Эксплуатация мостов

О результатах натурных наблюдений за деформационными швами на мостовом переходе через р. Волгу у с. Пристанное Саратовской области

И.Г. Овчинников,
В.В. Раткин,
В.Н. Макаров,
О.Н. Распоров,
А.А. Теплов,
Б.Н. Монов,
О.К. Иванов

В конце 2000 г. в Саратовской области закончено строительство первой очереди уникального мостового перехода через реку Волга у с. Пристанное. При строительстве этого сооружения использовался ряд новых технических решений и передовых технологий, как при возведении опор, так и при монтаже пролетных строений. Кроме того, значительное внимание было уделено обеспечению долговечности конструкций мостового перехода, а также их потребительским свойствам, для чего использовались современная конструкция дорожной одежды, различные типы деформационных швов, опорных частей, а также новые виды защитных антикоррозионных покрытий для металлических конструкций пролетных строений, барьерного и перильного ограждения, опор освещения.

Многие из вышеперечисленных конструктивных решений в нашей дорожно-климатической зоне используются впервые, и, потому поведение этих элементов мостового сооружения в данных реальных условиях эксплуатации требует определенного изучения и анализа их поведения с целью выбора наиболее рациональных проектных решений по указанным позициям для второй очереди строительства мостового перехода.

В настоящее время ситуация для проведения таких исследований наиболее благоприятна, так как эти конструкции только что введены в эксплуатацию, имеется исходная документация о первоначальном состоянии указанных элементов конструкций, а также все элементы расположены на одном мостовом переходе, что существенно облегчает мониторинг их технического состояния.

В связи с этим значительный интерес представляет работа по мониторингу технического состояния конструкций деформационных швов (ДШ) и опорных частей (ОЧ) с целью анализа их технического состояния и разработки рекомендаций по их дальнейшей безотказной эксплуатации для выбора наиболее рациональных проектных решений по указанным позициям для второй очереди строительства мостового перехода.

Основные типы деформационных швов, используемых на объектах мостового перехода через реку Волга у с. Пристанное, приведены в табл. 1.

Таблица 1

Основные типы деформационных швов, используемых на объектах

мостового перехода через реку Волга у с. Пристанное

Основные технические характеристики конструкций деформационных швов приведены в табл. 2.

Таблица 2

Основные характеристики конструкций деформационных швов, используемых

на объектах мостового перехода через реку Волга у с. Пристанное

Деформационные швы "Thorma-Joint"

Деформационные швы "Thorma-Joint" производства фирмы Lafrentz-Fachausschub (Германия) обеспечивают перемещения до ± 20 мм (см. рис. 1). За счет использования высококачественного связующего материала BJ 200, укладываемого на месте, обеспечивается однородность состава заполнения шва и плавность проезда автотранспорта по проезжей части. Перемещения сопрягаемых пролетных строений компенсируются деформациями упомянутого связующего материала. Номинальная ширина ДШ "Thorma-Joint" составляет 500 мм. Технология устройства ДШ "Thorma-Joint" предполагает опережающую укладку непрерывного асфальтобетонного покрытия в зоне стыка с последующей вырезкой полосы, соответствующей ширине деформационного шва, и заполнением ее связующим материалом.

Рис. 1. Деформационный шов Thorma-Joint:
(1) Мульда стыка; (2) Зазор стыка заполненный BJ 200; (3) Специальный заполнитель; (4) Обкладка мульды с BJ 200; (5) Защитная полоса; (6) Фиксатор; (7) Подвижный герметизирующий слой; (8) Верхний слой (при необходимости внахлёстку)

Деформационные швы "BEJ"

Рис. 2. Деформационный шов BEJ

Деформационные швы "BEJ" производства фирмы Universal Sealants (Великобритания) обеспечивают перемещения до ± 75 мм (см. рис. 2). Основной конструктивный элемент деформационного шва "BEJ" - резиновый компенсатор сложного профиля многоячеистой структуры, непрерывный по длине шва. Компенсатор вставляется в пазы соответствующего очертания, которыми оснащены металлические окаймления, заделываемые в специальные вставки из синтетических смол, сопрягающие их с асфальтобетоном покрытия. Ширина ДШ "BEJ" с учетом упомянутых вставок составляет 225-600 мм в зависимости от величины перемещений.

Деформационные швы "Maurer Sohne"

На объектах мостового перехода через реку Волга у с. Пристанное, в частности, на мосту через реку Волга, применены деформационные швы производства фирмы "Maurer Sohne" (Германия). Исследуемые деформационные швы принадлежат к классу модульных ДШ типа "Maurer Swivel Joist" (см. рис. 3). Модульные ДШ "Maurer Swivel Joist" разработаны для перемещений от 160 мм до 1200 мм. Резиновый компенсатор V-образного поперечного сечения вставляется в пазы металлических окаймлений (для модульных ДШ используется несколько компенсаторов, заделываемых в аналогичные пазы промежуточных балок двутаврового сечения, опирающихся на траверсы, подвижно прикрепляемые к сопрягаемым элементам моста). В отличие от похожих конструкций ДШ типа BEJ окаймления заделаны не во вставки из синтетических смол, толщина которых не превышает толщину асфальтобетонного покрытия, а в металл основных несущих конструкций сопрягаемых пролетных строений моста. В связи с этим общая ширина ДШ "Maurer Sohne" минимально возможная. ДШ "Maurer Sohne" устанавливаются в проектное положение в сборе, что гарантирует соответствие отметок верха всех элементов ДШ отметкам покрытия.

Рис. 3. Деформационный шов Maurer Swivel Joist:
(1) - Крайняя балка; (2) - Центральная балка; (3) - Опорная балка; (4) - Плиты скольжения; (5) - Верхняя скользящая прижимная плита; (6) - Нижняя скользящая прижимная плита; (7) - Гибкий профиль

Методика и технология проведения мониторинга технического состояния конструкций деформационных швов мостового перехода через реку Волга у с. Пристанное приведены в проекте [6], раздел 2.

В ходе обследования конструкций деформационных швов на объектах мостового перехода через р. Волгу у с. Пристанное Саратовской области определялись геометрические параметры швов (размеры, раскрытие шва), а также состояние конструкций швов в реальных условиях эксплуатации (наличие дефектов и повреждений) [7]. Некоторые результаты натурных наблюдений деформационных швов моста через р. Волгу приведены на рис. 4-6.

Рис. 4. Величина раскрытия ДШ Maurer DS-640 в зависимости от температуры

Рис. 5. Величина раскрытия ДШ Maurer DS-480 в зависимости от температуры

Рис. 6. Величина раскрытия ДШ Maurer DS-240 в зависимости от температуры

В ходе проведения мониторинга за состоянием конструкций деформационных швов на объектах мостового перехода через р. Волга у с. Пристанное были выявлены следующие характерные дефекты:

ДШ Thorma-Joint:

1. Застаивание воды в шве (зона барьерного ограждения и тротуаров).
2. Выщерблины в асфальтобетонном покрытии на границе шва.
3. Продольные трещины в заполнении шва раскрытием до 12 мм.
4. Продольные трещины между заполнением шва и асфальтобетонным покрытием раскрытием до 15 мм.

ДШ BEJ:

1. Застаивание воды в шве (зона барьерного ограждения и тротуаров).
2. Продольные трещины между асфальтобетонным покрытием и составом Britflex.
3. Неплотное прилегание резинового компенсатора к окаймлению.

ДШ Maurer Sohne:

1. Застаивание воды в шве (зона барьерного ограждения и тротуаров).
2. Нарушение защитного покрытия стальных балок ДШ в местах прохода колес автотранспорта.
3. Разрывы резинового компенсатора длиной до 5 см.
4. Нарушение штатного положения резинового компенсатора (выдавливание из паза).
5. Отсутствие асфальтобетонного покрытия на тротуаре в зоне ДШ.

Среди причин, повлекших к появлению и развитию вышеуказанных дефектов ДШ, можно назвать следующие:

1. Воздействие климатических факторов (перепады температур, солнечная радиация, осадки и т.п.) в сочетании с динамической временной нагрузкой.
2. Нарушение технологии монтажа элементов ДШ.
3. Применение некачественных материалов и компонентов элементов ДШ.
4. Неэффективная система водоотвода конструкции ДШ.

Список литературы

1. СНиП 2.05.03-84*. Мосты и трубы / Минстрой России. - М.: ГП ЦПП, 1996. - 214 с.
2. Паспорт автодорожного моста через реку Волгу (русло) у с. Пристанного Саратовской области // Научно-исследовательский Центр "Мосты". - М., 2000. - 19 с.
3. Обследование и приемочные испытания автодорожного моста через реку Волгу на обходе г. Саратова // Научно-исследовательский Центр "Мосты". - М., 2000. - 99 с.
4. Анализ конструкций деформационных швов, примененных на объектах МКАД с разработкой рекомендаций по их дальнейшему применению на автодорожных мостах и путепроводах 3-го городского кольца Москвы. 1535-НИР-ДШ // Открытое акционерное общество "Трансмост". - Санкт-Петербург, 1998. - 101 с.
5. Шестериков В.И. Деформационные швы в автодорожных мостах. - М.: Транспорт, 1978. - 151 с.
6. Проект организации эксплуатации мостового перехода через р. Волгу у с. Пристанное Саратовской области. Система долговременных наблюдений (мониторинг) и надзора за техническим состоянием перехода. 32.98.000.000.ИО. Альбом № 4. Надзор за техническим состоянием перехода. Инструкция по проведению текущих, периодических и специальных осмотров // Научно-инженерный Центр "ПРОТЕКТ-М". - М., 1999. - 25 с.
7. Научно-технический отчет "Исследование и технический контроль за деформационными швами и опорными частями мостового перехода через реку Волга у с. Пристанное". Часть 2 // ОАО "Гипротрансмост", СГТУ МТС. - Саратов, 2001. - 90 с.