Содержание и ремонт опор мостов

В опорах железобетонных, бетонных и каменных мостов основное внимание уделяют наблюдению за состоянием кладки опор как в надводной, так и подводной частях, за положением опор и опорных частей, а также за чистотой сливов подферменных площадок и горизонтальных уступов опор.

При содержании опор нельзя допускать, чтобы на подферменных площадках и уступах застаивалась вода, скапливался мусор, грязь и прочие посторонние предметы, так как при наличии трещин в этих местах влага будет проникать в тело опоры и разрушать ее. Особенно это вредно для старых опор, где под влиянием атмосферных воздействий возникли глубокие трещины.

Нормальный водослив обеспечивается при гладкой поверхности подферменных площадок и наклонных уступов опор и при наличии на них уклонов в наружную сторону не менее 2%. Однако эти условия часто не выполняются, и вода застаивается на конструкции опор. В ряде случаев для отвода воды на горизонтальных поверхностях опор устраивают уклоны, применяя цементный раствор. Однако такое покрытие недолговечно, так как температурные деформации раствора и бетона под ним разные, в результате происходит растрескивание раствора или его отслоение, если нарушена технология ремонтных работ. В таких случаях надо очистить горизонтальные поверхности опоры от остатков раствора и мусора и устроить новые сливы.

Выветривание бетонной и каменной кладки наблюдается на многих опорах и особенно в зонах переменного уровня воды и ледохода. Основными признаками служат шелушение бетона, появление шероховатой поверхности, отслоение тонких площадок раствора, образование мелкой сетки трещин и истирание бетона. Опасным дефектом опор являются также трещины, образующиеся как от усадки раствора и бетона, так и от силовых и температурных воздействий.

В монолитных бетонных и железобетонных опорах трещины встречаются, как правило, редко, а в старых каменных опорах довольно часто. Трещины образуются под подферменными площадками, когда подвижные опорные части заклиниваются и пролетные строения не имеют возможности свободно перемещаться под влиянием температурных колебаний. От аналогичных причин могут появиться вертикальные трещины и в верхней части тела опоры. В устоях между обратной и передней стенками возникают трещины при большом увеличении горизонтального давления от переувлажнения слоя грунта засыпки. Образованию трещин в устоях и опорах способствуют также неравномерные осадки опор, а также силовые воздействия: навал судов, ледоход и пр.; в таких случаях трещины имеют большое раскрытие и в зависимости от характера деформаций здесь возникают вертикальные и наклонные трещины, образуемые в нижней части опор.

В результате неправильной установки опорных частей образуются наклонные трещины по краю опор, которые могут вызвать скол угла опоры.

Бетонные и железобетонные опоры из сборного и сборно-монолитного бетона могут иметь горизонтальные трещины по контакту сопряжения контурных блоков. Такие трещины неглубокие и появляются от усадки бетона и температурных воздействий. Неглубокие короткие трещины иногда возникают в самих блоках, при этом направление их бывает весьма неопределенным (горизонтальное и наклонное). По-видимому такие трещины могут появляться от температуры воздуха и замерзания воды между монтажными элементами и заполнением ядра. В колоннах опор вертикальные трещины образуются в местах сопряжения с массивной частью опоры, причем такие трещины развиваются больше в оболочках, заполненных бетоном, что вызвано разницей температурных деформаций заполнения и наружных контуров оболочки.

В массивной части опоры, когда опирающиеся на нее колонны расположены близко к краю, могут появиться вертикальные трещины, раскалывающие опору.

В свайно-стоечных опорах трещины образуются как в насадках, так и в сваях. Причиной появления этих дефектов может быть отступление от проекта: сваи забиты с наклоном на разном расстоянии друг от друга, насадки сдвинуты относительно оси свай и пр., что вызывает перенапряжение в бетоне.

В зависимости от характера развития трещин и причин их образования производят ремонт опор. Следует помнить, что трещины мелкие и неглубокие, вызванные усадкой бетона или температурными напряжениями, не оказывают существенного влияния на несущую способность конструкций, но при скоплении в них влаги и замораживании могут служить источником постепенного разрушения тела опор и снижения их долговечности. Поэтому такие трещины надо заделывать. Трещины силового характера и от ме+ ханических повреждений опор устраняют немедленно, так как оби могут снизить несущую способность мостов.

Состояние всех опор определяют внешним осмотром и остукиванием ее поверхности. Такой осмотр позволяет обнаружить большинство дефектов. Скрытые дефекты могут быть обнаружены по ряду признаков. Так, например, выщелачивание раствора на облицовке опоры указывает на неисправность сливных площадок, трещин внутри кладки, пустоты между облицовкой и телом опоры; в устоях следы выщелачивания указывают на неудовлетворительное состояние дренажа и отсутствие или неисправность изоляции поверхности опоры, соприкасающейся с насыпью. Для определения глубины и характера распространения трещины в кладке в необходимых случаях надо вскрыть облицовку, а трещины проверить щупом. Сквозные трещины можно определить путем нагнетания в них подкрашенной жидкости. Обнаружить скрытые дефекты можно при помощи ультразвуковых и других акустических приборов, например, с помрщью прибора УКЮП.

При уходе за опорами необходимо систематическое наблюдение за состоянием фундаментов и подводной частью русловых опор. В результате воздействия водяного потока или наличия агрессивной среды в воде опора может постепенно разрушаться и оказаться недолговечной. Кроме того, механическое воздействие льда и плывущих предметов может вызвать сколы и истирание бетона и кладки, а подмыв опор привести к осадкам, наклону или сдвигу опор. Особенно опасны такие дефекты для свайно-стоечных опор.

Для наблюдения за состоянием опор под водой надо привлекать специальные подразделения водолазов.

Осадки, крены и другие общие деформации опор выявляют систематическим инструментальным наблюдением. При длительных наблюдениях за положением опор целесообразно устанавливать (закладывать) на опорах марки и связывать их отметки с постоянным репером с помощью теодолитных или нивелирных ходов. Такие измерения надо выполнять регулярно с обязательной регистрацией полученных данных в журнале наблюдений или книге искусственных сооружений. Обнаруженные дефекты опор необходимо устранять. В наиболее короткие сроки надо устранять сколы, глубокие трещины, разрушения, а также общие деформации опор, т. е. дефекты, которые могут снизить несущую способность опор.

Усиление опор мостов

Разрушение ж/б опор мостов происходит в результате образования вертикальных трещин (от вторичного поля напряжений и потери устойчивости отдельных столбиков.).

1-вертикальные трещины

Условие прочности внецентренного-сжатого элемента

При λ_h≤ 14 = ;

N φ _b A_b + R_sc A_s.tot)

R_b – сопротивление бетона сжатию;

A_b– площадь поперечного сечения стойки;

R_sc– расчетное сопротивление продольной арматуры сжатию;

A_s.tot – суммарный расход продольной арматуры;

φ – коэффициент продольного изгиба (коэффициент устойчивости).

Для увеличения коэффициент продольного изгиба (φ) необходимо уменьшить гибкость путем уменьшения расчетной длины сжатия или увеличить размеры поперечного сечения стойки.

В качестве примеров уменьшения гибкости стойки опоры возможны следующие схемы:

1) Обетонирование стойки в нижней части на уровне сопряжения с фундаментом. (ростверком);

2) Увеличить размеры поперечного сечения, например ж/б рубашкой. Этот метод трудоемкий, так как требуется усиление по всей высоте и сложно обеспечить совместную работу старого и нового бетонов. Возникают дефекты в виде усадочных трещин как по толщине рубашки так и по плоскостям сопряжений. Такое усилие малоэффективно с возможностью усиления до 10-15%.

Одним из способов усиления сжатых элементов является заключение стойки в обойму. Например в стальную обойму с поперечным обжатием или в обойму с применением высокопрочного композитного материала (холст из углеволокна).

а ≥ 100 мм;

с ≥ 100 мм.

N φ _b A_b + R_sc A_s.tot + ΔA_s R_y)

1- уголки

2- планка из полосовой стали с предварительным напряжением

3- обертывающая сетка

4- защитный слой бетона (торкретбето)

Возможно применение тиксотропных бетонов с нанесением вручную с помощью шпателя.

Обертывание стойки высокопрочными холстами на эпоксидном клее. При заключении стойки в обойму мы достигаем увеличение расчетного сопротивления сжатию: R_b^* при фактической прочности R_b:

R_b^* >R_b