Статья на тему Комплексные меры по защите конструкций мостовых сооружений от воздействия воды

Введение:

Анализ мирового опыта строительства и эксплуатации большепролетных мостов позволяет утверждать, что причины разрушения конструкций зачастую комплексны: включают несколько факторов влекущих катастрофу. Некорректно произведенные расчеты, необоснованная экономия материала на стадии строительства, отклонение от технологии производства работ, нарушение эксплуатационных предписаний, в совокупности с неблагоприятным природным воздействием, либо приложением избыточной нагрузки, в виде увеличения потока машин, к примеру, приводят к обрушению.

Целью данной работы является анализ и применение комплексных мер по защите конструкций мостовых сооружений от воздействия воды.

Анализ проблемы

Учет таких факторов, как уклон русла, скорость потока, поперечное сечение русла, неровность русла, характер стока, пиковые уровни воды, количество стока, образование льда и т. д., требуется для комплексного гидравлического и гидрологического проектирования. Физико-географические и геотехнические соображения, такие как морфология русла, геологическая история, грунтовые и граничные материалы, седиментация и эрозия, являются другими моментами, которые необходимо учитывать.

В РФ порядка 95% [7] мостовых сооружений выполнены из железобетона и стали. Законченный мост должен безопасно выдерживать разумно предсказуемые уровни потока и нарастания льда, а также силы движущейся воды и льда, воздействующие на конструкцию, не оказывая какого-либо неблагоприятного воздействия на окружающую среду на переходе или в районах выше или ниже по течению.

Неправильное или неадекватное проектирование и строительство мостов вызвало серьезные проблемы. Эрозионное воздействие проточной воды, высокие скорости сброса и движение льда могут оказывать негативное влияние на мосты и вызывать экологический ущерб, наводнения, большие материальные затраты и даже гибель людей. Обычно первое, что выходит из строя в плохой конструкции моста, это сам мост [1].

В Корее преждевременное разрушение и значительное повреждение настила моста из-за просачивающейся воды было значительно снижено за счет внедрения гидроизоляционных слоев в систему дорожного покрытия с начала 1980-х годов. Тем не менее, проблемы все еще остаются, поскольку вода, проникшая в дорожное покрытие, не стекает быстро, а остается в конструкции в течение длительного времени из-за недостаточной и неэффективной дренажной системы, которая использовалась до сих пор. Следовательно, структурная целостность дорожного покрытия часто ухудшалась из-за расслоения и потери прочности материалов, что впоследствии приводило к частым выбоинам. Выбоины представляют собой серьезную проблему, поскольку они обычно повторяются даже после ремонта.

Второй проблемой является дождевая вода, которая размывает дорожное полотно, тем самым повреждаю основные магистрали и бетонные мостовые сооружения.

И глобальной проблемой является коррозия.

Коррозия влияет на структурную целостность мостов пятью критическими способами:

1. Снижает прочность отдельных элементов конструкции

Коррозия снижает эффективное поперечное сечение критических структурных компонентов, что заставляет их вести себя неожиданным и непреднамеренным образом при нагрузке. Это снижает осевую прочность и прочность на изгиб, что может привести к частичному или полному выходу из строя отдельных элементов, потенциально ослабляя общую конструкцию.

2. Пониженная способность к сдвигу

Как упоминалось ранее, коррозия может уменьшить эффективную площадь поперечного сечения основных компонентов моста, включая балки и колонны. Это часто снижает сдвиговую способность отдельных секций и возможность взаимодействия с секциями, соединенными с ними. Это приводит к трению, вибрации и сотрясениям, которые вся конструкция может не выдержать с течением времени.

3. Повышенная утомляемость

Коррозия также может влиять на усталостную прочность стальных компонентов и соединений. Известно, что он ускоряет растрескивание, которое часто концентрируется в определенных областях. Это может привести к поломке и выходу из строя металлических элементов.

4. Снижение прочности связи

Емкость элементов, построенных из композитных материалов, зависит от того, как взаимодействуют бетон и арматура. Сталь расширяется при коррозии, что снижает связь с бетоном, который она укрепляет и поддерживает. Это часто ослабляет компоненты конструкции, что может привести к отказу. Трудно идентифицировать этот тип повреждения.

5. Уменьшенная пластичность

Коррозия снижает способность металлических секций мостов изгибаться и скручиваться. Поддержание этой целостности имеет решающее значение, особенно в районах, подверженных землетрясениям, меняющимся транспортным нагрузкам или экстремальным погодным условиям, особенно ветру. Некоторые из величайших обрушений мостов в истории были вызваны структурными элементами, которые не могли сгибаться, как это было спроектировано, в таких условиях. Это заставляет нагрузки смещаться так, как конструкция не может их выдержать.

В стальной инфраструктуре мостов, подверженной воздействию окружающей среды, распространены восемь форм коррозии:

(1) равномерная коррозия;

(2) гальваническая коррозия;

(3) щелевая коррозия;

(4) – изъязвление;

(5) – межкристаллитная коррозия;

(6) выборочное обучение;

(7) – эрозионная коррозия;

(8) коррозия под напряжением.

Заключение:

В статье рассмотрены основные виды воздействий воды на мосты, выявлены основные проблемы и причины разрушений, а также методы их предотвращений.

Основным выводом можно обозначить что комплексными мерами по защите конструкций мостовых сооружений от воздействия воды могут быть:

1. Качественное проектирование, с учетом всех особенностей местности и соблюдением норм

2. Применение современных решений и технологий

3. Регулярный контроль возведения мостов, а также их эксплуатации