Delist.ru

Методика оценки и прогнозирования технического состояния городских железобетонных мостовых сооружений (16.02.2010)

Автор: Белый Андрей Анатольевич

Первый этап – предварительный, обобщенный анализ общего числа (около 300) подобного рода сооружений, который позволяет дать общую картину технического состояния объектов исследования и получить интересующие характеристики всего парка мостовых сооружений в целом.

Второй этап – подробный, детальный анализ 30 наиболее значимых петербургских железобетонных мостовых сооружений. Критерием отбора из общего числа служили как архитектурные и исторические «заслуги», так и эксплуатационные особенности и проблемы, возникавшие за годы их существования.

Третий этап – наиболее подробный анализ состояния железобетонных сооружений: моста Александра Невского через Неву и Невского путепровода. Проведение анализа состояния конкретных сооружений на третьем этапе фактически явилось апробацией разработанной автором методики оценки и прогнозирования технического состояния городских железобетонных мостовых сооружений.

Результаты анализа на первом этапе (первой «ступени») оценки технического состояния объектов исследования позволяют сделать следующие выводы:

в Санкт-Петербурге существует значительное число железобетонных мостовых сооружений, срок службы которых составляет от 65 до 100 лет (12% от общего количества) и значительная часть из которых (75%) эксплуатируется без капитального ремонта в течение многих лет;

количество железобетонных мостов и путепроводов Санкт-Петербурга, построенных по типовым проектам, составляет 70% от общего числа эксплуатируемых сооружений. Около 30% железобетонных мостовых сооружений запроектированы и построены по индивидуальным проектам и, следовательно, требуют специальных подходов для содержания и управления их техническим состоянием;

основные повреждения пролетных строений и опор железобетонных мостов и путепроводов Санкт-Петербурга вызваны, прежде всего, плохим состоянием гидроизоляции;

% числа сооружений с неудовлетворительным техническим состоянием в 2 раза выше среднего по России;

срок службы железобетонных сооружений, не являясь определяющим для наличия дефектов и повреждений пролетных строений и опор, влияет в большей мере на степень их развития; повреждения присутствуют в мостах со сроками эксплуатации в интервале от 1 до 100 лет и всех временных категорий.

Вторая глава диссертации представляет собой анализ и учет негативных факторов, оказывающих существенное негативное воздействие на элементы конструкций объектов исследования.

Факторы, прежде всего, сгруппированы по характеру «происхождения». Выделены ( группа природно-климатических факторов, как следствие географического расположения Санкт-Петербурга в устье р. Невы на побережье Финского залива (высокая влажность воздуха, содержание солей в атмосфере, попеременные циклы замораживания и оттаивания бетона), и группа техногенных факторов, являющихся результатом (или следствиями) хозяйственной и производственной деятельности человека.

Из группы техногенных факторов выделены две подгруппы: транспортно-ситуационное положение Санкт-Петербурга (масса транспортных средств и интенсивность движения) и так называемые ошибки «жизненного цикла» сооружения, т.е. ошибки на стадиях проектирования, строительства и эксплуатации.

Совокупность этих случайных факторов и воздействий, как показывает практика эксплуатации железобетонных сооружений, оказывает существенное негативное влияние на техническое состояние объектов исследования.

Для оценки этого состояния использованы основные положения теории надежности и теории вероятностей.

В рамках настоящего исследования были предложены технико-эксплуатационные показатели (ТЭП), по которым следует оценивать уровень технического состояния сооружений.

В эти ТЭП, помимо стандартных свойств объекта, входящих в понятие надежности, (а именно: «безотказность (безопасность)», «долговечность», «ремонтопригодность»), в рамках проводимых исследований для мостовых сооружений были дополнительно внесены следующие свойства: «грузоподъемность», «пропускная способность» и «внешний вид». Последние три ТЭП объединены под понятием функциональности, как результат отображения в перечисленных свойствах требуемых функций, которые должно обеспечивать мостовое сооружение.

Для оценки технического состояния сооружения необходимо выбрать метод оценки – систему характеристик (в словесной, символьной или числовой форме), отражающих количественную и качественную составляющие дефекта (повреждения), степень их развития.

Оценить сооружение по тому или иному ТЭП можно двумя методами.

Первый из них является оценкой в абсолютных характеристиках, когда повреждение или дефект в элементе сооружения описывается в единицах оценки самого ТЭП. Для предложенных критериев данные об этом методе оценки представлены в табл. 1.

Второй метод является способом оценки в относительных характеристиках. Для этого вводится система баллов, классов, степеней, коэффициентов и т.п. В зависимости от количественной и качественной составляющей обнаруживаемого дефекта (повреждения), ему (дефекту или повреждению) присваивается определенная категория по каждому ТЭП.

Таблица 1

ТЭП Абсолютные характеристики

Грузоподъемность классы сооружения и нагрузки, максимальная масса транспортного средства

Безопасность и комфортность движения безотказность работы сооружения, безопасная (комфортная) скорость

Долговечность остаточный срок службы сооружения (в годах)

Пропускная способность стеснение габарита проезда, снижение скорости проезда

Ремонтопригодность стоимость (экономическая целесообразность) восстановления элемента или устранения дефекта

Если для отдельного сооружения предпочтительной является оценка по абсолютным характеристикам, с детальной количественной составляющей по каждому ТЭП, то весь парк мостовых сооружений логично оценивать по относительным характеристикам, выраженным в категориях или баллах, для возможности отображения общей картины в регионе в целом.

Автором предлагается установить пятибалльную систему разбивки на категории состояния сооружения (по аналогии с предложениями В. И. Шестерикова), так как существующая система оценки состояния сооружения в относительных единицах, предусматривающая три категории (ВСН 4-81), по оценкам экспертов, несовершенна.

Наименование категорий само по себе не имеет значения, однако для однозначности восприятия данные обозначения приняты в соответствии с ОДМ 218.4.001-2008.

Автором в настоящем исследовании под ТЭП «безопасность и комфортность движения» подразумевается суммарный, объединяющий критерий оценки технического состояния, который учитывает как влияния безотказности в работе конструкций, так и безопасную скорость при движении автотранспорта.

Это объединение стало возможно в результате анализа и обобщения современных исследований в области оценки технического состояния эксплуатируемых дорожных сооружений, где видна корреляционная связь между определениями «безопасность» как показателем надежности (безотказность работы) и «безопасность» как показателем безопасной скорости движения. Это обобщение прослеживается и в утвержденном Федеральном законе от 30.12.2009 № 384-ФЗ «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений».

Существующие наработки в области оценки пропускной способности предполагают оценивать данный ТЭП - «пропускная способность» - только в зависимости от габарита проезда.

Автор считает, что ТЭП «пропускная способность» следует оценивать исходя и из скорости движения непосредственно по мостовому сооружению, а категории устанавливать в зависимости от того, насколько она снижается по сравнению с магистралью, на которой оно расположено.

Как результат, ниже предлагается обобщенный способ оценки ТЭП «пропускная способность» – табл. 2.

Таблица 2

Категория «0» «1» «2» «3» «4»

влияние на габарит проезда Не влияет Стеснение габарита проезда без уменьшения числа полос движения при уменьшении ширины полос безопасности более чем на 50% Сокращение числа полос движения Реверсивное движение по одной полосе Закрытие моста

влияние на скорость проезда К >0,9 0,65...0,9 0,3...0,65 0,15...0,3 <0,15

Кф >0,5 0,33...0,5 0,15...0,33 0,08...0,15 <0,08

загрузка...