vladimirskij S.R. Sistemotekhnika mostostroeniya: metodologiya i prakticheskie prilozheniya [System engineering of bridge construction: methodology and practical applications]. SPb.: Piter, 1994. 286 p.

9. Vladimirskij S.R. Sovremennye metody proektirovaniya mostov [Modern methods of designing bridges]. SPb.: Papirus, 1998. 496 p.

10. Muromov A.I. CHasti opornye sharovye segmentnye dlya mostovyh sooruzhenij [Spherical segment ball bearings for bridge structures]. SK STROJKOMPLEKS - 5, 2006. 16 p.