В некоторых случаях срок окупаемости установленных счетчиков воды может оказаться больше межповерочного интервала для этих счетчиков.

Из всего вышесказанного видно, что для значительного числа собственников квартир экономический эффект от установки приборов учета воды не является абсолютно очевидным.

2.3.Проектирование, испытание

исодержание мостов и тоннелей

Методики оценки технического состояния искусственных сооружений на автомобильных дорогах

А.Ю. Рыбалова

Сибирский государственный университет путей сообщения, Новосибирск

Термин «техническое состояние мостового сооружения» подразумевает совокупность подверженных изменению в процессе эксплуатации свойств мостового сооружения(надежность, долговечность, безопасность, ремонтопригодность, пропускная способность

идр.). Эти свойства характеризуются параметрами, установленными

внормативно-технической и (или) проектной документации.

Оценка технического состояния мостовых сооружений является основным звеном в системе управления эксплуатации искусственных сооружений.

Недостаточный уровень развития методик оценки технического состояния может являться причиной непредвиденных отказов элементов, приводить к недостаточно эффективному расходованию средств, выделяемых на содержание, ремонт мостовых сооружений.

Реализуемые в настоящее время в России и за рубежом методики оценки состояния и системы управления мостами имеют много общего — выполняется ранжирование объектов для назначения приоритетного обслуживания и ремонта, используются расчетные методы, повышающие объективность оценки состояния мостовых сооружений, и методы прогнозирования и планирования, основанные на знаниях динамики развития повреждения элементов и конструкций.

Состояние мостовых сооружений на автомобильных дорогах Российской Федерации вплоть до настоящего времени оценива-

83

лась в соответствие с разработанной 1981в г. инструкцией по проведению осмотров мостов и труб на автомобильных дорогах (ВСН 4-81(90)). Критериями при назначении оценки являются уровень грузоподъемности и установленные категории дефектов мостового полотна (безопасность движения) и несущих элементов (долговечность).

К достоинствам этой методики можно отнести простоту оценки технического состояния. Основным недостатком является то, что балл, определяясь дефектом худшей категории, никак больше не зависит ни от количества дефектов на сооружении в целом, ни от степени их развития. Реально воспользоваться этой методикой для оценки и сравнения действительного состояния конструкций, а также прогнозирования изменения этого состояния без привлечения квалифицированного эксперта невозможно.

С 1 января 2012 г. Федеральным дорожным агентством Министерства транспорта Российской Федерации введен в действие отраслевой методический документ ОДМ 218.3.014–2011 «Методика оценки технического состояния мостовых сооружений на автомобильных дорогах».

В зависимости от степени соответствия свойств(безопасность, безотказность, долговечность) функциональному назначению в рассматриваемый период времени и имеющихся дефектов назначается соответствующая оценка технического состояния. В ОДМ предусмотрена шести балльная система оценок технического состояния по каждому из рассматриваемых свойств.

Оценку технического состояния мостового сооружения назначают на основании результатов технического диагностирования, которое проводят в виде технических осмотров и обследований на всех этапах жизненного цикла объекта. Для объективной оценки технического состояния объекта важно, чтобы применяемая система технического диагностирования обеспечивала максимальную достоверность и актуальность результатов диагностирования. Оценки технического состояния по каждому свойству назначают по ряду показателей и параметров, с учетом качественных условий соответствия.

Основным недостатком методики, отраженной в ОДМ 218.3.014–2011, является невозможность ее применения для искусственных сооружений всех типов(трубы, тоннели). Этот не-

84

достаток не позволяет рассматривать все искусственные сооружения, расположенные на дорогах Российской Федерации, как единую систему и, как следствие, эффективно управлять этой системой. Существенным недочетом является то, что формулы, заложенные в методике, не всегда дают адекватные результаты. Также методика не позволяет в полной мере оптимизировать затраты на текущее содержание и ремонт.

Учитывая достоинства и недостатки методик оценки технического состояния искусственных сооружений, необходимо определить пути и способы развития и улучшения оценки технического состояния.

Для повышения уровня информативности и достоверности оценки технического состояния, более гибкого и эффективного управления парком эксплуатируемых сооружений, оптимизации затрат на содержание, ремонт, сохранения грузоподъемности несущих элементов, обеспечения надежности и долговечности конструкций необходимо внедрение автоматизированных систем управления данными.

Автоматизированные системы управления данными должны обеспечивать:

–учет и оперативный доступ к информации по конструктивному описанию мостовых сооружений и их состоянию по дефектности;

–оценка и прогнозирование технического состояния сооружений;

–определение возможности и условий пропуска нагрузки;

–расчет, планирование и оптимизация затрат на текущее содержание и ремонт;

–анализ состояния парка мостовых сооружений для перспективного планирования, научно-исследовательских целей, совершенствования нормативно технической базы и т.д.

85

Результаты мониторинга технического состояния металлических мостов на Забайкальской железной дороге

А.Н. Яшнов

Сибирский государственный университет путей сообщения, Новосибирск

Для установления возможности пропуска вводимого в обращение подвижного состава с нагрузками на ось 25-27 и до 30 тс по мостам с металлическими сплошностенчатыми пролетными строениями старых норм проектировки на Забайкальской железной дороге был организован мониторинг их технического состояния. Программа мониторинга включала в себя:

–визуальное обследование конструкций с фиксацией обнаруженных неисправностей;

–испытания с применением методов экспресс диагностики технического состояния по динамическим параметрам(определение частот и логарифмических декрементов затухания) и характеристикам напряженно-деформированного состояния (определение конструктивного коэффициента);

–анализ результатов обследования и испытания, оценка фактического технического состояние металлических пролетных строений;

–расчет грузоподъемности металлических пролетных строений с учетом их фактического технического состояния;

–определение условий пропуска различных временных нагру-

зок по сооружениям.

Всего было обследовано более100 пролетных строений. Анализ полученных результатов позволил сделать следующие выводы.

У 75 % обследованных пролетных строений отмечены коррозионные повреждения, снижающие грузоподъемность конструкции. Следует отметить, что для конструкций, имеющих коррозионные повреждения, значения конструктивных коэффициентов, полученные при испытаниях, в среднем выше, чем у конструкций без коррозии. Кроме того, наличие коррозионных повреждений существенно влияет на класс пролетных строений по выносливости, т.е. регулярное обращение тяжелых нагрузок может привести к появлению в ближайшее время усталостных повреждений,

86

ранее не фиксируемых в пролетных строениях рассматриваемого типа. Следует отметить, что литое железо не соответствует требованиям, применяемым к современным мостостроительным сталям по своим физико-механическим характеристикам. Наличие неметаллических включений в литом железе вызывает концентрацию напряжений в дополнение к концентраторам от коррозии и отверстий под заклепки.

Корреляционный анализ позволил определить связи между различными параметрами, характеризующими техническое состояние пролетных строений. Существенные связи (коэффициент корреляции не ниже20 %) подтверждены между следующими группами параметров: «Год установки пролетного строения— Уровень развития коррозии элементов пролетного строения— Класс пролетного строения по грузоподъемности— Собственные частоты горизонтальных колебаний», «Конструктивный коэффициент верхнего пояса — Конструктивный коэффициент нижнего пояса», «Собственные частоты вертикальных колебаний— Собственные частоты горизонтальных колебаний».

Результаты определения условий пропуска перспективных нагрузок по металлическим пролетным строениям старых норм проектировки показали, что около 2/3 металлических пролетных строений старых норм проектировки по состоянию на настоящий момент требуют введения ограничений скорости движения до 15– 50 км/ч на пропуск нагрузок с давлениями на ось 25–30 тс. Учитывая рост коррозионных повреждений с течением времени, количество требуемых ограничений на пропуск современных нагрузок будет увеличиваться.

Кроме дефектности пролетных строений отмечены также такие недостатки, как неудовлетворительное сопряжение пролетных строений с устоями, разрушение опорных узлов, наличие опирания мостового бруса на связи между металлическими сплошностенчатыми балками, серьезные дефекты мостового полотна. Перечисленные выше неисправности носят массовый характер и оказывают существенное влияние на обеспечение безопасности движения поездов.

На основании полученных результатов рекомендуется выполнить замену металлических пролетных строений старых норм проектировки с переустройством опор, включающем в себя устройство

87

новых подферменных блоков, наращивание шкафных стенок устоев в высоту и удлинение устоев коробами. Предложено осуществить реконструкцию сооружений в три этапа. На первом этапе (в срочном порядке) рекомендуется замена пролетных строений, не

обеспечивающих безопасный пропуск обращающихся нагрузок (около 20 % от общего числа металлических пролетных строений). На втором этапе(в плановом порядке) потребуется замена около половины пролетных строений, которые не обеспечивают пропуск без ограничений нагрузок ближайшей перспективы с осевыми давлениями 25–30 тс. И, наконец, на третьем этапе(в перспективе) необходимо заменить оставшиеся30 % старых пролетных строений, которые в настоящий момент имеют некоторые резервы грузоподъемности, но срок их службы уже в два раза превышает нормативный.

Следует отметить, что на железных дорогах России система надзора технического состояния уже давно сложилась и по сути своей является периодическим мониторингом. Выполненные на Забайкальской железной дороге работы показали возможность дополнить периодический мониторинг автоматизированными диагностическими процедурами. Такая система организации мониторинга целесообразна для малых и средних мостов. На больших и внеклассных сооружениях, особенно при неудовлетворительном или аварийном состоянии, может быть развернута система непрерывного автоматизированного мониторинга.

Стойкость изгибаемых железобетонных конструкций, усиленных композиционными материалами

на основании углеродного волокна, к воздействию отрицательных и положительных температур

С.А. Бокарев, А.А. Неровных

Сибирский государственный университет путей сообщения, Новосибирск

Д.Н. Смердов

Уральский государственный университет путей сообщения, Екатеринбург

Экспериментальные исследования прочности и долговечности железобетонных конструкций, усиленных композиционными материалами, проведенные зарубежными и отечественными исследова-

88

телями подтверждают высокую эффективность применения указанной технологии. Учитывая то обстоятельство, что усиленные железобетонные конструкции, в зависимости от их назначения, могут эксплуатироваться при различной температуре окружающей среды, особое внимание необходимо уделять изучению стойкости композиционных материалов к воздействию отрицательных и положительных температур.

В 2012 г. на базе «Испытательного центра технических средств железнодорожного транспорта» (ИЦ ТСЖТ) Уральского государственного университета путей сообщения (УрГУПС) были проведены исследования влияния повышенных и пониженных температур на работу изгибаемых железобетонных конструкций, усиленных холстами MBrace Fib CF 230/4900/530g и ламелями

MBrace Lam CF 210/2400.50x1.4 на основании углеродного волок-

на. Опытными образцами являлись непреднапряженные железобетонные балки полной длиной1550 мм, прямоугольного поперечного сечения шириной 120 и высотой 220 мм. Серия «А» - неусиленные железобетонные балки, серия «Б» - железобетонные балки, усиленные в один слой холстом шириной120 мм по нижним граням и серия «В» — железобетонные балки, усиленные ламелью шириной 50 мм по нижним граням. Железобетонные образцы серии «А» испытывались на прочность в лабораторных условиях при температуре +15–22 °С. Железобетонные образцы серии «Б» и «В» делили на три подгруппы — контрольные, «холод» и «тепло». Контрольные образцы испытывались на прочность в лабораторных условиях при температуре+15–22 °С. Образцы подгруппы «холод» и «тепло» подвергались замораживанию до –50, и нагреву до + 50 ºС в климатической камере Techno 7010Wi объемом 10 м3

в течение 6 часов до достижения температурной стабилизации, выдержки при заданной температуре в течение2 часов и при таких внешних условиях испытывались на прочность.

Испытания показали, что усиление изгибаемых железобетонных конструкций композитными материалами на основании углеродного волокна приводит к существенному увеличению их -не сущей способности (от 60 до 120 %), по сравнению с неусиленными образцами, при этом влияние температур в указанном диапа-

89

зоне не оказывает негативного воздействия на несущую способность усиленных образцов

Усиление рамно-консольного пролетного строения композиционными материалами из условия обеспечения несущей способности клеевых стыков по поперечной силе

Л.Ю. Соловьев

Сибирский государственный университет путей сообщения, Новосибирск

Рамно-консольные пролетные строения автодорожных и -го родских мостов с клееными стыками в России достаточно интенсивно строились в 60-е годы. К настоящему времени многие из них накопили большое количество повреждений, что привело к необходимости ремонта и даже реконструкции сооружений с изменением расчетной схемы пролетных строений.

На одном из таких сооружений в результате обследований и испытаний была зафиксирована недостаточная несущая способность клеевых стыков.

Было предложено использовать для восстановления несущей способности конструкций композиционные материалы, что позволит провести ремонт без повреждений основных элементов. Особенность применения композитов заключается в том, что такие материалы могут воспринимать только растягивающие осевые усилия. Поэтому было предложено располагать ламели под углом к плоскости стыка. Расчетная формула для определения необходимого количества ламелей основана на известном выражении, включенном в нормы проектирования

Qу = m f msh Na ,

(1)

где msh — коэффициент условий работы; μf — коэффициент трения; Nα — расчетное усилие обжатия шва с учетом коэффициента надежности.

Для сечения, усиленного композитами, расположенными под углом к плоскости стыка, несущую способность можно определить как

Qнес = m f msh Na + N fu cos a,

(2)

90

где N fu = s fu Afu — несущая способность элемента усиления, α —

угол наклона элемента усиления к плоскости стыка.

Несущая способность элемента усиления выбиралась наименьшей из условия прочности материала усиления и условия ограничения возможного разрушения бетонного основания, на которое наносится материал усиления, и отслоения материала усиления по контакту клей-бетон при закрепленных концах ламелей.

Из (2) требуемая площадь элементов усиления может быть найдена как

A	=	Qд - m f msh Na		,	(3)
str		s fu	cos a

где Qд — действующая в сечении поперечная сила.

На основании предложенной формулы был выполнен расчет усиления стыков городского моста через реку Волга в .гЯрославле, подобраны тип и количество элементов усиления.

Для контроля был выполнен деформационный расчет усиленного сооружения на основе метода конечных элементов с помощью комплекса Midas Civil.

Особенности применения полимерных композиционных материалов в мостовых конструкциях

А.Н. Иванов

Сибирский государственный университет путей сообщения, Новосибирск

С каждым годом в нашей стране увеличиваются объемы строительства в транспортном комплексе. Постоянно осваиваются новые территории и реконструируются существующие сооружения. Большие объемы строительства требуют увеличения номенклатуры строительных материалов, а так же более эффективного использования материалов в конструкциях. В связи с чем, в развитых странах, в том числе и в России, начали применять полимерные фиброармированные композиционные материалы при строительстве транспортных сооружений. За последние годы интерес к подобным материалам заметно вырос и на данный момент в России построено16 мостов с пролетными строениями, выполненными из полимерных композиционных материалов.

91