ПРОГНОЗ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ПРОЕКТИРУЕМЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ МОСТОВ

Короткий зміст

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовано актуальність теми дисертації, сформульовані мета і задачі дисертаційного дослідження, наведені основні наукові результати, показано практичне значення отриманих результатів та галузь реалізації.

У першому розділі виконано аналіз умов експлуатації і транспортно-експлуатаційного стану мостів в Україні, розглянуто їх характерні дефекти і причини деградації конструкцій залізобетонних мостів. Показано, що багаторічні спостереження виявили недостатню надійність і низьку довговічність залізобетонних конструкцій транспортних споруд, а технічний стан існуючих автодорожніх і міських мостів погіршується. Існує суттєвий розрив між встановленим у нормативному документі проектним строком служби транспортних споруд, який має дорівнювати 70-100 років, та реальним ресурсом залізобетонних автодорожніх мостів, який становить 35-50 років. Однією з причин незадовільного технічного стану мостів та їх недостатнього ресурсу є відсутність методик прогнозу терміну служби на стадії проектування з урахуванням зміни конструктивних параметрів прогонових конструкцій у часі в процесі експлуатації.

Проведено аналіз нормативних документів в області забезпечення надійності та безпеки в будівництві, а також в області проектування мостів. Результати аналізу свідчать про те, що безпосередній розрахунок довговічності залізобетонних конструкцій автодорожніх мостів не регламентований. При проектуванні заданий термін служби забезпечується виконанням конструктивних вимог (товщина захисного шару бетону, оптимальне водоцементне відношення бетонної суміші, марка (клас) бетону за міцністю та морозостійкістю і т. ін.), а також порівнянням напружень від зовнішніх навантажень із проектними механічними характеристиками бетону й арматури. Передбачається, що мостові конструкції будуть мати нормативний термін служби 70-100 років у випадку виконання умов розрахунків.

Виконано огляд досліджень з проблеми прогнозу довговічності залізобетонних елементів. Дослідження корозії залізобетону та її вплив на ресурс конструкцій детально викладені в роботах С.Н. Алексєєва, В.І. Бабушкіна, З.Я. Бліхарського, Б.В. Гусєва, Ф.М. Іванова, С.Н. Леоновича, В.М. Москвіна, А.Ф. Полака, Н.К. Розенталя, Н.В. Савицького, А.С. Файвусовича, A. Andersen, P.B. Bamforth, Z.P. Bazant, J.P. Broomfield, R.M. Ferreira, Y. Liu, Z. Lounis, P. Thoft-Christensen, K. Tuutti, P. Schiessl, M.G. Stewart, K. Vu, R.W. Weyers. Використанням фундаментальних досліджень механіки руйнування для прогнозу ресурсу конструкцій приділяється велика увага в роботах В.М. Бондаренка, Е.А. Гузєєва, Н.І. Карпенка, Й.Й. Лучка, В.В. Панасюка, К.А. Пірадова. Використанню теорії лінійного підсумовування ушкоджень при прогнозі ресурсу конструкцій присвячені роботи О.Я. Берга, Дж. Богданоффа, Ф. Козина, Р. Мамажанова, В.О. Осипова, M.A. Miner, A. Palmgren. Значний внесок у розвиток теорії надійності та довговічності будівельних конструкцій внесли В.В. Болотін, О.Р. Ржаніцин, Н.С. Стрелецький. Застосуванню імовірнісного методу в розрахунках мостових конструкцій присвячені роботи О.І. Васильєва, Л.І. Іосилевського, А.І. Лантух-Лященка, В.П. Чиркова, В.І. Шестерикова.

Аналіз публікацій, присвячених проблемі прогнозування довговічності залізобетонних елементів автодорожніх мостів, свідчить про недостатність системних досліджень процесу деградації залізобетонних елементів транспортних споруд у часі. Відсутність єдиної методики прогнозування довговічності залізобетонних елементів автодорожніх мостів на стадії проектування не дозволяє проектувати конструкції із заданим терміном служби та встановленим рівнем надійності, а також прогнозувати час появи дефектів, характерних для певного рівня технічного стану, протягом життєвого циклу з метою оптимізації фінансових витрат на будівництво та експлуатацію об'єкта.

Дослідження виконувалися за схемою, наведеною на рис. 1.

У другому розділі розроблено математичну модель прогнозу довговічності залізобетонних елементів автодорожніх мостів на стадії проектування.

На підставі аналізу технічного стану та досвіду експлуатації залізобетонних мостів виконана ідентифікація факторів деградації залізобетонних елементів автодорожніх мостів. Встановлено, що основними дефектами подібних елементів є різноманітні ушкодження захисного шару бетону (тріщини, відколи, відшаровування, насичення хлоридами, карбонізація), які знижують ефективність захисних функцій бетону відносно сталевої арматури. Результатом деградації захисного шару бетону є розвиток процесу корозії арматури. Корозія арматури у часі знижує несучу здатність і вантажопідйомність прогонової будови, а, отже, працездатність і довговічність всього мосту в цілому. Основними причинами деградації залізобетонних елементів автодорожніх мостів є карбонізація захисного шару бетону та проникнення хлоридів присутніх в повітрі та тих, які використовуються при боротьбі із зимовою слизькістю на автомобільних дорогах.