ОБ УСИЛЕНИИ АВТОДОРОЖНЫХ МОСТОВ КОМПОЗИЦИОННЫМИ МАТЕРИАЛАМИ

По данным «АБДМ ФДА» на территории Новосибирской области эксплуатируется более 200 автодорожных мостов с железобетонными пролетными строениями. Многие из этих сооружений запроектированы по старым нормам (1962 г. и 1984 г.). Из-за ввода новых нагрузок и повреждений конструкций за время эксплуатации в таких сооружениях снижается несущая способность, и они не соответствуют современным требованиям по грузоподъемности. Встает вопрос о необходимости замены пролетных строений или усилении имеющихся конструкций.

Целью работы являлся анализ проведенных в 2016 году сотрудниками работ по усилению автодорожных мостов и анализ эффективности усиления мостов композиционными материалами.

Необходимость усиления пролетных строений автодорожных мостов вызвана следующими факторами:

• Ввод новых нагрузок А14 и Н14 на автодорожных мостах;
• Воздействие атмосферно-химических факторов, а как следствие коррозия бетона и арматуры;
• Механические повреждения нижнего пояса главных балок путепроводов негабаритными грузами.

Существует несколько способов восстановления несущей способности главных балок:

• Усиление железобетонной обоймой;
• Усиление металлическим профилем;
• Внешнее армирование стальной арматурой;
• Усиление системами внешнего армирования из композиционных материалов.

Из множества полимерных композиционных материалов (далее ПКМ) наиболее подходящим для усиления железобетонных сооружений является углепластик. Он обладает высокой прочностью на растяжение (2-4 ГПа) и модулем упругости (150-300 ГПа). При выполнении работ были использованы материалы фирмы FibArm, а в частности углеродная лента FibArm Tape – 230/300 и углеродная ламель FibArm Lamel.

В 2016 году сотрудниками «Лаборатории мостовых конструкций» СГУПС было проведено усиление автодорожных мостов в Новосибирской области через реки Тарьсма, Крутелька и Порос. Целью усиления являлась необходимость повышения грузоподъемности главных балок для пропуска нагрузки класса А14 и Н14. Работы проводились без перекрытия движения по мостам.

Усиление моста через р. Тарьсма началось в 2013 году, а в 2016 году работы были закончены. Для этого сооружения по результатам требовалось усиление по поперечной силе на приопорных участках. Усиление производилось наклейкой ламелей на боковые грани ребер главных балок перпендикулярно возможной траектории развития трещин на приопорном участке длиной 3м. Схема усиления моста через р. Тарсьма приведена на рисунке 1.

Рисунок 1. Схема усиления моста через р. Тарьсма

На рисунке 2 показан вид пролетных строений после усиления композиционными материалами.

Рисунок 2. Усиленные пролетные строения моста через р. Тарьсма

Усиление мостов через р. Крутелька и р. Порос производилось по одинаковым схемам. Пролетные строения данных мостов состоят из 6 ребристых главных балок таврового сечения. Для балок №1 и №6 требовалось усиление по поперечной силе и изгибающему моменту. Для балок № 2 и №5 требовалось усиление только по изгибающему моменту. Балки №3 и №4, как самые ненагруженные по результатам расчета, усиления не требовали. Схема усиления представляет собой наклеенную на нижнюю и боковые грани ламели из ПКМ. На крайних балках дополнительно поверх ламелей была наклеена U-образная обойма из холста ПКМ. Для восприятия поперечной силы на крайних балках также наклеивались вертикальные хомуты из ПКМ и наклонные ламели, аналогично мосту через р. Тарьсма. Схема усиления для данных мостов приведена на рисунке 3.

Рисунок 3. Схема усиления моста через р. Порос и р. Крутелька

Усиленные пролетные строения мостов через р. Крутелька и р. Порос показаны на рисунках 4 и 5 соответственно.

Рисунок 4. Усиленные пролетные строения моста через р. Крутелька

Рисунок 5. Усиленные пролетные строения моста через р. Порос

По результатам проведенных работ можно выделить следующие достоинства систем внешнего армирования из ПКМ:

• Работы проведены без закрытия движения по мостам;
• Снижена трудоемкость работ, по сравнению со стандартными методами усиления;
• Отсутствие необходимости использование грузоподъемной техники и монтажного и сварочного оборудования;
• Минимальные сроки проведения работ, по сравнению со стандартными методами (10-20 дней на одно сооружение);

Экономическая эффективность, исходя из ранее проведенных исследований, составляет 30-50%, в сравнении со стандартными методами усиления.

Список литературы:

1. Шилин А.А. Пшеничный Д.В., Картузов Д.В. Внешнее армирование железобетонных конструкций композиционными материалами – М.: Стройиздат, 2007. – 184 с.
2. Бокарев С.А. Смердов Д.Н. Устинов В.П., Яшнов А.Н. Усиление пролетных строений с использованием композитных материалов // Путь и путевое хозяйство. 2008. № 6. С. 30-31.