Автомобильные дороги реконструкция, ремонт и содержание искусственных сооружений
| Вид материала | Документы |
- Методические указания для студентов специальности 291000 «Автомобильные дороги и аэродромы», 901.86kb.
- Объем ы финансирования мероприятий подпрограммы "Автомобильные дороги", 956.24kb.
- I. Требования к выдаче Свидетельства о допуске к работам по устройству сооружений переходов, 219.57kb.
- Федеральная целевая программа «Модернизация транспортной системы России (2002-2010, 568.88kb.
- Гост р 50597-93 Автомобильные дороги и улицы, 161.05kb.
- Проект овос, P112719-Проект Реконструкция очистных сооружений, 2399.27kb.
- Программа учебной дисциплины гсэ в. 01 «История транспортного строительства» для студентов, 48.04kb.
- Программа учебной дисциплины гсэ в. 02 «Развитие и современное состояние автомобилизации, 44.26kb.
- Строительные нормы и правила российской федерации автомобильные дороги, 1207.85kb.
- Программа учебной дисциплины дс 00. 01. 02: «Основы проектирования автомобильных дорог», 224.26kb.
Извлечение
Вопросы устройства деформационных швов на малых автодорожных мостах остаются актуальными до настоящего времени. Давно освоены и успешно применяются температурно-неразрезные железобетонные пролетные строения с продольным объединением балок по швам омоноличивания или с использованием металлических накладок по торцам плиты проезжей части. Это позволяет обеспечить над промежуточными опорами плавность проезда транспортных средств, избежать в большинстве случаев проникновения влаги с мостового полотна на приопорные участки конструкций пролетных строений и опоры, значительно снизить затраты на эксплуатацию сооружений и увеличить межремонтные сроки. Но при этом, увы, "плюсы" единой бесшовной "крыши" касаются только промежуточных опор и полностью отсутствуют над устоями.
Институт "Проектмостореконструкция" специализируется на обследованиях, испытаниях и разработке проектов ремонта и реконструкции мостовых сооружений. В начале 90-х годов - в период массовой реконструкции малых и средних автодорожных мостов - была поставлена задача комплексного подхода к обеспечению высокой эксплуатационной надежности объектов. Среди прочих вариантов рассматривалась возможность полного отказа от применения конструкций деформационных швов в их "классическом" понимании.
Что же из этого вышло? Начало бесшовным мостам было положено при разработке проектов реконструкции ряда трехпролетных сооружений по т.п. 56 длиной до 16,76 м. В качестве основного решения по уширению и усилению пролетов были выбраны сборно-монолитные и монолитные накладные плиты, включаемые в работу с основными конструкциями, с дополнительным при необходимости внешним армированием крайних балок. Устройство накладной плиты подтолкнуло к мысли о возможности продлить ее в монолитном исполнении за деформационный зазор между крайними пролетными строениями и шкафными стенками устоев, обеспечив при этом скольжение консольной части по переходным плитам. Были выполнены конструктивные проработки вариантов решения и необходимые расчеты. Они учитывали такие факторы, как температурные деформации плети пролетных строений, работу опорных частей, девиацию торцов пролетных строений на устоях от воздействия временной нагрузки в пролете с одновременным учетом давления оси на консольную часть плиты, возможную просадку концов переходных плит со стороны подходов.
В результате были получены оптимальные решения для различных условий применения "бесшовности" при ремонте, реконструкции и новом строительстве малых и средних мостов (схемы а и б). А уже с середины 90-х конструктивные решения с устройством бесшовного мостового полотна применялись достаточно часто. В общей сложности около 70 мостов получили надежную, единую и не протекающую ни при каких обстоятельствах "крышу".
В частности, речь идет о мостовых сооружениях на федеральных дорогах М-1 "Беларусь", М-5 "Урал", М-6 "Каспий", дорогах Удмуртии, Саратовской, Пензенской областей, других регионов России. Периодически проводимые контрольные осмотры "подшефных" объектов не выявили каких-либо серьезных нарушений. Напротив, выполненные подобным образом перекрытия деформационных зазоров продолжают и по прошествии 6 - 7-летнего срока эксплуатации удивлять отсутствием протечек и грязи на устоях, выбоин и неровностей в покрытии. Даже там, где асфальтобетон над сопряжением не был заармирован и в процессе эксплуатации в покрытии над концевым участком консольной части плиты (за деформационным зазором) образовывалась трещина, проблема решалась просто - трещина разделывалась и после заливки резинобитумной мастикой покрытие продолжало нормально функционировать. На малых однопролетных мостах и мостах с надлежащим армированием асфальтобетонного покрытия над концами консольной части плиты - никаких дефектов.
В последние годы эта технология применяется и при проектировании новых сооружений. Весьма перспективным, на наш взгляд, является применение "бесшовности" при сооружении однопролетных плитных мостов, когда плиты в заводских условиях бетонируются не на полную высоту с оставлением вертикальных арматурных выпусков и после монтажа на месте объединяются в единое пролетное строение монолитной железобетонной плитой (на снимке).
Принцип "бесшовности" с успехом применяется и на балочных пролетных строениях. А если учесть широкое применение в мостостроении современных добавок к бетону (например, таких, как композиция ЦМИД, разработанная во ВНИИГ им. Веденеева), позволяющих, в частности, обеспечить требуемые гидрофобные свойства бетона монолитной плиты, то возникают реальные предпосылки отказа на малых мостах не только от конструкций деформационных швов, но и от оклеенной гидроизоляции, сохранив ее для страховки лишь над опорными участками. Возможный экономический эффект от совместного применения этих технических решений оценивается сегодня, к примеру, для однопролетного (до 18 м) четырехполосного автодорожного моста в один миллион рублей.
При сравнении с традиционными отечественными и зарубежными решениями первое и очевидное преимущество бесшовных конструкций - отсутствие сложных специальных работ по устройству деформационных швов. В закрытых швах и швах заполненного типа редко используются практичные латунные компенсаторы с пайкой отдельных элементов и обеспечением их надежного крепления к плите, поскольку это накладно по стоимости. Чаще всего в ход идет оцинкованный лист, пристреливаемый к плите дюбелями. Правда, срок его полноценной работы редко превышает 7 - 8 лет. А чувствительность швов к качеству материалов и исполнения очень велика.
Импортные швы малых перемещений стоят не менее 400 долларов за погонный метр. Это немало по сегодняшним временам, особенно в сравнении с общей стоимостью сооружения. В пользу бесшовного мостового полотна свидетельствуют и сравнительные данные по затратам рабочего времени, особенно наглядные в сравнении с вариантом устройства классического типового шва закрытого типа с компенсатором.
Сравнительный стоимостной анализ различных решений узла "пролетное строение - сопряжение" на один погонный метр поперек моста показывает, что стоимость бесшовного варианта в полтора раза ниже стоимости, аналогичного шва с латунным компенсатором и более, чем в 20 раз ниже стоимости деформационного шва типа "Thorma-Joint". При этом получены положительные отзывы заказчика по применению в проектах ремонта, реконструкции и нового строительства полностью бесшовных конструкций мостового полотна.
Рис. 1. Схема объединения ж.б. пролетных строений в температурно-неразрезную цепь
Рис. 2. Конструкция мостового полотна:
а) над береговыми опорами (вариант с плитой из бетона повышенной водонепроницаемости);
б) над промежуточными опорами (вариант с гидроизоляцией "мостопласт")
1 - армированное 2-слойное асфальтобетонное покрытие; 2 - бетон повышенной водонепроницаемости; 3 - два слоя "мостопласта"; 4 - штраба 2×5 см, заполненная резинобитумной мастикой; 5 -резинобитумная мастика; 6 - компенсатор из двух слоев "мостопласта"; 7 - переходная плита; 8 - шкафная стенка; 9 - пролетное строение; 10 - защитный слой; 11 - отделяющие прокладки; 12 - гидроизоляция "мостопласт"; 13 - отделяющая прокладка; 14 - накладная плита; 15 - деревянный брус
Ожеред В.В. Обоснование и оптимизация программы работ по содержанию мостовых (сооружений: Автореф. дис канд. техн. наук. - М., 2000. - 23 с.
Извлечение
Актуальность работы. Развитие и совершенствование системы эксплуатации (а точнее обслуживания, как комплекса работ по содержанию и ремонту) автодорожных мостовых сооружений (МС) - одна из наиболее актуальных задач эффективного использования дорогостоящего государственного имущества. Необходимость коренного пересмотра подходов к планированию видов и объемов работ по обслуживанию вызвана переходом на новые методы хозяйствования и существовавшим остаточным принципом финансирования содержания МС, накоплением значительного износа, увеличением среднего срока службы МС, изменением роли и характеристик автомобильного транспорта.
Перед органами управления дорожным хозяйством стоит задача постепенного уменьшения накопленного износа МС в условиях ограниченных финансовых ресурсов. Так как скорейшее решение этой проблемы практически невозможно в силу большой ресурсоемкости, то на первом этапе важно изменить тенденцию, т.е. снизить темпы износа, в основном, за счет профилактических мероприятий. С этой целью мостовым службам органов управления автомобильными дорогами необходимо наиболее оптимально планировать виды и объемы работ по содержанию МС, с учетом выполнения наиболее значимых видов работ с точки зрения обеспечения безопасности движения и долговечности МС с минимальными затратами.
Концепция оптимального обслуживания МС Российского дорожного агентства (РДА) сегодня предусматривает приоритет проведения целевых работ по содержанию, своевременность и качество их выполнения. Эффективность требований РДА научно обоснована и поэтому имеется потребность в совершенствовании научно обоснованных методов по реализации этих требований, а также представления их в виде нормативно-технических и методических документов на уровне Заказчик - Подрядчик.
Роль содержания МС, кроме обеспечения требуемой долговечности и безопасности движения, обусловлена еще и тем, что содержание рассматривается как элемент управления техническим состоянием МС, регулирующий экономически целесообразный срок их службы.
Таким образом, актуальность работы обусловлена необходимостью совершенствования и развития нормативной и методической базы обоснования и оптимизации Программы работ по содержанию МС в современных условиях хозяйствования, с учетом стратегии, определенной РДА, и разработки практических рекомендаций.
Целью исследования является повышение эффективности работ по содержанию и контролю использования ограниченных денежных средств на содержание, с учетом обеспечения безопасности движения и долговечности МС.
В соответствии с поставленной целью определены следующие основные задачи исследования:
- выполнить анализ существующих методов, методик, нормативно-технических документов и положительного опыта отдельных организаций по обоснованию видов, объемов работ и денежных затрат на содержание МС;
- изучить систему и специфику содержания МС в Краснодарском крае;
- разработать схему обоснования и модель, позволяющую прогнозировать индивидуальные адресные виды и объемы работ, а также затраты по содержанию МС на основе наиболее значимых факторов, влияющих на их прогнозирование;
- разработать методику назначения и оценки уровня содержания МС с целью эффективного контроля выполнения планируемых видов и объемов работ с учетом обеспечения безопасности движения и долговечности МС;
- разработать принципы оптимизации объемов работ и денежных затрат на содержание МС в условиях ограниченного финансирования;
- разработать практические рекомендации по обоснованию и оптимизации годовой Программы работ по содержанию МС.
Объектом исследования является существующая система содержания МС на автомобильных дорогах.
Предметом исследования является годовая Программа органа управления автомобильными дорогами (Заказчика) по содержанию МС (предоставляемая для защиты Инвестору, а затем на конкурс подрядных работ).
Методы исследования. Решение поставленных задач основывалось на системном анализе, теории управления техническими системами, функционально-стоимостном анализе, методе ранговой корреляции и регрессионном анализе. Кроме того, использовалось моделирование различных сценариев производственной деятельности (прогнозирование объемов работ и затрат) с помощью разработанной в диссертации и реализованной на ПЭВМ расчетно-логической модели (РЛМ).
Методологической и информационной основой исследований послужили результаты раннее выполненных отечественных и зарубежных исследований по рассматриваемой проблеме, опыт производственной деятельности органов управления автомобильными дорогами в области содержания МС, в особенности, данные Управления федеральных дорог по Краснодарскому краю и результаты диагностики МС, полученные кафедрой Транспортных сооружений Кубанского государственного технологического университета.
К результатам, обладающим научной новизной, можно отнести следующие выдвинутые в работе и выносимые на защиту основные положения:
- разработанную многофакторную расчетно-логическую модель (РЛМ) прогнозирования объемов работ и денежных затрат, с учетом типа конструкции элементов МС и основных факторов, влияющих на достоверность прогнозирования объемов работ, систематизированных в работе;
- полученные регрессионные зависимости определения норматива затрат на содержание МС на основании исследования влияния различных факторов с использованием РЛМ;
- разработанную методику оптимизации денежных затрат на Программу работ по содержанию МС в условиях ограниченного финансирования с учетом обеспечения безопасности движения и долговечности МС;
- предложенный подход к назначению и оценке уровня содержания МС и полученные зависимости влияния заданного уровня содержания на величину денежных затрат, необходимую для обеспечения заданного уровня содержания.
Попов С.Г., Мусохранов В.В. Безопасность при реконструкции искусственных сооружений // Наука и техника в дор. отрасли. - 1998. - № 3. - С. 4-5.
Извлечение
Среди многочисленных проблем, возникающих при реконструкции искусственных сооружений, существует проблема гораздо более важная (помимо эстетики, экономики, экологии и т.д.), чем все остальные. Проблема эта - обеспечение безопасности людей как работающих на объекте, так и следующих пешком мимо места работ или едущих на автомобильном транспорте по реконструируемому объекту.
Естественно, что во многих регионах сотрудниками ГИБДД, инженерами-дорожниками, инженерами-мостовиками, да и дорожной наукой проводятся целенаправленные работы по защите жизни людей в этих специфических условиях, требующих особого внимания.
В частности на автомобильной дороге Москва - Минск (М-1) на всех строящихся объектах мостов и путепроводов совместные разработки (ГИБДД, ГипродорНИИ, РосдорНИИ) доведена до стадии альбомов, близких к типовым проектам безопасного ограждения при производстве работ по реконструкции (автодорожные и мостовые работы).
Не претендуя на то, что описанное полностью устранит ДТП на объектах, где ведется реконструкция, резкое снижение ДТП гарантируется, а главная гарантия - ДТП не будут иметь столь тяжелых последствий. Например, за 6 месяцев в 1998 г. при реконструкции почти двух десятков мостов не было пока ни одного ДТП.
Что же это за мероприятие и ограждения, которые способны защитить жизнь людей без всякой "гениальности", гарантирующие успех?
1. Как перед началом производства работ на объекте или группе объектов, а особенно, когда работа ведется на всей дороге, как это развернуто на дороге М-1, так и в процессе работ периодически необходимо:
- оповестить через печатные органы общероссийские и местные о необходимости проявления особого внимания при следовании по дороге, соблюдении временных знаков, о дисциплине движения в сложных условиях;
- то же - радио;
- то же - телевидение.
2. На каждом объекте предусмотреть демпфирующие устройства в ограждениях (водоналивные пластиковые емкости, ограждение из старых шин).
3. Учитывая важность безопасности для жизни водителя и работающих, информационную зону приближения к опасному месту следует удлинить, по сравнению с общепринятым. Вместе с мигающей и четкой информацией направлений эти меры значительно снизят ДТП и их тяжесть.
4. Перед въездом на участок информации (перед ограждением) до демпфирующего фронтального участка устроить полосу типа "стиральной доски", дополнительно обращающей внимание водителя на необходимость осторожного движения в опасной зоне.
5. В самом узком месте, начиная от зоны, где при четырехполосном движении движущийся в одном направлении транспорт перестраивается в одну колонну, следует устраивать выделенную (четко видимую) временную разметку или установить конуса (что менее выгодно), разделяющие, организующие и определяющие скорость движения встречных потоков (рис. 1, 2).
Рис. 1. Примеры организации движения и ограждения места дорожных работ, обеспечивающие наибольшую безопасность движения: а - с использованием направляющих сигнальных конусов: б - с заменой сигнальных конусов на разметку: 1 - направляющие конуса; 2 - колесоотбойный брус; 3 - зона предупреждения (организованная неровность покрытия, призывающая водителя к осторожности); 4 - информационная зона; 5 - сплошная установка водоналивного барьера; 6 - демпферная зона (устраиваемая для снижения тяжести возможных ДТП); 7 - барьер штакетного типа; 8 - временная разметка
Рис. 2. Ограждения на месте ведения работ:
а - инвентарный барьер штакетного типа; 1 – дорожный знак; 2 - светоотражатель 50×50 мм; б - сигнальные конус и веха; в - щит; г - водоналивной барьер
6. Установить щит, высвечивающий направление движения мигающими огнями и оформленный светоотражающими красками и четырежды продублированный щитом <<<<, также со светоотражающими красителями. Эти знаки обязательны для наибольшей безопасности движения на данном участке трассы, особенно в ночное время.
Кроме мероприятий обустройств и ограждений, описанных выше, немаловажной частью решения задачи безопасности является профилактический контроль ГИБДД, как необъемлемая часть работы с водителями:
- в каждом отдельном случае вопрос безопасности на время ремонтных работ (в дневное или ночное время) решается производителем совместно с ГИБДД и строительной организацией;
- в случае невыполнения мероприятия или некачественности ограничений контрольные органы могут обратиться в организацию, ведущую работу, информация о которой также должна находиться на щите, обязательно установленном на месте ведения работ (рис. 3).
Рис. 3. Временные дорожные знаки
Как видно из приведенного текста, авторы привлекли внимание читателей только к узкой проблеме безопасности самого транспорта и едущих в нем пассажиров в зоне ведения работ и предупреждения наезда транспорта на людей.
Вопросы безопасности работы на электрифицированной и неэлектрифицированной железной дорогой или под ней, вопросы безопасности работ на высоте над водой и многочисленные варианты прочего не оставлены без внимания специалистами - детально прорабатываются.
На ближайшее будущее по дороге М-1, где движутся грузы и огромные (их количество до 1000 единиц в сутки), превышающие вес автомобиля, на который рассчитаны ограждения, стоит задача о разработке специальных ограждений, способных удержать большегрузные автомобили. При этом не хотелось бы, чтобы неапробированный, но навязанный различными дилерами, иностранный и дорогой вариант ограждений был бы принят.
Прокофьев А.С., Лейко А.И. Ресурсосберегающая технология ремонта мостов // Наука и техника в дор. отрасли. - 1999. - № 3. - С. 15-16.
Технологическая политика дорожной отрасли в области управления мостостроением содержит три главных принципа: экономическая целесообразность всей работы в мостовом хозяйстве, смещение акцента в финансировании в сторону ремонта и реконструкции, повышения долговечности новых и эксплуатируемых мостовых конструкций.
Техническое состояние большинства мостов в настоящее время неудовлетворительное, поэтому необходимо разрабатывать технологии восстановления работоспособности мостов, используя малые средства, иначе можно израсходовать все средства только на перестройку мостов. Повышение долговечности конструкций позволяет сократить затраты в отрасли на обеспечение долговременного функционирования сооружений.
Наибольший эффект достигается при возвращении к жизни мостов, физический и моральный износ которых подошел к предельному значению, при этом восстановление сооружений должно происходить без прекращения движения.
В мерах по совершенствованию системы управления эксплуатацией автодорожных мостов необходимо планирование ремонтных работ, исходя из технического состояния и остаточного ресурса мостов.
Воплощение вышеперечисленных рекомендаций можно наблюдать при возвращении к жизни сталежелезобетонного моста через р. Проня автодороги Рязань – Ряжск - А. Невский, построенного в 1959 г. Проектная и исполнительская документация полностью отсутствовали.
Девятипролетный мост длиной 178,3 м, габаритом Г-7 состоял из крайних железобетонных пролетных строений длиной 11,36 м, выполненных по серии СДП 56, и 7 сталежелезобетонных решетчатых пролетных строений длиной 21,9 м. В поперечном сечении три металлические фермы объединены между собой пространственными связями и монолитной железобетонной плитой проезжей части.
Устои моста - железобетонные свайные однорядные, промежуточные опоры - массивные железобетонные.
Пять лет назад состояние моста было признано неудовлетворительным в основном из-за якобы опасной коррозии стали ферм. Поэтому был разработан проект нового железобетонного моста, который должен был возводиться рядом с существующим. Стоимость строительства нового моста с подходами в ценах 1991 г. составила 4113,7 тыс. рублей. Таких денег в Управлении дорожного хозяйства не оказалось, и было принято решение о проведении комплекса научно-исследовательских работ с целью восстановления работоспособности моста, при этом, учитывая III категорию дороги, габарит моста должен соответствовать нормативным требованиям.
Прежде всего приступили к изучению химико-механических свойств с целью не только выявления марки стали, но и отыскания возможных резервов расчетного сопротивления, так как при назначении данной расчетной характеристики при нормальном распределении прочностей принимается, практически, их наименьшее значение.
Результаты анализа химического состава показали, что сталь является низкоуглеродистой повышенного качества, так как раскислена добавками марганца и кремния меньше предельных величин. Такая сталь более однородная, лучше сопротивляется динамическим воздействиям и хрупкому разрушению. Наличие в стали повышенного содержания меди увеличивает ее стойкость против коррозии. Поэтому не было обнаружено заметной коррозии, снижающей несущую способность элементов.
Для получения достоверного расчетного сопротивления требуемой нормированной обеспеченности в соответствии с методикой академика В.В. Бирюлева были подготовлены образцы стали, взятые из наиболее напряженного раскоса фермы.
Результаты испытания образцов и их статистическая обработка показали, что расчетное сопротивление стали по пределу текучести равно 225 МПа. Таким образом, по результатам химико-механического анализа и в соответствии с ссылка скрыта сталь ферм отнесена к марке Ст3сп.
Сталь, близкая к Ст3сп, имеет расчетное сопротивление 205 МПа. В соответствии с ВСН 32-89 (М., 1991) допускаемое напряжение для Ст3сп, эксплуатировавшейся более 20 лет, принимается равным 125 МПа.
Таким образом, расчетное сопротивление стали ферм моста через р. Проня отвечает аналогичной характеристике современной стали.
Оценка склонности стали к хрупкому разрушению в результате испытания ее на ударную вязкость дала весьма обнадеживающие результаты, превышающие обычные показатели современных сталей.
Испытания образцов на усталость по общепринятой методике показали, что коэффициент выносливости стали равен 0,77, что значительно выше коэффициента современной широко применяемой мостовой стали 10ХСНД перед началом эксплуатации, равного 0,62.
После получения обнадеживающих результатов исследования химико-механических свойств стали была проведена оценка несущей способности пролетных строений.
В соответствии со СНиП 3.06.07-85 "Мосты и трубы. Правила обследований" (М., 1996) были проведены статические и динамические испытания, при этом отношение усилий от испытательной и нормативной нагрузок составляло 96 %.
Выявленные для сталежелезобетонного пролетного строения конструктивные коэффициенты (отношение экспериментальных и расчетных параметров) составляли 0,44 - 0,72, а показатель работы конструкции (отношение остаточного и упругого прогибов) был равен 0,02. Динамический коэффициент не превышал величины 1,23. Осадка опор составляла не более 0,2 мм.
В целом статические и динамические испытания показали надежность работы сталежелезобетонного и железобетонного пролетных строений и опор.
Для доведения габарита моста до Г-9 в проекте было предусмотрено устройство дополнительных одиноких буро-набивных свай-стоек диаметром 1,22 м в стальной обойме с монтажом по одной дополнительной аналогичной фермы в пролет, демонтированных с закрытого моста через р. Раново. Дополнительно также были поставлены железобетонные балки в крайние пролеты.
Для обеспечения долговечности конструкций в качестве гидроизоляции используется новый надежный листовой материал "Рубитекс-Мост" производства рязанского АО "Оргкровля".
Пространственный расчет пролетных строений методом конечного элемента на компьютере показал, что напряжения в нижнем поясе ферм от воздействия современной нормированной нагрузки А11 не превосходят расчетного сопротивления усталости стали ферм даже при положении нагрузки на полосе безопасности.
Увеличение же габарита привело к уменьшению коэффициента поперечной установки, и для железобетонных пролетов оказалось ненужным усиление крайних балок по серии СДП 56 для восприятия нагрузки НК-80.
Сметная стоимость ремонта составила 1061 тыс. руб., экономия средств - 2952,7 тыс. руб. в ценах 1991 г.
Разработанная технология ремонта была также успешно использована на мостах через р. Неручь федеральной дороги Орел - Тамбов и через р. Колодня автомобильной дороги Смоленск - Вязьма.
Данная технология может быть использована строго с индивидуальным подходом к каждому мосту. Увеличивая незначительно затраты на научные исследования действительных свойств материалов мостовых конструкций, можно получать экономию средств до нескольких десятков миллионов рублей.